模拟电子技术课程设计举例

1、模拟电子技术课程设计举例直流稳压电源设计1. 概述直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一，也是模拟电路理论知识的基本内容之一。完成一个直流稳压电源的设计，并进行安装调试，既可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用，也能掌握模拟电路的实际安装调试技术，具有很好的实用价值。2. 设计任务、技术指标和要求完成一个直流稳压电源的理论设计，并用EWB进行模拟仿真测试，符合技术指标要求后再进行安装调试。其技术指标要求为：（1） 共有4路直流输出电源：15V/1A、12V/100mA；（2） 电压调整率：S0.2%（输入电压220V，变化10%，满载）；（3） 负载调整率1%（输入电压220V，空载到满

2、载）；（4） 纹波抑制比35dB（输入电压220V，满载）。（注：主要设计稳压部分）3. 方案选择与论证众所周知，直流稳压电源总体功能框图如图2所示。常用的直流稳压电源有下列方案可供选择。电源变压器整流电路滤波电路稳压电路220V 直流电压（图2直流稳压电源总体功能框图）（1） 硅稳压管并联式稳压电路。这种电路结构简单，但输出电压固定，负载能力小。（2） 串联反馈式线性稳压电源。这种电路的输出电源的稳定性、负载能力和可调节性都较好。（3） 三端集成稳压器。这种电路实质是第（2）种电路的集成化和优化。（4） 串联或并联型开关稳压电源。这种电路的最大优点是效率高，可达75%90% 。（5） 直流变

3、换型电源。这种电路可以把不稳定的直流高压变换为稳定的直流低压，更多情况是用于把不稳定的直流低压变换为稳定的直流高压，也就是实现DC-DC转换。 根据本课题的任务和技术指标要求，对系统效率未做要求，而对电压调整、负载调整率、纹波电压作出一定要求，可选择（1）、（2）或（3）方案。又因要求4路输出电源，选择（3）更好，这样实现电路简单，调节容易，性价比高。4. 功能框图设计 （1）电源变压器可通过降压变压器实现。 （2）争流部分一般采用桥式整流，可采用4个整流二极管接成桥式，也可采用二极管整流桥堆。（3）滤波电路在电流输出不大的情况下一般选用电容滤波即可。（4）三端集成稳压器有固定输出和可调输出两

4、种。由于课题要求的输出电源都是固定的，所以稳压部分选用输出电压固定的三端集成稳压器。5. 单元电路设计（1）稳压电路的设计 根据课题任务与技术指标要求，选择W7815、W7915、W7812、W7912三端集成稳压器，其性能指标如表1所示。表中，电压调整率的定义为在保持Io和温度不变的条件下： ，该参数反应了稳压电源克服输入电压变化影响的能力，越小越好。电流调整率的定义为在规定输入电压下，负载电流从0（空载）到最大值(满载)变化时，输表1 三端集成稳压器性能指标参数 测试条件 W7815 W7812 W7915 W7912输入电压UI (V) +18.5+28.5V +15+25V 18.5+

5、28.5V 15+25V输出电压Uo (V) I0=500mA +15V +12V I0=200mA 15V 12V电压调整率Sv(V) UI：18.528.5V 0.1% 0.1% UI： 1220V 0.1% 0.1%电流调整率SI Io：10mA 1.5A 2% 0.1% Io： 0500mA 0.1% 0.1%负载电流I0（A） UI：18.528.5V 最大1.5A 最大0.5A UI： 1220V 纹波抑制比RR(dB) Io= 500mA UI：18.528.5VIo= 200mA 3753 4955 UI：1220V f =500Hz出电压的相对变化率，即 。该参数反映了负载变

6、化时，稳压电源维持输出电压稳定的能力。 纹波抑制比的定义为 ，式中和分别表示输入纹波电压和输出纹波电压的峰峰值。 显然，由表1可知，所选三端集成稳压器满足课题技术指标要求。 再考虑一些常规的滤波和保护电路，可设计出稳压部分的电路原理图如图3所示。图中D1D8为保护二极管。W7815W7812W7915W79125+15V/1A -15V/1A -12V/0.1A 12V/0.1A +20V-20VD3D4D5D6D2D1D7D8C4C7C8C5C6C3C14C13C12C11C9C10+0.33F1000F1000F1000F0.33F1000F1F1F0.22F0.22F0.22F0.22F

7、（图3 稳压电路原理图） （2） 双路输出变压器、整流、滤波电路电路的设计这部分电路原理图如图4所示。变压器的选择主要考虑初、次级的电压电流要求。由于W7815（7915）要求输入电压为+18.5+28.5V（18.5+28.5V），设UI取为20V，则根据电容滤波电路中的电压关系：若，则U2UI/1.2，可求得变压器次级电压有效值2U2218V。根据课题技术指标要求，稳压电源输出负载电流为1A+100mA ，变压器电流应为，所以取变压器为/2A即可。RL1RL2-Uo2C1u2Uo1+C2u2u1（图4双路输出变压、整流、滤波电路原理图）整流电路可用4个整流二极管组成桥式整流电路，也可直接选用桥式整流堆，只要做到使每只整流管的最大反向电压，整流电流为即可。例如这里可选50V/2A的桥式整流堆。滤波电容的容量C应按式RLC(35)T/2确定。其中，RL为电容所带负载，这里为集成稳压电路的等效输入电阻，T为u2的周期。这里C取为1000F/36V可满足要求。6. 直流稳压电路的全电路图（略）7. EWB 或PSPICE仿真设计调试熟习EWB仿真软件，在EWB或PSPICE工作平台上进行仿真调试、分析。8. 实际电路的安装与调试EWB 模拟仿真完成后，就可以按第3的步骤进行实际