模电设计性实验实验报告

课程设计目的1） 学会选择变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；2） 结合所学的电子电路的理论知识完成直流稳压电源课程设计；3） 通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法；4） 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法；5） 加强自主性学习、研究性学习，加强团队合作，提高创新意识课程设计考核题目2.1课程设计任务用LM137设计一个输出1A的恒压源，输出电压为-3〜-10V2.2课程设计要求1） 画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。2） 输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比；3） 在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）；4） 求滤波电路的输出最大电压；5） 求电路中固定电阻阻值、可调电阻调节范围。2.3设计思路直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，直流稳压电源包括变压器，整流，滤波，稳压电路，负载组成。其框图如下

变压器—3整流电路—3滤波电路—3稳压电路—3负载设计电路图;降压电路降压电路通过变压器将电网照明电压降低到所需要的电压值，公式如下：%='%=nUVL2T2V1220VpkT1D2r整流电路是由整流管构成的电路。其原理是利用二极管的单,向导电性将交流电"变成脉动的直流电。’在输入电压的正半周，其极性为上正下负，极*DV1220VpkT1D2r整流电路是由整流管构成的电路。其原理是利用二极管的单,向导电性将交流电"变成脉动的直流电。’在输入电压的正半周，其极性为上正下负，极*D，D3导通，3 1B4B4，•在负载端得到一个半波支电压；负半周同理。在直流稳压电源电路中一般采用电容滤波，其原理是利用充放电的时间不同，充电快，放电慢，使输出维持一定的电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，使输出电压趋于平滑。D4U2

LM117HVH1IN4001U2

LM117HVHC1L«2.2rnF:°t>B4B42-对电路进行稳压，经过整流滤波后得•到的波形并不稳定，原 ■,.... 因此需要对电路进行必要的稳压。在^鬻集成稳压器中，B4B42-对电路进行稳压，经过整流滤波后得•到的波形并不稳定，原 ■,.... 因此需要对电路进行必要的稳压。在^鬻集成稳压器中，•只..-L|R3...":24QQ:电压不稳定•，负载变化，■D57^1N4001要合理设定昧；匕•，通过改变他们的比值就可以输出所需要的电压R2设计所需电子元件220V交流电压源，变压器，・二极管3N246/定值电阻，,可调电阻，电容及三端可调式输出集成稳压器LM138，其中LM138的主要参数如下：输出电压从-1.2V至-37V可调；最大输出电流：1.5A;基准电压:1.25V;输入、输出电压差为3~40V.设计步骤1）确定稳压电路的最低输入直流电压U :IminUm尸叫哑刖*。/©9式中：（U[-Uo）min为稳压器的最小输入、输出电压差，而LM137的允许输入、输出电压差为3〜40V，现取为3V；系数0.9是考虑电网电压可能波动±10%。代入数据，计算得：UimmF^AO.xmv这里取15V。2）选择电源变压器：确定电源变压器副边电压及电流：U2兰U"」，I2=IImln因为输出电流最大为1A,所以取I2为1.1A,U2M15/1.1=13.6V。输入的交流电压：Uj220v，所以变压器的变比为：n=220/13.6=16.18,1/n=0.062.3） 选择整流二极管：利用单向导电二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流二极管的平均电流：Id=1/2*I（omax）=0.5A二极管承受的最大反向电压：Urm=1.414*U2=19.233V所以根据算出的最大反向压降和导通电流可以选择二极管为3N246型4） 选择滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。此次设计采用单向桥式整流滤波电容滤波。题目要求是5倍工频半周期，所以C1=5*T*Imax/2UImin=3819UF所以应选择3.9mF/14v的电解电容5）设计稳压电路:稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。本次试验使用的是三端可调式输出集成稳压器LM138.设计要求为输出电压-3〜-10V间可调，而输出电压又与稳压电路的R1与R2有关，Uo=1.25*(1+R2/R])，取R2=120Q,R所以R2min=1680，R2max=8400；所以滑动变阻器R2=1KQ的可调范围应选在17%〜84%。实验结果与误差分析调节滑动变阻器％为84%时，用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-10.035V；调节滑动变阻器％为17%时，用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-3.032V。计算最大误差=(I-10.035-(-10)I/I-10I)X100%=0.35%。误差分析：⑴在计算变压器副边电压时，uimin取的是近似值比实际值大，导致变压器副边电压比理论值大，进而影响直流稳压电源的输出电压；⑵由于直流稳压电源的最大输出电流是1A，所以稳压器的输入电流应大于1A，而在计算滤波电容时将其取为1A，导致滤波电容比实际值大，进而影响直流稳压电源的输出电压；

⑶在计算UO输出电压时，采用了近似运算U=1.25*(1+R/R),而实际上U=1.25*(1+R/R)+I*RO v2 1 O v2Tadj2导致实际输出电压比理论值大。7.仿真图1，经过变压器后的波形图2滤波后的波形

图3稳压后的波形设计总结：通过这次模电课程设计，我们将掌握了的有关模拟电子技术方面的知识应用在实践之中，虽然在设计过程中遇到了一些问题，但经过小组成员一次又一次的思考与讨论之后，最终解决了问题，这也暴露出了前期准备不充分，设计不全面的问题。通过自己亲手设计制作，我们收获到了许多在课堂上学不到的知识与经验：做事应分清层次，有条理的进行。在此次设计试验中，要将直流电源的每一个部分依次完成，不要急功近利；实践是检验真理的唯一标准，无论课本上讲的内容如何，只有事实才是真正的真理；团队的力量大于个人，团队的默契程度可以将各种困难一一化解，不是一个人厉害就行，要以大局为重。同时，在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功