多功能正负直流电源的设计

中北大学课程设计任务书2023/2023学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：杨建军学号：0805014117课程设计题目：多功能正负直流电源的设计起迄日期：12月26日～1课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期:2023年12月26日课程设计任务书1．设计目的：本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的根底上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2．设计内容和要求〔包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等〕：〔1〕掌握桥式整流电容滤波电路的工作原理；〔2〕掌握稳压三极管的选型；〔3〕掌握正直流电源〔＋5V,＋3.3V,＋24V〕电路的设计、仿真与调试；〔4〕掌握负直流电源〔－12V〕电路的设计、仿真与调试；〔5〕掌握方案设计与论证；〔6〕掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结；3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：〔1〕提供核心器件的工作原理与应用介绍；〔2〕提供用Protel99设计的电路原理图，也可给出印刷板电路图；〔3〕提供用Multisim、MaxPluss、Proteus等其他软件对电路的仿真结果与分析；〔4〕提供符合规定要求的课程设计说明书；〔5〕提供参考文献不少于三篇，且必须是相关的参考文献；课程设计任务书4．主要参考文献：阎石.数字电子技术根底.北京：高等教育出版社，1998；王远.模拟电子技术.北京：机械工业出版社，2001；陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京：机械工业出版社，2003；毕满清.电子技术实验与课程设计.北京：机械工业出版社，2006；5．设计成果形式及要求：〔1〕电路原理图，仿真结果；〔2〕课程设计说明书；6．工作方案及进度：2010年12月26日12月29日～12月12月31日～2011年2011年1月51月7日：系主任审查意见：签字：年月日中北大学课程设计说明书

学生姓名：杨建军学号：0805014117学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：多功能正负直流电源的设计

指导教师：程耀瑜职称:教授李文强职称:讲师

2023年1月7日目录设计目的……………………1实验设计任务………………1设计电路原理和原理图……1对整个电源各功能的仿真测试结果………5设计总结……………………7参考文献……………………8附录…………9多功能正负直流稳压电源实验报告一．设计目的：主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生进行实用电路设计、仿真、安装、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外要求每个学生独立完成一个选题的设计任务。二．实验设计任务〔1〕掌握桥式整流电容滤波电路的工作原理；〔2〕掌握稳压三极管的选型；〔3〕掌握正直流电源〔＋5V,＋3.3V,＋24V〕电路的设计、仿真与调试；〔4〕掌握负直流电源〔－12V〕电路的设计、仿真与调试；〔5〕掌握方案设计与论证；〔6〕掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。三．设计电路原理和原理图稳压直流电源是由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成在本实验中我们采用了桥式整流器电路来实现电流的整流，其输出电压和输入电压的有效值之间关系为：Ｕ0=0.9Ｕ2。我们采用可调式三端稳压管LM317、固定式三端稳压管LM78系列、LM79系列来实现3.3Ｖ、5Ｖ、24Ｖ、-12Ｖ的多项选择择电源电压。LM317的原理如下：稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25〔1＋R2/R1〕。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时，没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差异较大。LM78/LM79系列三端稳压原理如下：用LM78/LM79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格廉价。该系列集成稳压IC型号中的LM78或LM79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如LM7806表示输出电压为正6V，LM7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。我们在实验中实现3.3V的电源电压时利用LM317采用了R1=450Ω，R2=725Ω。分别利用LM7805、LM7912来实现5V、-12V电源的电压的输出。利用电容实现电流滤波的作用。分块设计：1．+3.3V：电源稳压块LM317的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V，且输出电压可用如下公式计算：Vo＝1.25〔1＋R2/R1〕。令Vo=3.3V，R1=450Ω，可计算得到R2=725Ω。连接电路并对电路进行测试，结果如下列图所示：2．+24V：根据电源稳压块LM317输出电压计算公式，令Vo=24V,R1=450Ω,可计算得到R2=8.19KΩ。连接电路并对电路进行测试，结果如下列图所示：3．+5V：电源稳压块LM7805本身的输出电压就是+5V，所以，只要在其左右两边加上滤波电容即可得到稳定的+5V输出电压。连接电路并测试，结果如下列图所示：4.-12V：LM7912是输出电压Vo=-12V的电源稳压块，要得到-12V的稳定输出电压，只需在LM7912的两边加上滤波电容。电路图及测试结果如下列图所示：因LM7912本身的原因，误差较大。整合以上各分块电路，变压器：原线圈数：副线圈数=18：1得整个多功能正负直流电源的原理图如下：四．整合后对整个电源各功能的仿真测试结果-12V+24V的测量值+5v的测量结果+3.3v测量结果五．设计总结在本次设计中，由于LM7912本身误差使得我们测量数据为-12.642V，偏理论值较大，在利用protel99SE制作电路板时，无法找到LM7824，故采用LM317来实现24V的输出，在电路原理图绘制中，连线、网络节点的应用可以为我们节省很多时间，在PCB电路板的制作过程中，各种元器件封装属性对PCB网络表格的载入尤为重要，在PCB布线的过程中，元器件的布局对PCB制作成功至关重要。在利用Multisim仿真时，我们利用电路模块封装来进行一系列实验数据的测试，在3.3V输出过程中，通过不断的调整R2/R1的值，直到测试结果为3.313V，可见实验是在不断的尝试、修改、测试，经过屡次调整取得比拟理想的结果。通过本次实验我们对一些集成电路的应用，Mutisim，protel99se软件的运用有了更为深度的了解,三人一组使我们体