电信2班 谭白雪最新

1、报告评分批改老师 物理与电子信息科学系模拟电子技术课程设计报告U 直流稳压电源的设计 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 09电2班 学生姓名： 谭白雪 学 号： 指导教师： 陈列尊 提交日期： 2011年 6月12日 目 录第一部分 设计任务与要求 31.1 设计题目及要求 31.2 备选方案设计与比较 31.2.1 方案一 31.2.2 方案二 31.2.3 方案三41.2.4 各方案分析比较 4第二部分 设计方案 52.1 总体设计方案说明52.2 模块结构与方框图 5第三部分 电路设计与器件选择 63.1 整流电路 63.1.1 模块电路及参数计算 63.1.2 工作原理和功能说明

2、 73.1.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） 73.2 滤波电路 73.2.1 模块电路及参数计算 73.2.2 工作原理和功能说明 83.3 稳压电路 83.3.1 模块电路及参数计算 83.3.2 工作原理和功能说明 83.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） 93.4 过流保护电路 103.4.1 模块电路及参数计算 103.4.2 工作原理和功能说明 103.4 过压保护电路 103.4.1 模块电路 103.4.2 工作原理和功能说明 103.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） 11第四部分 整机电路 11 4.1 整机电路图（非仿真图） 11 4.2

3、 元件清单 12第五部分 电路仿真 12 5.1 仿真软件简介 125.2 仿真电路图 125.3 仿真结果（附图） 13第六部分 安装调试与性能测量 14 6.1 电路安装（推荐附整机数码照片） 146.1.1 焊接电路图 146.1.2 焊接步骤146.1.3 焊接时的注意事项 146.2 电路调试 156.2.1 调试步骤及测量数据 156.2.2 故障分析及处理166.2.3 测试时应注意的问题 176.3 整机性能指标测量（附数据、波形等）17课程设计总结 18参考文献 19第一部分 设计任务与要求1.1设计题目及要求1.设计制作一个连续可调直流稳压电源 2.主要技术指标与要求： 输

4、入电压在 220V10%时，输出电压从 312V 可调，输出电流大于0.5A； 输出纹波电压小于 5mV，稳压系数小于 510-3，输出内阻小于 0.1； 具有过流保护、过压保护功能：输出电流超过 700mA时电路自动过流保护，输入交流电压超过 250V时电路自动过压保护； 主要调整元件由晶体管构成。 1.2备选方案设计与比较1.2.1 方案一图 1.2.1 原理图1.2.2 方案二图 1.2.2 原理图1.2.3 方案三图 1.2.3 原理图1.2.4 各方案分析比较1.方案说明：用单向桥式整流电路整流，使电压幅度减小；利用电容滤波，再将减小的波形用二极管使波形变得平稳，利用串联式稳压电路稳

5、压，从而输出3V到12V的可调直流稳压电源。方案一：由220V交流整流后，经电源稳压输出，但是由于这种方式产生的直流电压纹波比较大，无法得到稳定的电压输出，不符合我们的要求。本方案采用了经典电源电路，并带有过压和过流保护电路。但就限流部分的电阻难以精确，过压部分的压控开关相较于其他器件价格贵些 。综合上述原因我们就放弃了此方案。方案二：我们将从滤波电路输出的电压接到线性稳压电路，线性稳压电路的输出可调值为312V的直流输出。此方案的优点是：电路简单、很容易调试，但是此电路存在一个致命的缺陷此电路的限流保护虽然在原理上是可行的，但是由于通过限流电阻R3的电流相当高，则对电阻R3的功率要求非常高，

6、但一般的电阻是不会有如此高的功率的，这样就往往导致电阻被烧坏。因此需要我们的进一步优化。方案三：以方案一，方案二为基础，对限流电路进行改进，采用了经典的三极管过流保护电路，过压部分采用了由三极管、稳压管组成的简单电路，并能通过滑动变阻器按照自己的意志来调定过压值，且便于调节、线路简单。经过对此电路模拟仿真和实物调试，得到的各种实验参数都能达到客户要求。第二部分 设计方案2.1总体设计方案说明方案的原理：电源变压器是将220V的交流电压变为所需的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压含有较大的纹波，故必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。此电压不稳

7、定，会随着电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因此在整流、滤波电路之后还需要接稳压电路，维持输出直流电压稳定。同时电路带有过压保护电路和限流保护电路在电压和电压超过一定范围是断开电路从而起到保护作用。带有人性化的数显部分为用户在使用提供了莫大的方便。2.2模块结构与方框图2.2.1模块结构直流稳压电源电路由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分组成。首先通过电源变压器获得合适大小的交流电压；然后运用整流电路将交流电变成脉动直流电；其次经过滤波电路将整流后得到的脉动直流电中的交流分量滤除；最后用稳压电路稳定直流电压。图 2.2.1 直流稳压电路原理图2.2.1整体电路方框图：图 2.

8、2.2 电路方框图第三部分 电路设计与器件选择3.1整流电路3.1.1模块电路及参数计算*模块电路：图 3.1.1 桥堆*参数计算：设变压器的副边电压有效值为，整流二极管D1D4的参数：VDRM= 1.4141.1=23.3VIDMAX=IOMAX=350mA3.1.2工作原理和功能说明整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将变压器副边交流电压U2变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。3.1.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）*1N4007结构图，管脚图图 3.1.2 二极管*1N4007功能表表 3.1.3IN4001最大周期性方向峰值电压50最大有效值电压35最大直流闭锁

9、电压50半个正弦波信号为8.3ms时最大过载流50A最大满负荷反向电流, 全周期,在75下30uA25下最大直流反向电流: 在75下,在额定直流闭锁电压下:5.0uA50.0uA操作和存储温度范围-65 +1753.2滤波电路3.2.1 模块电路及参数计算 *模块电路图 3.2.1 滤波电路*参数计算C1（3 5）TImax2Umin=(970.5617.5)uF；UCMU21.1=25.9v；故选用2200uF 、50V的铝电解电容器。3.2.2 工作原理和功能说明 利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容C与整流电路的负载RL并联（或串联），就可以将整流电路输出中的交流成分大部

10、分加以滤除， 尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。3.3 稳压电路3.3.1 模块电路及参数计算*模块电路图 3.3.1 稳压电路*参数计算调整管：设ICm1I0=500mA；U(BR)CEO1UCEmax=UimaxUomin=19.36V-3V=16.36V；Uimax=U21.1=19.36V；Pcm16.36V0.5A=8.07W。故调整管我们采用型号为TIP 122的复合管。3.3.2 工作原理和功能说明该模块由取样环节、基准电压、比较放大、调整环节四个部分是连成一体的。首先先通过三个串联电阻以及发光二极管取样，然后在通过三

11、极管电路放大。放大后的数值输出给调整管的基极，经过复合三极管的放大功能，可以调整U0的电压值。这是一个深度反馈电路，从而保证了能够输出一个恒定稳压值。3.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） *复合管TIP 122结构图、管脚图图 3.3.2（a） 复合管*TIP 122功能表表 3.3.2类型：晶体管电压Vceo:100V功耗Pd:65W集电极直流电流:5A直流电流增益hFE:1000封装类型:TO-220针脚数:3功耗:65W封装类型:TO-220总功率Ptot:65W晶体管数:1晶体管类型:功率达林顿最大连续电流Ic:5A温度:25C电压Vcbo:100V电流Ic3A电流Ic5

12、A直流电流增益hf最小值:1000表面安装器件:通孔安装集电极电流Ic平均值:5A最大饱和电压Vce2V3.4 过流保护电路3.4.1 模块电路及参数计算*模块电路图 3.4.1 过流保护电路 *参数计算R=Ube/700mA=13.4.2 工作原理和功能说明当电路工作在正常电流范围内，限流电阻两端的电压无法达到0.7V限流三极管不工作。一旦电流过大限流三级管导通，为复合管基极分流，并使得复合管的发射极电流控制在700mA内。3.4 过压保护电路3.4.1 模块电路图 3.4.1 过压保护电路3.4.2 工作原理和功能说明当电压超过设定电压时，复合管基极电位变的很低几乎为零。使得复合管无法正常

13、工作，从而整个电源停止工作。3.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）*稳压管的结构图、管脚图 图 3.4.3 稳压管第四部分 整体电路4.1整体电路图4.2元件清单直流稳压电源的设计与制作需要用到的相关元件如表4.2：表4.2 元件清单元件名称型号数量备注整流二极管1N40074个红色发光二极管1个工作压1.5-2.2V复合管TIP 122各1个引脚接法不同电解电容（大）2个2200uF/50V去耦电容1042个无正负级之分电解电容（小）CD1101个47uF/25V电阻若干插针若干变压器1个耐压值为15V万能板一块4.3工具清单直流稳压电源的设计与制作需要用到的相关工具如表4.3：

14、表4.3 工具清单工具名称备注直流稳压稳流电源SG1732SB5A双轨迹示波器OSCILLOSCOPE GOS-620万用表DT9205A电烙铁NO.091A 220-240V焊锡丝NO:B-2镊 子锡取器NO.LL-135A松香第五部分 电路仿真5.1仿真软件简介 Multisim软件就是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具， Multisim 是一个完整的集成化设计环境。而且Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机

15、仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。5.2仿真电路图,如图5.2图 5.2 原理图5.3仿真结果（附图）图 5.3.1输出纹波图图 5.3.2 输入直流纹波图 图 5.3.2 最大输出电压与最小输出电压第六部分 安装调试与性能测量6.1电路安装（推荐附整机数码照片）6.1.1焊接电路图图6.1.2（a）实物元件面布局图图6.1.2（b）实物图焊面面6.1.2焊接步骤：在万能板上

16、粘贴一张白纸，根据电路板上圆孔的位置在白纸上 一一对应；先对整个电路进行布局，然后按1：1的比例将电路图画在板子上。有铜圈的一面为焊接面，无铜圈的一面为元件面。按照电路的整体布局及电路图将元件从无铜圈面一一插入；使用电烙铁焊接时将其加热到350左右，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧慢慢靠近，然后迅速将电烙铁向上挪开。用导线焊接时，用老虎钳将导线皮去除，在露出的导线表面先放进已融入焊锡的松香中涂上一层锡丝，以便于焊接。依照电路图将元件一一焊接起来。6.1.3焊接时的注意事项：长期放置不用的元件和板子 ，在焊接时要砂纸或是镊子先将其表层的氧化膜去掉。焊接时电烙铁的温度不宜太高也不能太低，应将之

17、调整到一个适宜的温度（350）。电路图的绘制要美观、元件的布局应均匀。需要焊的点和相交的线在图中应用圆点标出，不相交的特殊两根相邻线应用飞线进行区别分开。飞线必须从元件面穿过，以防止与焊接面短路的现象。布局中三端稳压器应与电容有一定大的空间，防止电容发热时对稳压器造成影响。元件引脚一般不能安置在电路主线上（特殊情况除外）。焊接时应注意区分电容、二极管等器件的正负极。切勿接反。电烙铁在不适用的时候要将其温度调至最低，以保证其使用寿命。6.2电路调试6.2.1 调试步骤及测量数据根据原理图，用万用表测量焊接面和元件面。用万用表的蜂鸣档判断是否短路或查找有无虚焊、假焊等接触不良的连线与接点。若是有明

18、亮的蜂鸣声则表明线路是连通的，若无，则表示电路未连通，出现断路现象。a.测元件面，主要测是否通路。在测试时，忽略焊接面，直接在元件面进行测试。首先测试中间那条长横线，从头到尾进行测试，中间接点无需再进行测试。然后再分别测试每条竖线通不通路。b.测焊接面，主要测是否短路。测相邻但不相交的两根线之间是否短路，听蜂鸣器是否鸣叫，叫则表示短路。用万用表测试各个元件并判断其好坏，记录各组数据，通过测试可判断此电路的元件在焊接时都未烧坏。前期工作完成之后，断开过流，过压保护电路然后开始通电。查看LDE是否点亮，若点亮则进行电压的范围调试。由于实际电路与原理图有一定的差距，所以本电路的取样端采用了三个电阻进

19、行调试。先对中间的电阻进行调试，记录第一次电压值的调节范围，如表a；调节到最大值（最小值）然后调节上下的电阻使电压值达到要求范围，再转动中间电阻使其达到极限查看最小值（最大值）是否达到要求；若未达到则重复上述步骤，直到到达要求为止。最终结果如表b。表 a电压最大值（V）2.45电压最小值（V）5.60表 b电压最大值（V）2.45电压最小值（V）13.60接上保护电路进行保护功能测试。a.首先调节过流部分，把电压调到一个适当值（大约4V）在输出端接人输出电阻（采用大功率滑动变阻器）并上串联电流表进行数据测量。不断减小滑动变阻器的阻值直到 LED熄灭，过流电路起到保护作用，记录数据如表c。表 c

20、Uo(V)3.083.083.083.083.083.08Rl()302010520Io(mA)5090220400543543b.过压保护调节，采用接到滤波之后的直流信号源电路做输入电源信号，调节直流信号源为20V，再调节电位器直到LED熄灭开始起到过压保护，然后调节信号源稍稍减小输入电压，观察过压保护是否解除，若未解除继续调节电位器。直到达到一超过20V就过压保护电路开始发挥作用的效果，则把次电位器的阻值定下来。6.2.2故障分析及处理故障一：由于步骤1的工作未做好就直接通电了，发现LED未亮。分析可能出现的原因：二极管接反或已损坏，线未连好出现了断路。处理方法及修正：首先用万用表中的二极

21、管档进行测试，发现二极管并未反接和损坏。然后用万用表的电压档测试各个支路的电压，发现经过调整管之后的电压为零，猜测可能是有线未接好。再一次对电路图发现在LED这条支路与取样电路间有一条线未连接。连上线，LED导通，调节取样电路电阻，有电压变化。故障二：调节取样电阻的上电位器，发现没有作用。分析可能出现的原因：电位器坏了。处理方法及修正：用万用表的电阻档接在电位器的中间脚和其中一边的脚上，调节电位器发现阻值没有变化。换一个新的电位器，问题解决。故障三：采用上述方案二的过流保护电路，限流电阻很容易烧坏。分析可能出现的原因：由于通过限流电阻的电流相当高，则对限流电阻的功率要求非常高，但一般的电阻是不

22、会有如此高的功率的，这样就往往导致电阻被烧坏。处理方法及修正：采用方案三的经典过流保护电路，并且采用大功率的水泥电阻。故障四：调节过压保护分析可能出现的原因：可能2K电位器过小为为稳压管分的压不足以使稳压管击穿。处理方法及修正：换为5K的电位器，保护电路开始起到作用，其科学接法如图d所示；图 d 科学接图故障五：在测稳压系数时，在测17V电压时，电路忽然烧坏。分析可能出现的原因：放置电路的桌面上有引脚，导致某个地方短路。处理方法及修正：经过测试发现LED和过压部分的那个三极管都烧坏了。换上新的电路仍然能继续运行。6.2.3测试时的注意事项：测试之前，应在桌上铺一张白纸，防止在焊接电路时，桌面上

23、留下的焊锡、元件引脚或线与焊接面接触造成短路。直流稳压电源器的限流旋钮应根据电路允许最大电流进行调整，这样可以保护电路和电源。开电源前应将电压旋钮旋到最小。6.3整机性能指标测量（附数据、波形等）6.3.1稳压系数Sv*数据测量表 6.3.1有负载无负载Ui(v)13.619.7Uo(v)8.969.16*计算过程Sv=（9.16-8.96）13.6/(19.7-13.6) 8.96=0.056.3.2纹波电压Us（应毫伏表的精确度不高所以数据有些误差）*数据测量表 6.3.2Uo（V）4581113Us（mV）0.10.20.10.10.1*纹波电压图图 6.3.2 （a）输出纹波图图 6.

24、3.2 （b）滤波后的纹波图6.3.3调试过流保护电流*数据测量表 6.3.3Uo(V)3.083.083.083.083.083.08Rl()302010520Io(mA)50902204005435346.3.4内阻Ro的测试*数据测量表 6.3.4Uo1Uo2Io9.05V9.00V225mA*计算过程Ro=（9.05-9.00）V/225mA=0.22课程设计总结快乐并着痛苦的模电课程设计就要步入尾声，我们终于走到了收获的季节了。在此次课程设计中，使我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过不断的思考和检查最终于找出了原因所在，也暴露出了前期我

25、在这方面的知识欠缺和经验不足。并且，收获一群纯真的朋友，还让我对的181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818生活、人际交往、领导能力方面有新的认识和体会。 稳压电源的设计实验不仅加深了我们对整流、滤波、稳压电路

26、的认识与理解，而且让我们对相关实验工具和电子元器件有了初步的了解，对本专业发展方向的把握又上升了一个层次。在实验中，我们深深体会到本专业动手操作能力的重要性，同时教会我们实验的严谨与科学性。整个实验中，必须认认真，容不得一丝马虎。实验前，认真查找资料，了解实验的每个步骤及其注意事项，尽量避免不必要的错误发生。焊接应对照电路图一步一步进行，不可慌乱大意，急于求成。该焊接的地方要焊好，不可出现虚线或是虚点。测试时，要注意测试工具的测量范围，旋到相应的测量档位，注意正负的接法，不要烧坏测试用具。出现错误时，先自己认真分析电路，找出出错之处，如自己解决不了，需向老师请教。力求达到实验的真实性、科学性，

27、尽量降低实验误差。当然在此次课程中，也让我清楚的意识到了自己所学知识的浅薄，虽然在期末的考试中取得了比较优秀的成绩，但是学到的东西都很浅显，与实际运用有很大的差别。俗话“实践出真知”还是相当正确的，不去焊接我就永远都不懂其实细节很重要，也许一不小心你就要虚焊，或少焊线。，就像我自己少焊一根线，导致的是浪费了一下午的时间去查找。这也就让我学到了不要忽视小问题；还有不去调试，我也就不知道理论与现实的差距。在这学期的实验中，不仅培养了我独立思考、动手操作的能力，团结合作精神。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。首先要提的上网查找能力的提高，在查找资料过程中，发现了一些如电路图发烧友，2

28、1IC网等有用的网站，在这个互联网的时代，我觉得我们大学生应多利用网络资源来浏览信息，查找资料，学会如何更好的利用网络这个工具。除了在专业上的收获，我收获的还有一批队友情，一些管理经验。很荣幸，能成为我们加佳组的组长，并和他们一起奋斗了一个学期。玲玲，活泼开朗，做事认真，主要负责使用Multisim画图，为了完成任务，努力自学软件和请教他人；元元，专用摄影师，主要担任材料整理方面的内容，关心集体事情；孝为及建岗，硬件组成员，积极查资料，专业知识较好；锦楚，软件组成员，负责Protel画图，非常吃苦耐劳， 一般交代的任务能马上完成。从一开始到现在即将结束，我看的是我们的成长，我们加佳组从一个开始只有这个名字到最后真正实现它“团结，优秀，”的涵义。对于怎样把这个组做好，我想身为组长我还是做出了很大的努力的，虽然有时也有些方法不当的导致效果不佳