設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)名稱： 模擬電路 課程設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出 直流穩(wěn)壓正電源 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 評(píng)分： 教師： 20 12 年 2 月 22 日 模擬電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 11 20 12 學(xué)年 第 2 學(xué)期第 1 周 2 周 題目設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 一路輸出直流電壓12V；另一路輸出512V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。 輸出電流IOm=200mA；穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；能根據(jù)題目的要求，綜合所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行資料查詢、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選用合適的元器件，先仿真通過后，用萬(wàn)能板或?qū)嶒?yàn)箱

2、制作調(diào)試和進(jìn)行結(jié)果分析，按學(xué)院要求的格式寫出總結(jié)報(bào)告。進(jìn)度安排1. 布置任務(wù)、查閱資料、選擇方案，領(lǐng)儀器設(shè)備： 3天； 2. 領(lǐng)元器件、制作、焊接：3天3調(diào)試： 3.5天4. 驗(yàn)收：0.5天學(xué)生姓名：黃洋 彭文聞指導(dǎo)時(shí)間：2011年2月21日3月4日指導(dǎo)地點(diǎn)：E-507室任務(wù)下達(dá)2011年 2月 12 日任務(wù)完成2010 年 2 月 22 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師 系（部）主任 目 錄摘要4 前言5 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案 6第二章 設(shè)計(jì)電路圖及仿真 7 第三章 原件及其介紹 8第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算 9第五章 實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證 10第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析

3、 11第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及其體會(huì) 14附表 元件清單 16附錄 參考文獻(xiàn) 17摘要隨著生活的各式各樣，我們生活所需要的產(chǎn)品的品種也越來(lái)越多，其中絕大多數(shù)產(chǎn)品為電子產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品工作時(shí)所需要的電源電壓也不同，因而對(duì)電源的性能和參數(shù)要求也不同。目前，各種直流電源產(chǎn)品充斥著市場(chǎng)，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。然而，基于成本的考慮，對(duì)于電源性能要求不是很高的場(chǎng)合，可采用帶有過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。本次設(shè)計(jì)的題目為設(shè)計(jì)一串聯(lián)型可調(diào)兩路直流穩(wěn)壓正電源：先是經(jīng)過家用交流電源流過變壓器得到一個(gè)大約十五伏的電壓U1，然后U1經(jīng)過一個(gè)橋堆進(jìn)行整流在橋堆的輸出端加兩個(gè)電容C1、C2進(jìn)行濾波，濾波后再通

4、過LM7812（具體參數(shù)參照手冊(cè)）輸出一個(gè)固定的12V電壓，這樣就可以在一路輸出固定的電壓。在LM7812的輸出端加一個(gè)電阻R3，調(diào)整端加一個(gè)固定電阻R1和一電位器R2，這樣輸出的電壓就可以在512V范圍內(nèi)可調(diào)。 經(jīng)過自己對(duì)試驗(yàn)原理的全面貫徹，以及相關(guān)技術(shù)的掌握，和反復(fù)的調(diào)試，經(jīng)過自己的不斷的努力，老師的耐心的指導(dǎo)，終于把這個(gè)串聯(lián)型兩路輸出直流穩(wěn)壓輸出正電源電路。 前言隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子產(chǎn)品的性能要求也更高。我們做為21世紀(jì)的一名學(xué)電子的大學(xué)生，不僅要將理論知識(shí)學(xué)會(huì)，更應(yīng)該將其應(yīng)用與我們的日常生活中去，使理論與實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)。電子課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中的一個(gè)非常重

5、要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠真正體現(xiàn)我們是否完全吸收了所學(xué)的知識(shí)。在電子市場(chǎng)，各種各樣的串聯(lián)穩(wěn)壓電源琳瑯滿目，但大多數(shù)成本都不低，基于成本考慮，我們可以應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路。大部分電壓都是正電源，而人們的需求也日益豐富，所以直流穩(wěn)壓負(fù)電源也越來(lái)越多。尤其是在學(xué)校，我們所用的許多電源都是自己學(xué)校設(shè)計(jì)的，電壓大概在120之間可調(diào)。雖然現(xiàn)在的電源很普遍，技術(shù)也很成熟，但其中的電路設(shè)計(jì)分析的思路仍值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和研究。又因?yàn)槠浜?jiǎn)單、易做、易設(shè)計(jì)。對(duì)材料無(wú)特別要求的特點(diǎn)。使得直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)能廣泛應(yīng)用與課程設(shè)計(jì)中。通過電子課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)及動(dòng)手能力，使學(xué)生加強(qiáng)了對(duì)模擬電

6、子技術(shù)和電路的理解，學(xué)會(huì)查閱資料、方案比較、方案選擇以及原理圖設(shè)計(jì)、計(jì)算、制作、調(diào)試等基本技能，增強(qiáng)分析、解決實(shí)際問題的能力。 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路1、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)一路輸出直流電壓12V；另一路輸出512V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。(2)輸出電流IOm=200mA；(3)穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；二、方案設(shè)計(jì)與論證直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備能量的提供者，對(duì)直流電源要求是：輸出電壓的幅值穩(wěn)定，平滑，變換頻率高，負(fù)載能力強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性好。（1） 整流電路： 交流電壓轉(zhuǎn)變成單向脈動(dòng)直流電壓a、半波整流其原理是利用半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦越M成的各種整流電路。

7、U0=U2=0.45U2b、橋式整流其原理是四個(gè)二極管的合理連接 使交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并且是全波整流。而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求一樣，但直流大小是半波整流的兩倍，輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中選用單相橋式整流電路。（2）濾波電路：經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹绷麟娫?，必須通過濾波電路將交流分量濾掉，盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平穩(wěn)的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。因此可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容與負(fù)載并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載

8、串聯(lián)就能起來(lái)濾波作用。（3）穩(wěn)壓電路： 由于濾波后的直流電壓Ui受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流變化的影響，很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負(fù)載之間加上一個(gè)穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進(jìn)一步穩(wěn)定。如圖就是由橋堆和電容組成的整流當(dāng)交流電電流流過橋堆時(shí)，負(fù)方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當(dāng)這種電流經(jīng)過電容的濾波效果就形成了較為平滑的直流電流。第二章 設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路 第三章 元件及其介紹（1）變壓器：型號(hào)AIR_CORE_XFORMEP。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線的線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電 (具有某

9、一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓.。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 在此次實(shí)驗(yàn)中我們采用降壓變壓器，目的是將220V交流電降到我們所需的的范圍。（2）橋堆： 型號(hào) 3N247橋堆是一種電子元件，內(nèi)部由多個(gè)二極管組成.主要作用是整流，調(diào)整電流方向。用橋堆整流是比較好的，首先是很方便，而且它內(nèi)部的四個(gè)管子一般是挑選配對(duì)的，所以其性能較接

10、近，還有就是大功率的整流時(shí)，橋堆上都可以裝散熱塊 簡(jiǎn)化，使工作時(shí)性能更穩(wěn)定，當(dāng)然使用場(chǎng)合不同也要選擇不同的橋堆，不能只看耐壓是否夠，比如高頻特性等。在實(shí)驗(yàn)中，我們的設(shè)計(jì)的是直流電源，所以我們需對(duì)降壓產(chǎn)生的交流進(jìn)行整流，故選擇此橋堆。(3)三端穩(wěn)壓器： 型號(hào)LM7812 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。因此在實(shí)驗(yàn)中，我們要產(chǎn)生一固定電壓12V，故選擇型號(hào)為型號(hào)LM7812KC的三端穩(wěn)壓器。 下圖為L(zhǎng)M7812內(nèi)部原理圖：（4）電容： 2個(gè)0.1uF 1個(gè)uF 1個(gè)470uF

11、。其中470uF的電容是濾波電容，所以其值要較大。0.1uF和1uF的電容都是用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量一般在1uF以下。（5）電阻： 1個(gè)24 1個(gè)64。 電位器 34。根據(jù)設(shè)計(jì)要要求可計(jì)算出各個(gè)電阻的值。（6）開關(guān)： 單刀開關(guān) 1個(gè) 第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算一、電路工作原理當(dāng)220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時(shí)，電流信號(hào)經(jīng)過橋堆時(shí)產(chǎn)生單向脈動(dòng)電壓，然后再經(jīng)過濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電壓，最后經(jīng)過LM7812的穩(wěn)壓作用輸出固定的直流電壓12V，所以可以借鑒這的電壓，產(chǎn)生一組固定的電壓12V，另一組可調(diào)式電壓可由電阻與電位器組成的電路得到范圍為5-12的電壓。二

12、、元件參數(shù)的計(jì)算由模擬電路基礎(chǔ)教程可知，W7812的輸入有效值電壓U3=19V，而經(jīng)過電容的濾波效應(yīng)，所以在經(jīng)過橋堆之前的電壓U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出變壓器的匝數(shù)比N1:N2約為220/15.83/1.414約為10:1。電容C1的選擇，因?yàn)镃1為濾波電容，從理論上來(lái)講，濾波電容越大，放電過程越慢，輸出電壓越平滑，平均值越高。但在實(shí)際上，電容的容量越大，不但體積越大，而卻會(huì)使整流二極管流過的沖擊電流更大。根據(jù)參考文獻(xiàn)，可選擇電容C1470uf。電容C2用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在1uF以下，故選擇C20.1uF;電容C3改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選1uF

13、及以下。但若C3大，則會(huì)在穩(wěn)壓器輸入端斷開時(shí)，C3通過穩(wěn)壓器放電，所以選擇C3=0.1uF。同理可選擇C4=1uF。由于實(shí)驗(yàn)要求輸出電流IOm=200mA，所亦可根據(jù)固定端的電壓可確定R3=12/0.2=60，根據(jù)穩(wěn)壓器輸出端與公共端電流恒定不變電流I=12/60=0.2A，設(shè)計(jì)要求的電壓范圍，當(dāng)R2接入組織為0時(shí)，I*R1=5，可以算出R1的阻值，當(dāng)R2輸入最大阻值時(shí)，有（R1+R2）=12，以及根據(jù)仿真結(jié)果可以精確算出電阻R1=24，以及電位器R2阻值的組織范圍為034。 第五章 實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)仿真電路圖如下(1) 圖示波形為開關(guān)閉合時(shí)輸出電壓（2）圖示波形為開關(guān)斷開時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至最

14、小時(shí)的電壓（3）圖示波形為開關(guān)斷開時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至中間時(shí)的電壓（4）圖示波形為開關(guān)斷開時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至最大時(shí)的電壓第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)焊接、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析我們?cè)陬I(lǐng)完元器件之后，按照已畫好的電路圖，把元器件在PPC板上進(jìn)行排版，然后按照元器件從低到高進(jìn)行焊接。為了減小連線的復(fù)雜度，我們合理調(diào)整了電路元件布局，使連線盡可能少，元件分布盡可能美觀，完成一個(gè)完整的電路。焊錫使錫盡可能多一些，這樣元件就更加牢固。 由于實(shí)驗(yàn)元件限制，我們沒有合適的變壓器，導(dǎo)致電壓達(dá)不到要求，但我們通過改變電阻參數(shù)的設(shè)置，最終解決了電壓調(diào)節(jié)范圍的問題。在接入輸入信號(hào)時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓數(shù)值其結(jié)果如下：輸入

15、電壓U=220Vf=50Hz固定端輸出電壓U1=12.0V可調(diào)多輸出電壓U2=3.16V13.2V在此次設(shè)計(jì)任務(wù)中我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果保持一致，并且滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求。我們所設(shè)計(jì)的串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓電源準(zhǔn)確度很高，有一定的實(shí)用價(jià)值，并且可以應(yīng)用于我們生活中使用。此次的設(shè)計(jì)制作雖然滿足設(shè)計(jì)要求，但是要想提高電路工作的穩(wěn)定性和實(shí)用性還存在一些差距，這需要我們更加深入的學(xué)習(xí)研究才能達(dá)到。 第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及體會(huì)結(jié)論與心得 一個(gè)學(xué)期結(jié)束了，在上了這么久的模擬電子技術(shù)基本教程，通過模電的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了許多的問題。發(fā)現(xiàn)自己對(duì)模擬電路這門課還存在很多的不足之處，理論知識(shí)的理解不是很深，對(duì)理論知

16、識(shí)的的靈活運(yùn)用還不夠好。通過對(duì)該電路的設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試，使我對(duì)模電有了新的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)模電越來(lái)越接近生活，我們可以對(duì)自己感興趣的東西進(jìn)行更多的嘗試。 通過課程設(shè)計(jì)使我有效的結(jié)合所學(xué)知識(shí)，把理論應(yīng)用于實(shí)踐。在調(diào)試過程中我發(fā)現(xiàn)我們沒有充分的考慮提供的變壓器，因而輸入電壓達(dá)不到要求，從而導(dǎo)致調(diào)試結(jié)果與理論值有一定差距。后來(lái)通過合理的改變電阻的分配才達(dá)到要求。這使我懂得要如何分析錯(cuò)誤來(lái)源，使我更加快速而精準(zhǔn)的找出錯(cuò)誤所在的地方并正確改正，以達(dá)到課設(shè)要求。在這次課設(shè)中充分鍛煉了自己的動(dòng)手能力，熟練掌握了焊接技術(shù)。學(xué)會(huì)了如何查找資料是自己的設(shè)計(jì)達(dá)到合理的要求。雖然在在設(shè)計(jì)過程遇到一些困難，但是經(jīng)過自己查閱的資料和老師細(xì)心的指導(dǎo)，是我們克服種種困難，終于在最后把這個(gè)串聯(lián)二路輸出直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)出來(lái)了。并且，通過此次課程設(shè)計(jì)任務(wù)使我加深了對(duì)直流穩(wěn)壓電源的進(jìn)