模擬電子課程設計---多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計

1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　———————多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要…………………………………………………………………………………4</p><p>　　1緒 論………………………

2、………………………………………………………5</p><p>　　2設計內容及要求……………………………………………………………………6</p><p>　　2.1 設計的目的及主要任務…………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1.1 設計的目的…………………………………………………………………………………6</p&g

3、t;<p>　　2.1.2 設計的主要任務及性能指標………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 設計思想………………………………………………………………………………………………6</p><p>　　3方案設定…………………………………………………………7</p><p>　　４單元電路………………………………………

4、…………………………8</p><p>　　4.1電源變壓器……………………………………………………………………8</p><p>　?。?２整流電路………………………………………………………………………………………8</p><p>　　４.３濾波電路………………………………………………………………………………………9</p><p>　　

5、４.４穩(wěn)壓電路………………………………………………………………10</p><p>　?。祬?shù)計算及器件選擇……………………………………………………………11</p><p>　　5.1集成穩(wěn)壓器的選擇………………………………………………………11</p><p>　　５.２ 電源變壓器的選擇…………………………………………………………………………11</p&

6、gt;<p>　?。?３ 整流二極管及濾波電容的選擇………………………………………………………………11</p><p>　?。峨娐穲D設計………………………………………………………12</p><p>　　７課程設計心得體會………………………………………………………………13</p><p>　?。竻⒖嘉墨I……………………………………………………………

7、……………14</p><p>　　９元器件清單及相關參數(shù)…………………………………………………………15</p><p>　?。保白晕以u價…………………………………………………………………………………16</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次試驗從電源出發(fā)，利用學過的個中點血知識和有關經驗

8、，提出一項簡單實用的多路直流電源設計方案，也是本次課程設計的目的。這次課程設計實在教師的指導下查閱資料、設計、焊接、和調試出來的電子電路。直流穩(wěn)壓電源是個經濟實用并且可靠的一件事物制作。這次實物制作中用到了變壓器、電容、二極管、整流橋、電位器、電阻、穩(wěn)壓器等元件，而且達到了預定的要求。最后通過仿真電路達到了電壓轉換、濾波、穩(wěn)壓輸出和可調輸出地性能要求[1]。</p><p>　　關鍵詞：濾波；變壓器；二極管；穩(wěn)壓

9、輸出；整流橋</p><p><b>　　·1 緒論</b></p><p>　　在大二的上學期我們學習了《模擬電子技術基礎》，學習了直流穩(wěn)壓電源部分。直流穩(wěn)壓電源有電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構成。</p><p>　　在上圖中，輸入220V、50Hz的交流電通過電源變壓器變?yōu)槲覀冃枰碾妷骸⒃诮涍^整流電路將交流

10、電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。因為次脈動的直流電壓含有較大的紋波成分，必須經過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。但此電壓還是會因為電網電壓的波動、負載和溫度的變化而變化。因此，在經過整流、濾波電路之后，還要接上穩(wěn)壓電路保證輸出穩(wěn)定的直流電壓[2]。</p><p>　　這次的設計要求輸出±12V/1A，±5V/1A，一組可調正電壓+3~+18V/1A的電壓電路，我們要熟悉電路知識，查閱資料，

11、因此熟練地動手能力將給我們帶來很大的幫助。通過這次的課程設計使我們在理論計算、結構設計等方面的能力得到了很好的提高。使得我們端正了學風，培養(yǎng)了嚴肅認證實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神[3]。</p><p>　　圖1-1 集成直流穩(wěn)壓電路圖</p><p>　　2 設計內容及要求</p><p>　　·2.1 設計的目的及主要任務</p>

12、;<p>　　·2.1.1 設計目的</p><p>　　學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力；學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。</p><p>　　·2.1.2 設計的主要任務及性能指標</p><p>　　① 要求設計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將

13、220V/50Hz交流電轉換為多路直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　輸出：±12V/1A，±5V/1A，一組可調正電壓+3~+18V/1A。</p><p>　?、?選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（選做：用PSPICE或EWB軟件完成仿真）</p><p>　?、?安裝調試

14、并按規(guī)定格式寫出課程設計報告書。</p><p><b>　　·2.2 設計思想</b></p><p>　　首先根據(jù)已學知識進行理論計算和電路圖的繪制，完成電路仿真檢查錯誤及改正最后得出正確的參數(shù)及電路圖。焊接完成后進行參數(shù)的檢測最后寫出報告。</p><p><b>　　·3 方案設定</b><

15、;/p><p>　　LM317型穩(wěn)壓器電源能夠輸出可調的直流正電壓，它內部含有過流，過熱保護，輸入電壓為正負15V，輸出為1.25（1+Rp/R）；可輸出1.2~37V電壓。</p><p>　　CW7812、CW7805分別可以輸出正12V和正5V電壓，CW7912、CW7905分別可以輸出負12V和負5V電壓。</p><p>　　有以上可知可以將LM317級CW系

16、列的穩(wěn)壓器并聯(lián)達到同時輸出正負12V、正負5V及可調電壓的要求。</p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設計思路</p><p>　?。?）電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　?。?）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。<

17、/p><p>　　（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　?。?）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降

18、壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　　（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電</p><p>　　（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電

19、路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。</p><p><b>　　·4 單元電路</b></p><p>　　1.集成穩(wěn)壓電源有四部分組成如下圖</p><p>　　圖1-2穩(wěn)壓電源的構成圖</p><p>　　圖1-3整流及穩(wěn)壓過程</p><p>&l

20、t;b>　　·4.1電源變壓器</b></p><p>　　電源變壓器是將輸入的220V交流電壓U1轉變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣2。但是變壓器有一定的功耗所以它的輸出功率要小于輸入功率即： =P2/P1。P2是變壓器的副邊的功率，P1是變壓器原邊的功率。因為至此時輸出多端所以選擇中間抽頭的多路輸出變壓器。輸出12V、和24V對應于78、79系列和LM317系列[4]。</p&

21、gt;<p><b>　　·4.2 整流電路</b></p><p>　　單相橋式整流電路如下圖，四肢整流二極管D1~D4形成電橋。</p><p>　　在V2正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經過D1流向RL,在由D3留回變壓器，所以D1、D3正向導通，D2、D4反偏截止。在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。電流通路用實線箭頭表示

22、。</p><p>　　同理在V2負半周時，D2、D4正向導通，D1、D3反偏截止。在負載上產生上正下負的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。</p><p>　　綜上可知輸入端經變壓器后在副邊得到了一個單向的脈動電壓。</p><p>　　圖1-4 整流電路圖</p><p>　　圖1-5橋式整流電路的工作波形</p>&l

23、t;p><b>　　·4.3 濾波電路</b></p><p>　　經過整流的脈沖電壓紋波很大要經過濾波電路的濾波作用，在這里選擇用電容濾波，適合小電流負載。</p><p>　　圖1-5 RC濾波電路</p><p>　　·4.4 穩(wěn)壓電路</p><p>　　由于輸出地直流電壓會隨著穩(wěn)壓電

24、路的波動、負載和溫度發(fā)生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變，還要加上穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器?？梢苑譃楣潭ㄊ胶涂烧{式，按正負的輸出電壓還可分為CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列穩(wěn)壓器可以連續(xù)輸出可調正電壓，337系列則是可調負電壓。它們的可調范圍為1.2~37V，最大輸出電流為1.5A。三端集成穩(wěn)壓器還有78、79系列分別對應正電壓輸出和負電壓輸出.</p>

25、<p>　　79系列和78系列的外形相似但是連接不同，79的1端接地，2端接負的輸入。3端接輸出。</p><p>　　圖1-6固定式三端穩(wěn)壓器的引腳圖與應用電路[5]</p><p>　　圖1-7可調式三端穩(wěn)壓器的引腳圖級應用電路</p><p>　　·5參數(shù)計算及器件選擇</p><p>　　·5.1集成穩(wěn)

26、壓器的選擇：</p><p>　　選擇穩(wěn)壓器型號為LM7805、LM7812、LM7905、LM7912和LM317。78系列分別輸出正5V和正12V，79系列分別輸出負5V和12V。317系列則輸出1.2~37V的可變電壓，最大輸出電流為1.5A</p><p>　　·5.2 電源變壓器的選擇</p><p>　　Uomax+(Ui-Uomin)≤Ui≤

27、Uomin+(Ui-Uo)max</p><p>　　18V+3V≤Ui≤3V+40V</p><p>　　21V≤Ui≤43V</p><p>　　U2≥Uimin/1.1=21/1.1=19.09V</p><p>　　取U2=20則P=20W，所以選取24V/25W的變壓器即可。</p><p>　　·

28、5.3整流二極管及濾波電容的選擇</p><p>　　由于Urm=1.414×24=33.936V，I=1A，ＩＮ４００７的反向擊穿電壓Urm≥１００V，額定工作電流ID=1A，所以整流二極管選擇ＩＮ４００７。</p><p>　　I=1A。T=0.02s,電路中濾波電容承受的最高電壓時1.414×24=33.936V所以選擇電容的耐壓值應該大于34V所以選擇1000u

29、F/50V的電容。</p><p>　　因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布，易引起自激振蕩，形成高頻干擾。所以穩(wěn)壓器的輸入斷腸并入辭職小容量電容來抵消電感效應，一直高頻干擾。</p><p><b>　　·6電路圖設計</b></p><p>　　圖1-8多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路圖</p><p>　　&#

30、183;7課程設計心得體會</p><p>　　在沒接觸過焊接技術時候想當然的認為很容易，誰知道自己要查資料，自己買元件，自己焊接，自己調試。自己找錯誤。有許多曾經沒有遇到過的事情，但還是自己通過努力做好了。</p><p>　　通過這次的課程設計了解了電源制作的整個過程，還有它的工作原理，在和課本上的知識對照更加理解了電源的原理。通過仿真軟件ＥＷＢ對其仿真，檢查錯誤等，也使得對此軟件有了

31、一個了解。但還是不是很熟悉要繼續(xù)深層次的加深理解多運用軟件進行電路的仿真。通過這次的課設方案，了解了直流穩(wěn)壓電源的方案論證和模塊之間的聯(lián)系以及元器件的選取，讓我們更加進一步的劉杰直流穩(wěn)壓電源的工作原理和它的性能指標。</p><p>　　但在購買元器件的過程中有很多的不便，比如沒有預定的原件或者原件的性能不符等，這就要求我們要善于變通，用不同的角度來考慮問題從而達到預定的效果。</p><p&

32、gt;　　這次設計之后，我認識到自己只有在實踐中才能真正的了解電路了解自己的知識掌握程度，加深對知識的理解程度。</p><p><b>　　·８參考文獻</b></p><p>　　[１]周政新．《電子設計自動化實踐與訓練（第三版）》．北京：中國民航出版社，２００２</p><p>　　[２]童詩白．《模擬電子技術基礎（第二版）》．

33、北京：高等教育出版社，１９８８</p><p>　　[３]謝自美．《電子線路設計、試驗、測試（第二版）》．武漢：華中科技大學出版社，２０００</p><p>　　[４]康華光．《電子技術基礎　模擬部分（第四版）》．武漢：華中科技大學出版社，１９９８</p><p>　　[５]吳友宇．《模擬電子技術基礎（第一版）》．北京：清華大學出版社，２００９</p>

34、<p>　?。乖骷鍐渭跋嚓P參數(shù)</p><p><b>　　·１０　自我評價</b></p><p><b>　　在設計完后認識到：</b></p><p>　　首先需要通過翻閱復習以前學過的知識確立了實驗總體設計方案，然后逐步細化進行各模塊的設計；其次，在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)一些問題，需要我

35、們細心解決，所以這兩周下來，我對電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過此次課程設計，我對設計所用到的軟件有了更加深刻地了解，這對我們以后的工作和學習的幫助都很有用處。</p><p>　　這次的設計相對來說耗材成本較大，還有就是沒有能找到合適的變阻器和電阻來搭配可調電壓部分，結果是輸出的可調電壓在3~30V左右。沒有達到合適的3~18V。</p><p>　　但是總體來說達到了預定指

36、標：</p><p>　　可將220V/50Hz交流電轉換為多路直流穩(wěn)壓電源，輸出±12V/1A，±5V/1A，一組可調正電壓+3~+18V/1A。</p><p>　　由于時間安排在期末考試期間，準備不是很充分，因而在時間上有點沖突，來不及認真思考，但是在報告上花了很多時間，因為是第一次寫這種報告，所以，格式還有對Word的運用不是很好，會造成報告有些許的錯誤。因而值