模電課程設(shè)計(jì)--串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源

1、<p>　　題目名稱：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　日 期： 14.6.23——14.6.27 &l

2、t;/p><p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </p><p>　　適用班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p><b>　　設(shè)計(jì)周期：一周</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源（II）</p><p>　　— 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 — </p><p>&

3、lt;b>　　二、設(shè)計(jì)目的 </b></p><p>　　1、 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。 </p><p>　　2、 學(xué)習(xí)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。 </p><p>　　三、設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)指標(biāo) </p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求 </b></p>

4、<p>　　1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。 </p><p>　　2、單元電路設(shè)計(jì)，元器件選擇。 </p><p>　　3、仿真調(diào)試及測(cè)量結(jié)果。 </p><p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo) </b></p><p>　　1、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ。 </p><

5、p>　　2、變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。 </p><p>　　3、穩(wěn)壓電源輸出直流電壓可調(diào)。</p><p>　　4、輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)<=0.01；</p><p>　　四、仿真需要的主要電子元器件 </p><p><b>　　1、電源變壓器 </b></p>

6、<p><b>　　2、滑線變阻器 </b></p><p>　　3、三端穩(wěn)壓器或晶體三極管等，如：3DG6（9011），3DG12（9013） </p><p>　　晶體二極管IN4007，穩(wěn)壓管IN4735，電阻器、電容器若干 </p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié) </b></p>

7、<p>　　1、 對(duì)所測(cè)結(jié)果（如：輸出電壓，最大負(fù)載電流，電壓輸出波形等）進(jìn)行全面分析，總結(jié)橋式整流、電容濾波電路的特點(diǎn)。 </p><p>　　2、 根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和輸出電阻R0，并進(jìn)行分析。 </p><p>　　3、 分析討論仿真測(cè)試中出現(xiàn)的故障及其排除方法。 </p><p>　　4、 給出完整的電路仿真圖 。</p

8、><p><b>　　5、 體會(huì)與收獲。</b></p><p>　　注：方案都要求同學(xué)們適當(dāng)考慮如何采取短路保護(hù)措施。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　2

9、.陳大欽主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—電子電路實(shí)驗(yàn)·設(shè)計(jì)·仿真．北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　3.高吉祥主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　4．鄭步生. Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2002</p><p><b>　　一、方案論證與

10、比較</b></p><p><b>　　1.1 方案提出</b></p><p>　　方案一：硅穩(wěn)壓管并聯(lián)式穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案二：三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　方案三：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案的論證和選擇</p>

11、<p>　　方案一中的硅穩(wěn)壓管并聯(lián)式穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電壓固定，負(fù)載能力小，不適用于較大負(fù)載</p><p>　　方案二中的三端集成穩(wěn)壓器將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓的集成電路， 用分立元件組成的穩(wěn)壓電源，固有輸出功率大，適應(yīng)性較廣的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　方案三中的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路具有穩(wěn)定性的輸出電源，負(fù)載能力和可調(diào)性較好的特點(diǎn)</p><

12、;p>　　經(jīng)以上分析并且由于我們?cè)谡n程上所學(xué)的是方案三中的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路，所以，選擇該方案進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。</p><p>　　二、系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　系統(tǒng)全部功能及主要技術(shù)指標(biāo) </p><p>　　1、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ

13、。 </p><p>　　2、變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。 </p><p>　　3、穩(wěn)壓電源輸出直流電壓可調(diào)。</p><p>　　4、輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)<=0.01；</p><p>　　2.2確定設(shè)計(jì)框圖（系統(tǒng)包含的單元電路及結(jié)構(gòu)）和總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.3單

14、元電路的分析與設(shè)計(jì)：各功能模塊電路的定性說(shuō)明以及計(jì)算分析。</p><p><b>　?。?）變壓器</b></p><p>　　變壓器降壓電路是利用電源變壓器一、二次繞組匝數(shù)比的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓變換的。電源變壓器一次繞組的線徑較細(xì)，匝數(shù)較多，二次繞組的線徑較粗，匝數(shù)較少，可以有多個(gè)繞組。當(dāng)變壓器的一次繞組接在220V交流電壓上時(shí)，二次繞組上就會(huì)感應(yīng)出一定值的交流電壓。

15、</p><p><b>　?。?）整流電路</b></p><p>　　整流電路分為半波整流和全波整流</p><p>　　半波整流是通過(guò)直接在交流電路中串接一個(gè)合適的二極管，利用二極管的單相導(dǎo)電性，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，電路圖如下圖所示：</p><p>　　產(chǎn)生如圖所示的電壓波形：</p><p

16、>　　全波整流利用單相橋式整流電路：它有四只二極管組成。其構(gòu)成原則就是利用二極管正向?qū)ǚ聪蚪刂沟墓ぷ髟?當(dāng)U2為正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止當(dāng)U2為負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通, D1、D3截止。而流過(guò)負(fù)載的電流的方向是一致的，在負(fù)載形成單方向的全波脈動(dòng)電壓。.從而實(shí)現(xiàn)將交流的電壓變?yōu)橹绷麟妷?。電路圖如下所示：</p><p><b>　　波形圖如下圖所示：</b>

17、</p><p><b>　?。?）濾波電路</b></p><p>　　電容濾波電路是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的濾波電路，在整流電路的輸出端并聯(lián)一個(gè)電容（區(qū)分正負(fù)極）即構(gòu)成電容濾波電路，電容在電路中也有儲(chǔ)能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑。電路如下圖所示：</p><

18、;p><b>　　波形圖如下所示：</b></p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　調(diào)整管VT接在輸入直流電壓UI與輸出端的負(fù)載電阻RL之間，當(dāng)輸出電壓UO發(fā)生波動(dòng)時(shí)，調(diào)整管的集電極電壓產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。</p><p>　　下面分析串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。

19、假設(shè)由于Ui增大或IL減小而導(dǎo)致輸出電壓UO增大，則通過(guò)采樣以后反饋到放大電路的反向輸入端的電壓UF也按比例的增大，但同相輸入端的基準(zhǔn)電壓ＵＺ保持不變，故放大電路的差模輸入電壓Uid=UZ-UF將減小，于是放大電路的輸出電壓減小，使調(diào)整管的基極輸入電壓Ｕｂｅ減小，則調(diào)整管的集電極電流Ic隨之減小，同時(shí)集電極電壓Uce增大，最后使輸出電壓的UO保持基本不變。以上穩(wěn)壓過(guò)程可簡(jiǎn)明的表示如下：</p><p>　　Ui

20、或IL UO UF Uid Ｕｂｅ Ic </p><p>　　UO Uce </p><p>　　由此看出，串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)電壓負(fù)反饋使輸出電壓保持基本穩(wěn)定的過(guò)程。<

21、/p><p>　　三、 系統(tǒng)仿真調(diào)試分析</p><p>　　3.1軟件仿真原理圖</p><p><b>　　3.2模擬仿真過(guò)程</b></p><p>　　1、利用變壓器把市電降為我們所需要的電壓，如下圖所示</p><p>　　2、作出整流電路并連接到電源上，測(cè)出整流后的波形</p>

22、<p>　　3、接上濾波電路，用波形發(fā)生器測(cè)出濾波后的波形</p><p>　　4、接上穩(wěn)壓電路，測(cè)出波形</p><p><b>　　3.3各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試</b></p><p>　　1、測(cè)試變壓器輸出電壓。</p><p>　　如圖所示，為19.995V，符合18~20V的要求</p>&l

23、t;p>　　2、調(diào)節(jié)可變電阻，測(cè)出輸出最大和最小直流電壓。</p><p>　　測(cè)得直流最大和最小輸出電壓為15.122V和9.689V，符合可調(diào)的要求</p><p>　　3、用萬(wàn)用表測(cè)得輸出紋波電壓，并求紋波系數(shù)</p><p>　　測(cè)得紋波電壓為94.662uV，符合小于5mV的要求，根據(jù)公式求得紋波系數(shù)為0.002，符合要求。</p>&

24、lt;p>　　四、電路的安裝與調(diào)試</p><p><b>　　以下為實(shí)物圖</b></p><p><b>　　五、電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　由于實(shí)驗(yàn)室所提供變壓器的輸出平均電壓為12V，導(dǎo)致無(wú)法得出理論上的結(jié)果，以上為實(shí)際測(cè)得的輸出直流最大電壓和最小電壓。</p><p>

25、;<b>　　六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) </b></p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手操作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不

26、斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)

27、可！</p><p>　　課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。</p><p&g

28、t;<b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　2.陳大欽主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—電子電路實(shí)驗(yàn)·設(shè)計(jì)·仿真．北京：高等教育出版社2000</p><p>　　3.高吉祥主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社，200

29、2</p><p>　　4．鄭步生. Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2002</p><p>　　附錄1：設(shè)計(jì)中用到的元器件的明細(xì)清單。</p><p>　　附錄2：所提出的方案電路圖 </p><p>　　附錄3：Multisim仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)電路的仿真結(jié)果。</p><p>