模電課程設(shè)計(jì)報告---串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、<p>　　《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報告</p><p>　　專業(yè) 電子信息工程 班級 0901班</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)人姓名 學(xué)號 </p><p>　　同組人 </p>

2、<p>　　2011/6/20 </p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和測試</p><p><b>　　（一）設(shè)計(jì)目的</b></p>&

3、lt;p>　　1、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　2、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　(二)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1、技術(shù)指標(biāo)：要求電源輸出電壓為12V，輸入電壓為交流220V，最大輸出電流為Iomax=1.5A。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)基本要求</b>

4、;</p><p>　　設(shè)計(jì)一個能輸出12V的直流穩(wěn)壓電源；</p><p>　　擬定設(shè)計(jì)步驟和測試方案； </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)；</p><p><b>　　進(jìn)行仿真；</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)際操作，測量數(shù)據(jù)，與理論值比較分析；

5、</p><p><b>　　撰寫設(shè)計(jì)報告。</b></p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)報告要求</b></p><p><b>　　1、選定設(shè)計(jì)方案；</b></p><p>　　2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫出電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；</p><p&g

6、t;　　3、列出測試數(shù)據(jù)表格。</p><p><b>　　4、調(diào)試總結(jié)。</b></p><p><b>　　（四）設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　1、總結(jié)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)用到的主要知識點(diǎn)，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。</p><p>　　總結(jié)直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù)的測試方法。</p&

7、gt;<p><b>　　前沿</b></p><p>　　電子技術(shù)是當(dāng)今高新技術(shù)的“龍頭”，各先進(jìn)國家無不把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。電子技術(shù)是電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程地顯著特點(diǎn)之一是它的實(shí)踐性。要想很好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理，電子電路的基本組成及分析方法外，還要掌握電子器件及基本電路的應(yīng)用技術(shù)，課程設(shè)計(jì)就是電子技術(shù)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)就是針

8、對模擬電子技術(shù)這門課程的要求所做的，同時也將學(xué)到的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。 電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。</p><p>　　電源可分為交流電源和直流電源，它是任何電子設(shè)備都不可缺少的組成部分。交

9、流電源一般為220V、50Hz電源，但許多家用電器設(shè)備的內(nèi)部電路都要采用直流電源作為供電能源?，F(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設(shè)備中，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源來使其正常工作，而最常用的是能將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓的直流電源，可見直流穩(wěn)壓電源在電子設(shè)備中起著主要作用，為設(shè)備能夠穩(wěn)定工作提供保證。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源，是一種將220V交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓輸出的直流電源裝置，主要是采用一些簡

10、單的電子元件即可，它是有電源變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成。 </p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)能使我們對電子工藝的理論有了更進(jìn)一步的系統(tǒng)了解。我們了解到了設(shè)計(jì)小電子產(chǎn)品的一些常規(guī)方法，以及培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作的能力，在討論設(shè)計(jì)方案，計(jì)算元件參數(shù)，購買元件，制作電路板，安裝調(diào)試方面都體會到了團(tuán)隊(duì)的力量。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證及分析 <

11、/p><p><b>　　概 述</b></p><p>　　220V經(jīng)電源變壓器降壓后，先經(jīng)過整流橋整流和電容濾波后，在經(jīng)過調(diào)整管和采樣電阻后，最后形成一個12V的相對穩(wěn)定的直流電壓。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　學(xué)習(xí)小功率直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。&l

12、t;/p><p>　　掌握小功率直流穩(wěn)壓電源有關(guān)參數(shù)的測試方法。</p><p>　　3、通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會： (1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容、穩(wěn)壓管及三極管來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源； (2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。</p><p>　　(3)通過電路的設(shè)計(jì)可以加深對該課程知識的理解以及對知識的綜合運(yùn)用

13、。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一直流穩(wěn)壓電源，滿足：當(dāng)輸入電壓在220V時，輸出直流電壓為12V，輸出直流電流的最大為1.5A；</p><p><b>　　2.4設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的基本要求：</p>

14、<p>　　(1)合理的選擇電源變壓器；(2)合理選擇各種元器件；(3)完成全電路理論設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試；</p><p>　　(4)穩(wěn)壓電源　在輸入電壓為220Ｖ，50HZ條件下：</p><p>　　a. 輸出直流電壓為+12V；</p><p>　　b.  最大輸出電流為:Iomax＝1.5A；</

15、p><p>　　c. 畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說明直流穩(wěn)壓電源有哪些相對獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個模塊之間的聯(lián)系、變化，并以文字對原理作輔助說明。設(shè)計(jì)各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。選擇合適的元器件，接線驗(yàn)證、調(diào)試各個功能模塊的電路，在接線驗(yàn)證時設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在充分電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的測試和故障排除。</p><p>　　2.5設(shè)計(jì)方案的選擇與

16、論證</p><p>　　小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖2.1所示。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p>　　u1 u2 u3 uI

17、 </p><p>　　（b）整流與穩(wěn)壓過程</p><p><b>　　。</b></p><p>　　2.6電路原理分析直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖2.2所示。各部分的作用：</p><p><b>　　圖2.2</b></p>

18、<p>　?。?）電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓U2。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=η，式中η是變壓器的效率。（2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓U1變換成脈動的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等，如圖2.3所示。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p&

19、gt;　　整流橋?qū)⒔涣麟妷篣2變成脈動的直流電壓，再經(jīng)濾波電容C濾波紋波，輸出直流電壓U0。U0與交流電壓U2的有效值u2的關(guān)系為</p><p>　　U0=（1.1-1.2）u2</p><p>　　每只整流二極管承受的最大的方向電壓Vrm=U2</p><p>　　通過每只二極管的平均電流I=0.5Ir=0.45U2/R</p><p>

20、　　式中,R 為整流電路的負(fù)載電阻.它為電容C提供放電回路,RC放電時間常數(shù)應(yīng)滿足RLC≥(3-5)T/2</p><p>　　式中,T為50HZ交流電壓的周期,即20ms.</p><p>　?。?）電壓輸出穩(wěn)壓器</p><p>　　由于輸入電壓U1發(fā)生波動、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓UI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓UI穩(wěn)定不變，還需加一

21、級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。 </p><p>　　2.7直流穩(wěn)壓電源的參數(shù)設(shè)計(jì)方法</p><p>　　穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo、輸出電流Io等性能指標(biāo)要求，正確地確定出變壓器、穩(wěn)壓電路、整流橋和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。</p>

22、<p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)如下： </b></p><p>　?、拧》€(wěn)壓電路的直流輸入電壓 </p><p><b>　　由設(shè)計(jì)指標(biāo)有</b></p><p>　　取則變壓器二次電壓的有效值為</p><p><b>　?、七x擇電源變壓器 </b></p&g

23、t;<p>　　電源變壓器有很多種：有降壓的、有升壓的，在這次的設(shè)計(jì)中用的是降壓變壓器，它的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓U1變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣2。</p><p>　　則變壓器初級與次級線圈匝數(shù)比</p><p>　?、沁x用整流橋和濾波電容</p><p><b>　　整流橋：</b></p>&l

24、t;p><b>　　整流輸出電壓平值 </b></p><p>　　=19.8V </p><p>　　二極管平均電流 </p><p><b>　　=1.125A</b></p><p><b>　　二極管

25、最大反向壓</b></p><p><b>　　=34.2V</b></p><p><b>　　濾波電容：</b></p><p>　　RLC≥(3-5)T/2,則</p><p>　　為濾波電容的放電電流，一般可取最大負(fù)載電流</p><p>　　為濾波電容上

26、電壓在平均值上下的波動量</p><p>　　由于電網(wǎng)電壓的上下浮動，所以</p><p><b>　　由電容濾波電路知</b></p><p>　　t為電容放電時間，因用橋式電路，最大放電時間可取交流電源的半周期（10ms）。</p><p>　　選擇耐壓值應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓最高，負(fù)載電流最小的不利情況，即</p&g

27、t;<p>　　(4).調(diào)整管的選取</p><p>　　考慮到電網(wǎng)電壓波動到最高值，負(fù)載短路時，蒸餾濾波電路輸出電壓全部加在調(diào)整管兩端，則調(diào)整管贏滿足下列要求：</p><p><b>　　,可取29V</b></p><p>　　(5).確定基準(zhǔn)環(huán)節(jié)</p><p><b>　　選,</

28、b></p><p>　　取的工作電流為20mA，則</p><p>　　(6).確定取樣電阻</p><p>　　取流過取樣電阻的電流為20mA，則</p><p><b>　　由兩式相除的</b></p><p><b>　　再代入第一個式子</b></p&g

29、t;<p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 電源變壓器</b></p><p>　　過整流電路將交流變?yōu)槊}動的直流電壓。由于此脈動的直流壓含有較的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。電源變壓器的作用是將交流220V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐?，然后通過的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載何

30、溫度的變化而變化。</p><p><b>　　3.2穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載何溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。</p><p><b>　　進(jìn)實(shí)驗(yàn)室連電路</b></p><p><b>　　4.1安裝 </b></p

31、><p>　　對電路進(jìn)行組裝：按照自己設(shè)計(jì)的電路。對安裝完成的電路板的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測量，以便提供調(diào)整電路的依據(jù)。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整和測量，使電路的性能達(dá)到要求。</p><p>　　安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝是特別要注意電解電容、三極管等主要器件的引腳和極性，不能接錯。從輸入級開始向后級安裝。 </p><p>　　檢查元器件看是否有損壞，或者不符合規(guī)格的，要及時

32、更換。</p><p>　　應(yīng)避免元器件損壞的發(fā)生，插元器件時候要垂直插拔以免行成不必要的損壞。</p><p>　　4.2測試電路中要用的元器件 </p><p>　　電阻：①直接用數(shù)字萬用表</p><p>　　將萬用表撥到電阻檔，將兩個表筆分別接到電阻的兩個引腳上，看顯示屏上的讀數(shù)，如果顯示屏上顯示一個1，則是這個檔小了，應(yīng)撥到大一點(diǎn)的

33、檔位上；如果顯示的是0，則是這個檔大了，應(yīng)撥到小一點(diǎn)的檔位上，直道顯示出電阻的阻值。因?yàn)檫@樣測帶有一點(diǎn)盲目性，最好是可以通過讀色環(huán)，先大致判斷出它的阻值，然后再將萬用表撥到相應(yīng)的檔位，最后再測量阻值。</p><p><b>　?、谧x色環(huán)法</b></p><p>　　電阻阻值=基數(shù)環(huán)× </p><p>　　三色環(huán)的電阻，第一、二環(huán)

34、是基數(shù)環(huán)，第三環(huán)是乘數(shù)環(huán)；四色環(huán)的電阻，第一、二環(huán)是基數(shù)環(huán)，第三環(huán)是乘數(shù)環(huán)，第四環(huán)是誤差環(huán)；五色環(huán)的電阻，第一、二、三環(huán)是基數(shù)環(huán)，第四環(huán)是乘數(shù)環(huán)，第五環(huán)是誤差環(huán)；六色環(huán)的電阻，第一、二、三環(huán)是基數(shù)環(huán)，第四環(huán)是乘數(shù)環(huán)，第五環(huán)是誤差環(huán)，第六環(huán)是溫度系數(shù)環(huán)。</p><p>　　b.可調(diào)電阻：先將萬用撥到電阻檔，然后將兩個表筆接到可調(diào)電阻的最外邊的兩個引腳上，看萬用表顯示屏上顯示的是否是這個可調(diào)電阻的標(biāo)稱值（允許有一點(diǎn)

35、誤差）。然后再將萬用表的一個表筆接到可調(diào)電阻的最邊上的一個引腳上，另一個表筆接到中間的引腳上，再旋動可調(diào)電阻的中間旋鈕，看顯示屏上顯示的數(shù)據(jù)有沒有變化，若有變化，則這個可調(diào)電阻是可以使用的；若沒有變化，則這個可調(diào)電阻已經(jīng)壞了，不能使用了。（不過，可調(diào)電阻一般是不會壞的）</p><p>　　c.二極管：將數(shù)字萬用表撥到二極管檔，將兩個表筆分別接到二極管的兩個引腳上，如果萬用表的顯示屏上顯示1，將兩個表筆反接，顯示

36、屏上顯示一個600~700之間的一個數(shù)，則紅表筆接的那個引腳是二極管的正極，黑表筆接的那個引腳是二極管的負(fù)極。如果將萬用表的兩個表筆正接和反接，顯示屏上顯示的都是600~700之間的一個數(shù)時，說明這個二極管被擊穿了，已經(jīng)壞掉了。</p><p>　　d.電容：將萬用表撥到電容檔（和標(biāo)稱值相對應(yīng)的檔位），將電容的兩個引腳插到測電容的兩個孔里，然后讀數(shù)就可以了。</p><p>　　e.三極管

37、：先將萬用表撥到二極管檔，將兩個表筆放到任意的兩個引腳上，如果不顯示具體數(shù)值，只有一個1，再將兩個表筆反接，顯示一個具體的數(shù)據(jù)，則這時紅表筆接的是P，黑表筆接的是N；再將黑表筆接到另外一個引腳上，如果顯示的是一個具體數(shù)據(jù)，則這個三極管是NPN的，如果不是顯示具體數(shù)據(jù)，這時將黑表筆還是接到之前接的那個引腳上，把紅表筆接到另外一個引腳上，顯示屏上顯示一個具體的數(shù)據(jù)，則這個三極管是PNP的，這時就可以判斷出三極管的基極b了，然后再根據(jù) >

38、; ，就可以判斷出三極管的e，b，c了，最后將萬用表撥到三極管檔，將你判斷好的三極管插到對應(yīng)的插孔里，就可以測出三極管的放大倍數(shù)。</p><p>　　2.各元器件的型號或參數(shù)</p><p>　　整流二極管的型號：1N4002</p><p>　　調(diào)整三極管的型號： 3DD15</p><p>　　放大三極管的型號：C1815</p&

39、gt;<p>　　濾波電容：C1=220Uf</p><p>　　穩(wěn)壓管是穩(wěn)6V的穩(wěn)壓管</p><p>　　R1=240Ω R2=1K R3=100Ω R4=100Ω W=470Ω</p><p>　　C2=0.1Uf RL=44Ω </p><p>　　4.3 穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試</p>&

40、lt;p>　　一、電路的調(diào)試與檢測</p><p><b>　　1) 靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　當(dāng)連好電路板的線路時，先不要急著通電，而因該從以下幾個方面進(jìn)行檢測：</p><p>　　A、對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個接口是否接通，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時改好電路連線。</p>

41、<p>　　B、對照原理圖，檢查各元件是否接正確。</p><p><b>　　2) 動態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　A）接通220V的電源，用數(shù)字萬用表對所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測試，得到正電源輸出電壓，調(diào)節(jié)W，測量出 。調(diào)節(jié)W使，</p><p>　　保持W不變，測量其他參數(shù) </p><p>　　B）接

42、上負(fù)載后，保證W不變，再次測量：</p><p><b>　　4.4 誤差分析</b></p><p>　　誤差原因綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有:</p><p>　　a)元件本身存在誤差；</p><p>　　b)實(shí)驗(yàn)室提供的元器件與計(jì)算值有出入；</p><p>　

43、　c)萬用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差；</p><p>　　d)測量方法造成的人為誤差。</p><p>　　第五章 結(jié)論和心得</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，了解了書本上沒有的知識，更加鞏固了所學(xué)的知識，也增強(qiáng)了自己靈活運(yùn)用所學(xué)知識到實(shí)踐中的能力。此外，也學(xué)到了許多的經(jīng)驗(yàn)，做什么事都有思前想后。這次的課程設(shè)計(jì)，獲益匪淺，雖然從了解原理到設(shè)計(jì)電路，，到安裝