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文檔簡介
1、<p><b> 模電</b></p><p><b> 課程設(shè)計說明書</b></p><p> 課題名稱 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和測試 </p><p><b> 專業(yè)名稱 </b></p><p><b> 學(xué)生班級 </b
2、></p><p><b> 學(xué)生姓名 </b></p><p><b> 學(xué)生學(xué)號 </b></p><p><b> 指導(dǎo)老師 </b></p><p><b> 課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p&g
3、t; 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和測試</p><p><b> ?。ㄒ唬┰O(shè)計目的</b></p><p> 1、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法;</p><p> 2、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案;</p><p> 3、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測試方法;</p><p> ?。ǘ┰O(shè)計
4、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(或±9V /±5V),輸入電壓為交流220V,最大輸出電流為Iomax=500mA,紋波電壓△VOP-P≤5mV,穩(wěn)壓系數(shù)Sr≤5%。</p><p><b> 設(shè)計基本要求</b></p><p> 設(shè)計一個能輸出±12V
5、/±9V/±5V的直流穩(wěn)壓電源;</p><p> 擬定設(shè)計步驟和測試方案; </p><p> 根據(jù)設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計好電路,選好元件及參數(shù);</p><p> 要求繪出原理圖,并用Protel畫出印制板圖; </p><p> 在萬能板或面包板或PCB板上制作一臺直流穩(wěn)壓電源;</p><
6、;p> 測量直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻;</p><p> 測量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)、紋波電壓;</p><p><b> 撰寫設(shè)計報告。</b></p><p><b> (三)設(shè)計報告要求</b></p><p><b> 1、選定設(shè)計方案;</b></p&
7、gt;<p> 2、擬出設(shè)計步驟,畫出電路,分析并計算主要元件參數(shù)值;</p><p> 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> 目錄</b></p><p> 第1章 緒論………….................
8、...............................................................................…........4</p><p> 1.1 電子技術(shù)的發(fā)展趨勢...............................................................................................
9、.....4</p><p> 1.2 本人的主要工作.............................................................................................................5</p><p> 第2章 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計…………………………….................6
10、</p><p> 2.1 設(shè)計方案…………………………………………….......................................................6</p><p> 2.2 電源變壓器單元電路的設(shè)計……………...................................................................7<
11、/p><p> 2.3 整流單元電路的設(shè)計………………………………………..............................….......7</p><p> 2.4 濾波單元電路的設(shè)計…………………………….........................................................9</p><p> 2.5 穩(wěn)壓
12、單元電路的設(shè)計………………………………....................................................11</p><p> 2.6 整體電路參數(shù)的確定及元件選擇…………….........................................…............13</p><p> 第3章 仿真與制作…………………………………
13、..................................……......…….16</p><p> 3.1 Multisi仿真軟件的簡介………………………………........................................…..16</p><p> 3.2 仿真電路………………………………................................
14、....................................…...17</p><p> 3.3 仿真結(jié)果及其分析…....................................................….........................................…18</p><p> 3.4 PCB電路板的設(shè)計…........
15、............................................….........................................….20</p><p> 3.5 電路調(diào)試與測試...............................................................................................2
16、1</p><p> 第4章 結(jié)束語........................................................................................................................23</p><p> 附錄A 電路圖....................................
17、...................................................................…...........24</p><p> 附錄B 元件清單…………………………………..............................................................25</p><p><b>
18、 緒論</b></p><p> 1.1電子技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p> 1.1.1概括發(fā)展歷史</p><p> 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并
19、促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。</p><p> 1. 1. 2 現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p> 高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機(jī)全面采用了
20、開關(guān)電源,率先完成計算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品,綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200
21、瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。</p><p> 變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速。</p
22、><p> 電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。</p><p> 分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)??刂萍呻娐纷骰静考?/p>
23、,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。</p><p> 分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加
24、熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p> 在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中,開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù),通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),
25、更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。</p><p> 1.2 本人的主要工作</p><p><b> (1)擬定電路方案</b></p><p> 選定變壓,整流,濾波,穩(wěn)壓等部分電路;</p><p> 要使輸出地電壓為,輸入電壓為交流220V,
26、最大輸出電流為Iomax=500mA,紋波電壓△VOP-P≤5mV,穩(wěn)壓系數(shù)Sr≤5%;</p><p><b> 符合各項要求。</b></p><p> (2)計算各部分電路元件的參數(shù),選好元件。</p><p> ?。?)運(yùn)用仿真軟件對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真。</p><p> ?。?)對電路進(jìn)行相關(guān)調(diào)試</
27、p><p> 第2章 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計</p><p> 2.1 設(shè)計方案(總體框圖設(shè)計)</p><p> 2.1.1 電路原理</p><p> 直流穩(wěn)壓電源的工作流程如下:</p><p> 圖2 . 1 . 1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計電路框圖</p><p> 圖2 .
28、1 . 2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖</p><p> 結(jié)合圖2.1.1、圖2.1.2,我們得出直流穩(wěn)壓電源的工作原理:電路接入幅值為220V、頻率為50Hz的ui,通過電源變壓器,將220V的電壓幅值調(diào)整為合適的電路工作壓值u2。通過電源變壓器輸送過來的交流電,再通過橋式整流電路BRIDGE,得到單方向全波脈動的直流電壓。由于單方向全波脈動的直流電壓中含有交流成分,為了獲得平滑的直流電壓,在整流電路的后面加一個濾
29、波電路,以濾去交流成分,電容C就起到這個作用;對于要求不高的電路,經(jīng)過濾波后的直流電壓可以直接應(yīng)用,對于一些要求比較高的電路。我們在濾波電路的后面再接一個穩(wěn)壓電路,使輸出的直流電壓更加平滑,如集成穩(wěn)壓器CW7812和CW7912。</p><p> 一般來說,濾波電容C的容量比較大,本身就存在著較大的等效電感,因此對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。為了解決這個問題, 在電容C旁并聯(lián)一只小容量電容器C1、C2
30、,就可有效地抑制高頻干擾。 另外,穩(wěn)壓器在開環(huán)增益較高、負(fù)載較重的狀態(tài)下時,由于分布參數(shù)的影響,有可能產(chǎn)生自激,C1、C2則兼有抑制高頻振蕩的作用。輸出端接入電容器C3、C4、C5、C6,是為了改善瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)特性和減小高頻輸出阻抗。</p><p> 2.2電源變壓器單元電路的設(shè)計</p><p> 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Ui。變
31、壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=η。</p><p> 圖2 . 2 . 1 電源變壓器</p><p> 電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離,作為一種主要的軟磁電磁元件,在電源技術(shù)中和電力電子技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)傳送功率的大小,電源變壓器可以分為幾檔:10kVA以上為大功率,10kVA~0.5kVA為中功率,0.5kVA~25VA為小功率,25VA以下為微功率
32、。</p><p> 2.3 整流單元電路的設(shè)計</p><p> 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?,因此,二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率(1kW以下)整流電路中,常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。(二極管用理想模型來處理,即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大)。</p><p>
33、圖2 . 3 . 1 單相橋式整流電路圖</p><p> 圖2.3.1是容性負(fù)載單相橋式整流電路。它的四臂是由四只二極管構(gòu)成,當(dāng)變壓器B次級的1端為正、2端為負(fù)時,二極管D2和D4因承受正向電壓而導(dǎo)通,D1和D3因承受反向電壓而截止。此時,電流由變壓器1端通過D4經(jīng)RL,再經(jīng)D2返回2端。當(dāng)1端為正時,二極管D1、D3導(dǎo)通,D2、D4截止,電流則由2端通過D3流經(jīng)RL,再經(jīng)D1返回1端。因此,與全波整流一樣,
34、在一個周期內(nèi)的正負(fù)半周都有電流流過負(fù)載,而且始終是同一方向。</p><p> 負(fù)載上的直流電壓VL和直流電流IL的計算:</p><p> 圖2 . 3 . 2 單相橋式整流電路電壓、電流波形圖</p><p><b> ?。?.3.1)</b></p><p> 負(fù)載電壓vL的平均值為: VL = =
35、 0.9V2 (2.3.2)</p><p> 直流電流為: IL = (2.3.3)</p><p> 而諧波分量總稱為紋波,它疊加于直流分量之上。常用紋波系數(shù)Kr來表示直流輸出電壓中相對紋波電壓的大小,即: </p><p> Kr = = (2.
36、3.4)</p><p> 式子中的為諧波分量的有效值。</p><p> 整流元件參數(shù)的計算:在橋式整流電路中,二級管是兩兩輪流導(dǎo)通,所以流經(jīng)每個二極管的電流為:</p><p> ID = 0.5IL = </p><p> 一般電網(wǎng)電壓的波動范圍為+%10到-%10之間,實際上選用的二極管的最大整流電流和最高反向電壓應(yīng)該
37、留有大于%10的余量。</p><p> 2.4 濾波單元電路的設(shè)計</p><p> 濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波,一般有電抗元件組成,例如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C,或者在整流電路輸出端與負(fù)載之間串聯(lián)電感器L,以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。</p><p> 圖2 . 4 . 1 濾波電路的基本形式</p><p&
38、gt; 圖2.4.1中的(a)圖是C形濾波電路,(b)圖是倒L形濾波電路,圖(c)是形濾波電路。</p><p> 濾波電路的形式很多,為了掌握它的分析規(guī)律,把它分為電容輸入式(電容C接在最前面)和電感輸入式(電感L接在最前面)。前一種濾波電路多用在小功率電源中,而后一種濾波電路多用于較大功率電源中(而且當(dāng)電流很大時僅用一個電感器與負(fù)載串聯(lián))。</p><p><b> 電
39、容濾波電路:</b></p><p> 圖 圖2 . 4 . 2 橋式整流、電容濾波電路</p><p> 圖2.4.2所示為單相橋式整流、電容濾波電路。在分析電容濾波電路時,要特別注意電容器兩端電壓vc對整流元件導(dǎo)電的影響。整流元件只有在受正向電壓作用時才導(dǎo)通,否則便截止。</p><p>
40、負(fù)載RL未接入(開關(guān)S斷開)時:電容C充電時間常數(shù)為:</p><p> TC = RintC (2.4.1)</p><p> 式中Rint包括變壓器二次繞組的直流電阻和二極管D的正向電阻。</p><p> 接入負(fù)載RL(開關(guān)S閉合)時:電容C充電時間常數(shù)為:</p><p> Td =
41、RLC (2.4.2)</p><p> 因為Td一般較大,故電容兩端的電壓vc按指數(shù)規(guī)律慢慢下降。</p><p> 在純電阻負(fù)載時,變壓器二次電流的有效值I2 = 1.11 IL 而有電容濾波時:</p><p> I2 = (1.5~2)IL (2.4.3)</p>
42、<p> 為了得到平滑的負(fù)載電壓,一般取 Td = RLC (3~5) </p><p> 電容濾波負(fù)載電壓VL與V2的關(guān)系: V =(1.1~1.2)V2 </p><p> 圖2 . 4 . 3 橋式整流、電感濾波電路</p><p> 2.5 穩(wěn)壓單元電路的設(shè)計</p><p> 輸出電壓的變
43、化量△Usc 是很微弱的,它對調(diào)整管的控制作用也很弱,因此穩(wěn)壓效果不夠好,帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源,就是在電路中增加一個直流放大器,把微弱的輸出電壓變化量先加以放大,再去控制調(diào)整管,從而提高對調(diào)整管的控制作用,使穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性能得到改善。BG1 是調(diào)整管,BG2 是比較放大管。輸出電田變化量△Usc 的一部分與基準(zhǔn)電壓Uw 比較,并經(jīng)BG2 放大后進(jìn)到了BG1 的基極。Rc 是BG2 的集電極電阻,又是BG1 的上偏置電阻。R1、R2是
44、BG2 的上、下偏置電阻,組成分壓電路,把ΔUsc 的一部分作為輸出電壓的取樣,送給BG2 的基極,因此又叫取樣電路 R2 上的電壓Ub2:叫取樣電壓。DW和R3組,成穩(wěn)壓電路,提供基準(zhǔn)電壓Uw=Ue2。</p><p> 圖2 .5 .1 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路一般結(jié)構(gòu)圖</p><p> 圖2.5.1中VI是整流濾波電路的輸出電壓,T為調(diào)整管,A為比較放大電路,VREF為基準(zhǔn)電壓。&l
45、t;/p><p> 這種穩(wěn)壓電路的主回路是起著調(diào)整作用的BJT、T與負(fù)載串聯(lián),故稱為串聯(lián)穩(wěn)壓電路?;鶞?zhǔn)電壓VREF、調(diào)整管T和A組成同相放大電路,輸出電壓:</p><p> Vo = (1+) = (2.5.1)</p><p> 輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍:</p><p> 動端在最上端時,輸出電壓最?。?= =
46、 </p><p> 動端在最下端時,輸出電壓最大: = = </p><p> 圖2 .5 .2 78L系列輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器</p><p><b> 集成穩(wěn)壓器方案:</b></p><p> 根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書要求:電源輸出電壓為12V,輸入電壓為220V,最大輸出電流為IL=500mA。因為
47、集成穩(wěn)壓器比較方便,故采用LM7812CT集成穩(wěn)壓器組成穩(wěn)壓電路。</p><p> 圖2 . 5 . 3 LM7812CT集成穩(wěn)壓器</p><p> 2.6 整體電路的參數(shù)確定及元件選擇</p><p> 圖2 . 6 . 1 總體的設(shè)計圖</p><p><b> 輸入電壓的確定</b></p>
48、;<p> U2太低則穩(wěn)壓器性能將受影響,甚至不能正常工作;U2太高則穩(wěn)壓器功耗增大,會導(dǎo)致電源效率下降,使最大輸出電流有所降低。所以U2的選擇原則是:在滿足穩(wěn)壓器正常工作的前提下,U2越小越好,但U2最低必須保證輸入、輸出的電壓之差大于2—3V。</p><p> 由任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)要求可確定U2的值,取變壓器輸出的U2=16V</p><p><b> 電源
49、變壓器:</b></p><p> 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。</p><p> 一般小型變壓器的效率為:</p><p> 表 2 . 6 . 1 變壓器的效率表</p><p> 根據(jù)設(shè)計的要求,
50、最終要輸出12V的直流電壓。若從變壓器輸出的送給整流濾波電路的電壓V2為16V,則電容濾波電路的負(fù)載電壓VC與V2的關(guān)系為:</p><p> VC = (1.1 ~ 1.2)V2 ;</p><p> Vc = 1.2 * 16 = 19.2 v</p><p> 為了穩(wěn)定直流電壓為12V,后面的穩(wěn)壓電路選用集成穩(wěn)壓器:LM78
51、12CT。也就是說V2為16V符合要求。于是變壓器的變比n可以計算:</p><p> n = = = 13.75</p><p> 于是可以用變比n為14的功率為8W變壓器。</p><p><b> 整流電路:</b></p><p> 圖 2 . 6 . 2 整流部分<
52、/p><p> 顯然采用整流橋,設(shè)計要求中要求最大輸出IL為500mA 于是:</p><p> 最大允許流經(jīng)每個二極管的 ID = 0.5 IL = 0.5 * 500 = 250 mA</p><p> 而每個二極管所承受的最大反向電壓為: VRM = = 22.63 v</p><p> 于是整流橋部分
53、采用的是四個型號為 1N4007GP 的二極管構(gòu)成。</p><p> 圖2 . 6 . 3 濾波部分</p><p><b> 濾波部分:</b></p><p> 濾波電容C可由下式估算: </p><p><b> C = </b></p><p&g
54、t; 為穩(wěn)壓器紋波電壓,t為電容c的放電時間,t = 0.5 T = 0.01 s Ic為電容c的放電電流??扇c = Iomax , 濾波電容c的耐壓值應(yīng)該大于。</p><p> 還有 RLC = 0.5 * T * 4 = 2 T = 2 * (0.02) = 0.04 s</p><p> 若考慮電網(wǎng)電壓波動%10, 則電容器承受的最高電壓為:&
55、lt;/p><p> VCM = * 1.1 = 1.4 * 16 * 1.1 = 24.64 v</p><p> 由任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)要求可確定濾波電容,圖2—12中所示。</p><p><b> 穩(wěn)壓部分:</b></p><p> 穩(wěn)壓部分采用集成穩(wěn)壓器LM7812CT,集成穩(wěn)壓器LM7812
56、CT的最大輸入電壓VI 35 V,最大輸出電流Io 1.5 A,最大耗散功率PD 20 W,參數(shù)都符合要求。</p><p> 直流穩(wěn)壓電源保護(hù)電路</p><p> 在變壓器的副邊可以接入保險絲FU,以防電路短路損壞變壓器或其他元件,其額定電流要略大于IF,,選FU的熔斷電流為1A</p><p><b> 第3章 仿真與制作</b>&
57、lt;/p><p> 3.1 multisim仿真軟件的簡介</p><p> 圖3 . 1 . 1 multisim仿真軟件的操作界面</p><p> Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。 &
58、lt;/p><p> 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖,并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容,這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計,這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù),PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。NI Multisi
59、m軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真,能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim,您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖,并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器,您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證,從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成,完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計流程,從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。為適應(yīng)不同
60、的應(yīng)用場合,Multisim推出了許多版本,用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。目前在各高校教學(xué)中普遍使用Multisim10.0,網(wǎng)上最為普遍的是Multisim 1</p><p> 3. 2 半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源仿真電路</p><p> 圖3 . 2 . 1半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源仿真電路</p><p> 3.3 仿真結(jié)果及其分析</p><
61、p> 圖3 . 3 . 1 仿真電路的輸出結(jié)果</p><p> 仿真的輸出結(jié)果在12V左右,現(xiàn)在測量穩(wěn)壓系數(shù),測試的過程是:先調(diào)節(jié)變壓器,使輸入電壓增加%10,即VI=242V ,測量此時對應(yīng)的輸出電壓Vo1=12.023 V,再次調(diào)節(jié)變壓器使輸入電壓減少%10,即VI=198 V時,測量輸出電壓Vo2=12.021 V,在測量VI=220V時,對應(yīng)的輸出電壓Vo=12.022 V,于是穩(wěn)壓系數(shù)為:&
62、lt;/p><p> 0.0008 = %0.08</p><p><b> 符合設(shè)計要求。</b></p><p> 圖3 . 3 . 2 穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)測試電路</p><p> 接著,按圖 3.3.2所示電路測量最大輸出電流,測量方法為使RL逐漸減小,直到UO的值下降5%,此時經(jīng)負(fù)載RL的電流即為IOM。有一
63、點(diǎn)需要注意,在記下IOM后迅速增大RL以減小穩(wěn)壓電源的功耗。:</p><p> 圖3 . 3 . 3 最大輸出電流</p><p> 測量最大輸出電流,圖3.3.3測出負(fù)載為24時,輸出電流為490.158mA,符合設(shè)計要求。</p><p><b> 再測一下紋波</b></p><p> 測量出的紋波電壓差
64、不多為14uV,明顯5mV,符合設(shè)計要求。</p><p> 圖 3 . 3 . 4 紋波電壓</p><p> 仿真結(jié)果基本符合要求。存在誤差的原因一般有一下幾點(diǎn):</p><p> 1 若紋波電壓過大,說明濾波電容的容量太小,我們可以加大濾波電容的容量,或者給電路引入負(fù)反饋,使輸出電壓的紋波成分減少同樣分量的值;</p><p>
65、 2 若穩(wěn)壓系數(shù)過大,原因有一個,就是變壓器的副邊電壓過大,導(dǎo)致輸出電壓差值大,我們可將變壓器的副邊電壓值調(diào)??;</p><p> 3 若電流調(diào)整率過大,同樣亦是變壓器副邊電壓過大所引起的,同樣我們將變壓器的副邊電壓值調(diào)小;</p><p> 4 若電源帶負(fù)載的能力差,我們可以將變壓器的副邊電壓值調(diào)大,使穩(wěn)壓器的輸出電壓變化范圍增大,從而使輸出電阻值變?。划?dāng)然,我們增大了變壓器的副邊電
66、壓同時,也增大了穩(wěn)壓器的輸入電壓,使最大輸出電流變小,但我們總可以調(diào)節(jié)到一個合適的值,來滿足要求。</p><p> 3.4 PCB電路板的設(shè)計</p><p> 圖3 . 4 . 1 PCB電路板</p><p> 3.5 電路調(diào)試與測試</p><p> ?。ㄒ唬谕娗罢J(rèn)真檢查安裝電路,必須對電路進(jìn)行以下事項的檢查:</
67、p><p> ?。?)、二極管的引腳(或整流橋的引腳)和濾波電容器的極性不能接反,否則將會損壞元器件。</p><p> (2)、電源變壓器的一次和二次繞組不能搞錯,否則將會造成故障。</p><p> ?。?)、電源變壓器的絕緣電阻進(jìn)行檢測,以防止變壓器漏電??梢杂萌f用表。</p><p> ?。ǘ⒅绷鞣€(wěn)壓電源的調(diào)整測試一般分為三步進(jìn)行,
68、空載檢查測試、加載檢查測試和質(zhì)量指標(biāo)測試。</p><p> ?。?)將變壓器的輸出端的正極端斷開,用萬用表測量變壓器的二次交流電壓值,其值應(yīng)符合設(shè)計值。</p><p> ?。?)變壓器的正極輸出段接上,而將整流器的正極輸出端斷開,接通電源,觀察電路有無異常。然后用萬用表測濾波電路輸出電壓U1,其值應(yīng)接近于1.4U2。否則短開電源檢查再通電測試。</p><p>
69、 (3)開負(fù)載,通電后測試輸出電壓UO ,其變化范圍應(yīng)為設(shè)計值。最后進(jìn)行穩(wěn)壓器輸出、輸入端的電壓差,其值應(yīng)大于最小電壓差。</p><p> ?。ㄈ①|(zhì)量指標(biāo)測試</p><p> ?。?)穩(wěn)壓系數(shù)的測試,先調(diào)節(jié)變壓器,使輸入電壓增加%10,測量此時對應(yīng)的輸出電壓Vo1,再次調(diào)節(jié)變壓器使輸入電壓減少%10,測量輸出電壓Vo2,在測量VI=220V時,對應(yīng)的輸出電壓Vo,于是穩(wěn)壓系數(shù)為:
70、</p><p> ?。?)紋波電壓的測試,使UI為220伏并保持不變,在額定輸出電壓或額定輸出電流的情況下,用示波器測出輸出電壓中紋波電壓的峰值。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].第五版.北京:高等教育出版社,2006.237—259</p><p
71、> [2]J.馬庫斯.電子電路大全[M].計量出版社編輯部組織編譯.北京:計量出版社,1985.146</p><p> [3]藤中信生.電子實用手冊[M].北京:科學(xué)出版社OHM社,2001.159—160</p><p> [4]郝海.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬電子技術(shù))[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.249</p><p> [5]鄔國揚(yáng)
72、.模擬電子技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.237</p><p> [6]曹才開,張丹.電路與電子技術(shù)實驗[M].湖南:中南大學(xué)出版社,2010.237—259</p><p> [7]謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試.[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2000.93</p><p><b> 第4章 結(jié)束語</b>&
73、lt;/p><p> 通過這次課程設(shè)計,我覺得自己收獲很多,不僅加深了對直流穩(wěn)壓電源電路這一知識點(diǎn)的理解與鞏固,而且在與老師交流的過程中,學(xué)了一些寶貴的經(jīng)驗。使我懂得了理論聯(lián)系實際的重要性,使我懂得了理論脫離實際是毫無意義的,沒有理論的實際更是無從談起的。深刻體會到課本知識的重要性,并讓我學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西,畢竟書本是死的,人是靈活的。但同時認(rèn)識到了自己的一些不足和缺點(diǎn)。要想把理論與實際聯(lián)系起來,還是比較
74、難的。要想做出一個可以用的符合要求的實物來,并不是自己想象中的那樣簡單。需要花費(fèi)許多功夫。</p><p> 在制作實物的過程中,幾人一組的形式培養(yǎng)了同學(xué)與同學(xué)之間的團(tuán)隊合作精神,提高了統(tǒng)籌、分工合作的能力,鍛煉了我們自學(xué)、查找資料的能力。</p><p><b> 附錄A 電路圖</b></p><p><b> 附錄B
75、元件清單</b></p><p> 電源 [diàn yuán] [power supply;power source] 電源是提供電壓的裝置?! “哑渌问降哪苻D(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能,干電池能把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能.發(fā)電機(jī).電池本身并不帶電,它的兩極分別有正負(fù)電荷,由正負(fù)電荷產(chǎn)生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的),電荷導(dǎo)體里本來就有
76、,要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可,當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去,當(dāng)電荷散盡時,也就荷盡流(壓)消了.干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器,把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設(shè)備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大,又把放大了的信號傳送到后面的電路中去。晶體三極管對后面的電路來說,也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源?! ‰娫词窍螂娮釉O(shè)備提供功率的裝置,也稱電源供應(yīng)器,
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