課程設計報告-- 直流穩(wěn)壓電源

1、<p>　　題目名稱： 直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　姓 名： XX </p><p>　　班 級： 測控112 </p><p>　　學 號： </p><p>

2、　　日 期： 2013年07月05 日 </p><p>　　模擬電子技術課程設計任務書 </p><p>　　適用班級：測控技術與儀器、電子信息工程、電氣工程及其自動化</p><p><b>　　設計周期：一周</b></p><p>　　一、設計題目：直流穩(wěn)壓電源（二）<

3、/p><p><b>　　二、設計目的 </b></p><p>　　1、 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。 </p><p>　　2、 學習穩(wěn)壓電源的設計方法以及主要技術指標的測試方法。 </p><p>　　三、設計要求及主要技術指標 </p><p><b>　　設計要求 <

4、;/b></p><p>　　1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。 </p><p>　　2、單元電路設計，元器件選擇。 </p><p>　　3、仿真調試及測量結果。 </p><p><b>　　主要技術指標 </b></p><p>　　1、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ

5、。 </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，且輸出電流可擴展。</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

6、、電源變壓器 </b></p><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

7、計報告總結 </b></p><p>　　1、 對所測結果（如：輸出電壓，最大負載電流，電壓輸出波形等）進行全面分析，總結橋式整流、電容濾波電路的特點。 </p><p>　　2、 根據(jù)所測數(shù)據(jù)，計算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和輸出電阻R0，并進行分析。 </p><p>　　3、 分析討論仿真測試中出現(xiàn)的故障及其排除方法。 </p><p

8、>　　4、 給出完整的電路仿真圖 。</p><p><b>　　5、 體會與收獲。</b></p><p>　　注：方案都要求同學們適當考慮如何采取短路保護措施。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術課程設計指導．北京：高等教育出版社，2

9、005</p><p>　　2.陳大欽主編．電子技術基礎實驗—電子電路實驗·設計·仿真．北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　3.高吉祥主編．電子技術基礎實驗與課程設計．北京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　4．鄭步生. Multisim2001電路設計及仿真入門與應用.電子工業(yè)出版社.2002</p>

10、<p><b>　　一、方案論證與比較</b></p><p><b>　　1.1 方案提出</b></p><p>　　方案一：穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案二：串聯(lián)調整管穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案三：開關型穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案

11、四：三端集成穩(wěn)壓電路</p><p>　　1.2設計方案的論證和選擇 </p><p>　　（1）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路</p><p>　　這種穩(wěn)壓管中利用硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，實現(xiàn)直流工作電壓的穩(wěn)壓輸 </p><p>　　出。這種直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓特性一般，往往只用于穩(wěn)定局部的直流電壓。</p><p><b

12、>　　串聯(lián)調整管穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　這種穩(wěn)壓管利用三極管集電極與發(fā)射極之間阻抗隨基極電流大小變化而變化的特性，進行直流電壓的自動調整，實現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定，在這種穩(wěn)壓電路的三極管一直處于導通狀態(tài)。</p><p><b>　　開關型穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　這是一種高性能的直流穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓原理比較

13、復雜，在這中穩(wěn)壓電路中的三極管處于導通和截止兩種狀態(tài)的轉換中，及工作在開關狀態(tài)。</p><p><b>　　三端集成穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　只是一種集成電路的穩(wěn)壓電路，其功能是輸出直流穩(wěn)定電壓。這種集成電路只有三根引腳，價格相對便宜，使用最為廣泛。</p><p>　　所以在此，我選擇方案四，三端集成穩(wěn)壓電路作為本次的課程設計。

14、</p><p>　　二、系統(tǒng)的功能及設計框圖</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的全部功能、要求及技術指標。</p><p><b>　　(1).全部功能：</b></p><p>　　電網(wǎng)供電電壓交流220V、50HZ，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要的交流電壓，通過降壓變壓器實現(xiàn)。&

15、lt;/p><p>　　b.降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，其中整流電路為單向導電元件，將正弦交流電變成脈動直流電，但直流電的幅度變化大。</p><p>　　c.脈動大的直流電壓需經過濾波電路變成平滑，濾波電路可將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾去，從而獲得脈動小的比較平緩的直流電壓，即將交流電濾掉，保留其直流部分。</p><p>　　d.濾波

16、后的直流電壓，在通過穩(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。</p><p>　　(2).要求：經過型號為NLT_PQ_4_10的變壓器之后使得輸入的220V電壓降為18V-20V的電壓，經過整流與濾波之后得到波動較小的紋波，最后通過穩(wěn)壓電路使得輸出的為穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　(3).主要技術指標： </p><p>　　1

17、、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ。 </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，且輸出電流可擴展。</p><p>　　4、輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)<=0.01；</p><p>　　2.2確定設計框圖（系統(tǒng)包含的單元電路及結構）和總體

18、設計方案</p><p>　　圖1 直流穩(wěn)壓電源框圖（框圖例）</p><p>　　2.3單元電路的分析與設計：各功能模塊電路的定性說明以及計算分析。</p><p>　　集成穩(wěn)壓電源有四部分組成如下圖：</p><p><b>　　u1</b></p><p>　　圖 2 穩(wěn)壓電源的構成圖<

19、;/p><p>　　圖 3 變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓過程</p><p>　　電源變壓器：電源變壓器結構。</p><p>　　圖 4.1 變壓過程</p><p>　　工作原理：將輸入的交流電網(wǎng)電壓U1=220V，f=50HZ的電壓通過變壓器轉變?yōu)?端處輸出電壓為U2=18-20V，f=50HZ的交流電壓。降低了電壓的數(shù)值。</p>

20、<p>　　2.整流電路：整流電路的結構。</p><p>　　圖 5.1 整流過程</p><p>　　工作原理：T1為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓u1變成整流電路要求的交流電壓u2U2sinwt，R1是要求直流供電的負載電阻，四只整流二極管D1-D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。v2>0時，D1、D4導通，D2、D3截止；v2<0時，D2、D3導

21、通，，D1、D4截止。</p><p>　　3.濾波電路：C型濾波電路結構。</p><p>　　圖 6.1 濾波過程</p><p>　　工作原理：當負載R1未接入時，電容器兩端初識電壓為零，接入交流電源后，當v2為正半周時，v2通過D1、D2向電容器C1充電，v2為負半周期時，經過D2、D4向電容器C1充電，由于電容器無放電回路，故輸出電壓保持在V2，輸出一個恒

22、定的直流電壓；當接入負載R1時，由于電容器在負載未接入前充了電，故剛接入負載時，v2<vc，二極管受反向電壓作用而截止，電容器C1經R1放電，故電容兩端的電壓vc按指數(shù)規(guī)律慢慢下降，其輸出電壓vl=vc。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路：三端穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路。</p><p><b>　　圖7.1 穩(wěn)壓過程</b></p><p>

23、　　三、 系統(tǒng)仿真調試分析</p><p>　　3.1軟件仿真原理圖</p><p>　　圖 8 仿真直流穩(wěn)壓電路圖</p><p><b>　　3.2模擬仿真過程</b></p><p>　　圖 4.2 變壓結果仿真圖</p><p>　　圖 5.2 整流結果仿真圖</p><

24、;p>　　圖 6.2 濾波結果仿真圖</p><p>　　圖 7.2 穩(wěn)壓結果仿真圖</p><p><b>　　3.3各項指標測試</b></p><p>　　輸入的電壓U1用萬用表XMM1測得約為220V，輸出的電壓U2用萬用表XMM2測得的數(shù)值約為19V在18V-20V，負載兩端的電壓約為12V。示波器展示的圖片中XSC1為最后穩(wěn)壓

25、后的直流電源的圖形，XSC2為輸入的U1與U2的圖形，是正弦波，即在幅值上發(fā)生變化。負載直流約為100mA。</p><p>　　圖 9 輸入交流電壓值 圖 10 降壓后交流電壓值</p><p>　　圖11 穩(wěn)壓后直流電壓值 圖 12 負載電流值</p><p

26、>　　四、電路的安裝與調試</p><p>　　4.1 單元電路的安裝與調試</p><p>　　1.電源變壓器：將輸入的220V電壓通過變壓器轉變?yōu)?8-20V的低電壓。</p><p>　　2.整流電路的安裝與調試：通過XMM1測得輸入的電壓約220V，XMM2測得輸入的電壓約19V（在18V-20V之間），用過XSC1表示出整流后波形，為半波整流。<

27、;/p><p>　　3.濾波電路的安裝與調試：通過XMM1測得輸入電壓為U1約為220V，XMM2測得輸出電壓為U2約為19V，該電路是C形濾波電路，示波器XSC1中為該濾波電路濾波后的圖形，相對整流后的半波圖形變?yōu)榧y波。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路的安裝與調試：以W7812的三端穩(wěn)壓器來穩(wěn)定濾波后的波形，得到在XSC3中示波器所繪制的直線的波形，達到穩(wěn)流后的效果。</p>

28、<p>　　4.2 總電路的安裝與調試</p><p>　　4.3 電路安裝與調試中遇到的問題及分析解決方法</p><p>　　.實驗過程中，在變壓器的選取上出現(xiàn)問題，在仿真實驗過程中，由于在選擇仿真的變壓器時出現(xiàn)差錯，是的U2的數(shù)值超過了實驗所要求的數(shù)據(jù)，并通過更改和查找，找到適合的變壓器。</p><p>　　.實驗中不能很好的得到較完整的波形圖

29、，需要對坐標以及其他數(shù)據(jù)的調整才能得到較好的波形，波形變化速度快，較難截取。</p><p>　?。?）負載數(shù)值的選擇上出現(xiàn)的問題，大電阻或小電阻的選擇，對輸出電流的影響以及對v2的影響。</p><p><b>　　五、電路的實驗結果</b></p><p>　　5.1 各單元電路的實驗結果</p><p>　　電源變

30、壓器：通過變壓器將220V的高電壓變成18V-22V的低電壓。</p><p>　　整流電路：將輸入的正弦信號整流成半波信號。</p><p>　　3.濾波電路：將整流電路輸出的電壓中的大部分交流成分濾去，從而得到比較平緩的直流電壓。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路：功能是使得輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。</p><

31、p>　　5.2 總電路的實驗結果</p><p>　　通過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，最后將方案一與方案二將220V的正弦波穩(wěn)定到約為12V的直流電源信號。</p><p>　　5.3 實測電路波形、誤差分析及改進方法</p><p>　　1.實測電路波形分析：v1端的輸入波形為正弦波，v2端的輸出波形為幅值降低后的正弦波形，整流后的波形變成半波

32、，經過濾波后變成紋波，最后通過穩(wěn)壓電路變成直線波形。</p><p>　　2.誤差分析：由于線路中一些信號的干擾使得圖形存在些偏差，電容濾波器存在輸出特性較差的自身缺點。</p><p>　　3.改進方法：通過對元件參數(shù)的更改以及不同元件的更替來調整以得到最優(yōu)方案。</p><p><b>　　六、實驗總結 </b></p>&l

33、t;p>　　經過一段時間的學習與實踐，模擬電子技術基礎課程設計報告終于完成了。課程設計的過程是艱辛的，但是收獲卻是巨大的。通過這次學習與實踐，我對模電有了更深的了解，尤其是對直流穩(wěn)壓電路這一章所涉及的部分元件有了一定的認識；掌握了選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源，學會了用Multisim仿真軟件對直流穩(wěn)壓電源進行調試幾個部件主要技術指標的測試。我將所學的知識運用到設計中，按照設計要求來設計電路參數(shù)，通

34、過向老師咨詢、查找資料了解元器件的主要特性與相關使用注意事項。在電路設計中選取最佳元件來滿足設計的要求。</p><p>　　相信以后我會更加積極的對待生活和學習上的每一件事。我會努力彌補自身的缺點，發(fā)展自身的優(yōu)點，在完全學好書上的知識前提下，更多的參與實踐，將知識靈活的運用到實踐中，全面的提升自己的能力。這次的直流穩(wěn)壓電路的課程設計讓我受益匪淺。</p><p>　　由于實踐能力有限，我

35、的課程設計難免有些誤差和不足，還望老師批評指正。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術課程設計指導．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　2.陳大欽主編．電子技術基礎實驗—電子電路實驗·設計·仿真．北京：高等教育出版社，2000</p><