输出可调串联型稳压电源的设计仿真.doc

2013级电信工程 模拟电子技术课程设计 模拟电子技术课程设计报告书课题名称 输出电压可调串联型稳压电源设计姓 名学 号 院、系、部通信与电子工程学院专 业电子信息工程指导教师 2014年 12 月28日一、设计任务及要求：设计任务：设计一个输出电压可调串联型稳压电源并使用Multisim12.0软件进行仿真实验要 求： 1. 输出电压可调范围为18-36V。 2.电压调整率低于5%； 3.纹波电压峰值小于10mV ；4.采用Multisim12.0进行仿真，验证和完善设计方案。指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日 三、成绩 验收盖章 年 月 日 输出电压可调串联型稳压电源设计1 设计目的（1）通过运用模拟电子技术的相关知识设计一个元件，来达到熟悉相关知识件的目的。（2）了解输出可调串联稳压电源组成及工作原理。（3）熟悉输出可调串联稳压电源的设计、制作，与操作。（4）了解Multisim12.0的使用方法以及实现仿真。2 设计思路设计一个输出可调串联型稳压电源电路： （1）通过调节取样电阻中滑动变阻器使输出电压可调范围为18-36V，并能实现稳压输出。 （2）选择最具优势的各部分电路，如：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压模块、电压跟随器、取样电路等的选择。 （3）将已经选择好的各部分电路组合使之构成完整的电路图。3 设计过程 3.1方案论证直流该稳压电源由变压、整流、滤波、输出可调稳压电路组成。系统总体方框图如图3.1所示：滤 波稳 压整 流输出取 样电 压跟随器变 压输入交流图3.1输出可调串联稳压电源总体框图工作原理：220V交流输入由变压器变压，再经整流滤波变为直流，最后由可调稳压电路实现稳压输出可调。输出可调稳压电路由稳压模块、取样电路和电压跟随器组成。通过调节取样电路滑动变阻器，改变其上部分电压和值。再通过电压跟随器反馈给稳压模块，使取样电路上部分电压之和等于稳压器的输出电压，来实现输出可调。3.2电路设计 （1）变压整流电路设计变压整流电路的设计如图3.2.1所示。工作原理：电源变压器使用变压范围为220V-12V，额定功率10W，额定电流1A的变压器。整流电路采用单相桥式整流，利用二极管的单向导通性，用四个二极管接成电桥形式，两两轮流导通使交流变直流。本设计采用1G4B42整流桥。图3.2.1 变压整流电路图 （2）滤波电路设计滤波电路设计如图3.2.2所示。工作原理：滤波电路采用电容滤波，大电容滤低波，小电容滤高波。电容滤波电路简单，纹波较小，负载直流电压较高。图3.2.2 滤波电路图 （3）输出可调稳压电路设计输出可调稳压电路设计如图3.2.3所示。工作原理：输出可调稳压电路由稳压模块LM7812、LM358构成的电压跟随器、取样电路组成。输入电压经过整流滤波后由稳压模块LM7812稳压输出。输出可调由取样电路通过调节Rp改变R1与Rp上半部分的电压和值，再由电压跟随器反馈给LM7812来实现输出可调。图3.2.3 稳压电路图 （4）整体电路的设计与分析由上面各部分电路设计方案的论证以及所选择的电路可设计出如图3.2.4所示的输出可调串联型稳压电源。图3.2.4 输出可调串联型稳压电源电路图4 调试与结果 （1）反复检查电路的可行性，并运用Multisim12.0进行仿真，找到相应的元件，注意连接好各部分电路。 （2）对变压、整流、滤波、输出可调稳压电路进行分模块测试，使满足电路设计要求。 （3）仿真测试：通过调节Rp测试输出电压，调节输入电压测试电压调整率，用示波器测试纹波等。 （4）仿真结果及分析：a.输出电压（空载）可调范围：调节Rp测试输出电压范围。仿真结果如图4.4.1所示。 （a）输出电压最小值 （b）输出电压最大值图4.4.1如图4.4.1所示，稳压电源仿真输出电压范围为17.802-36.197V，与设计要求误差在0.2V内，满足设计要求。b.纹波： 用示波器测试纹波，仿真结果如图4.4.2所示。 图4.4.2 纹波测试结果如图4.4.2所示，纹波值明显小于10mV，满足设计要求。c.电压调整率：使直流输入电压在10V-30V内变化，测试负载两端输出电压。仿真结果如图4.4.3所示。图4.4.3 负载两端电压值如图4.4.3所示，因稳压模块、取样电路和电压跟随器组成的反馈网络的存在，负载两端电压保持不变。满足设计要求。5主要仪器与设备直流电源：12V一个；稳压器：三端集成稳压器LM7812一个；放大器：LM358集成运放一个；电阻：300的电阻一个，330的电阻一个，330滑动变阻器一个；电容：4700uf电解电容一个，0.1uf瓷片电容一个，1uf瓷片电容一个。6设计体会此次稳压电源的课程设计让我得到了多方面的锻炼。虽说在课程设计过程中遇到了些许困难，但也让我学到了许多知识。我们在课堂上学习了模电知识，但没有自己实践操作过“纸上得来终觉浅”，学校的课程设计正好弥补了这一缺陷，让我对模拟电子这一课程的理解更加深入。在本次课程设计中，我遇到了一些问题，比如各种元器件规格的选择、电路方案的论证与选择、稳压电源输出特性的测试等。解决这些问题主要依靠了百度搜索和教科书以及借鉴了前人的经验。这次的课程设计对我动手能力的培养和敏捷思维方式的形成起到很大的作用，让我真的知道了理论与实际的差距，在理论的学习中觉得很顺手，在实际应用中却显得那么的无能为力，我真正明白了理论要与实践相结合的道理。元器件的选择和方案的论证都可以借鉴，但输出特性的测试必须自己动手操作。输出特性的测试，让我真正的感觉到了自己各方面知识的匮乏以及经验的不足，还有自己平时对细节的忽视。但当你真正愿意发时间去研究它的时候，它会变得很简单。所以，在以后的学习中、生活中，我会养成勤于思考，勤于动手，不怕困难的好习惯。参考文献1 康华光主编. 电子技术基础模拟部分（第五版）M. 北京：高等教育出版社,2011.2 童诗白 华成英主编.模拟电子技术基础-第三版M.高等教育出版社,2001.3 渡边嘉二郎.模拟大规模集成电路设计基础（日）M.中村哲夫著，徐国鼎译，北京:科学出版社,2007.4 崔玮主编.电路原理图与电路板设计教程M.北京：海洋出版社,2004.5吴运昌主编.模拟集成电路原理与应用M.华南理工大学出版社.1995