模拟电子技术基础课程设计说明书-多路输出直流稳压源的设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流模拟电子技术基础课程设计说明书-多路输出直流稳压源的设计.精品文档. 课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 电子0803 班 指导教师: 工作单位: 信息工程学院 题 目: 多路输出直流稳压源的设计 一、设计目的根据技术要求和已知条件,完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。二、设计内容和要求 要求设计制作一个多路输出直流稳压电源,可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源输出:12V/1A,5V/1A,一组可调正电压+3+18V/1A。 选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图,
2、阐述基本原理。(选做:用PSPICE或EWB软件完成仿真) 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。三、初始条件可选元件:变压器/15W/12V;整流二极管或整流桥若干,电容、电阻、电位器若干;根据需要选择若干三端集成稳压器;交流电源220V,或自备元器件。可用仪器:示波器,万用表,毫伏表四、时间安排1、2010年1月18日集中,作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2010年1月19日,查阅相关资料,学习电路的工作原理。3、2010年1月20日至2010年1月21日,电路调试和设计说明书撰写。4、2010年1月22日上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。指导教师签名: 年 月
3、日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目 录摘要 1 绪论12 设计内容及要求 2 2.1 课程设计的目的 2 2.2 课程设计的时间 2 2.3 课程设计的内容 23 多路输出直流稳压源的设计与制作3 3.1 总体电路原理图33.2 基本原理3 3.2.1 各部分工作原理4 3.2.2 稳压电路的性能指标6 3.2.3 器件选择的一般原则8 3.3 电路特点94 电路模拟与仿真104.1 仿真平台与仿真软件介绍104.1.1 EWB的特点 104.1.2 EWB主要组成114.1.3 EWB基本界面124.1.4 EWB基本操作134.2 创建电路模拟图14 4.3 仿真设置15 4.4
4、仿真记录与结果分析155 实际电路的安装与调试155.1 安装线路过程16 5.2 调试方法过程、测量和结果16 5.3 分析调试结果和电路的改善176 课程设计的心得体会187参考文献19摘要直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,可输出12V/1A,5V/1A ,并实现一组可调正电压+3+18V/1A。 关键词:直流;稳压;变压 Abst
5、ractThe direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in m
6、unicipal.Commutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this desig
7、n is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. K
8、ey words: LM317; steady press; change to press绪论直流稳压电源是一种常见的电子仪器,广泛地应用于电子电路、教学实验和科学研究等领域。目前使用的直流稳压电源大部分是线性电源,利用分立器件组成,其体积大,效率低,可靠性性差,操作使用不方便,自我保护功能不够,因而故障率高。随着电子技术的飞速发展,各种电子、电器设备对稳压电源的性能要求日益提高,稳压电源不断朝着小型化,高效率,低成本,高可靠性,低电磁干扰,模块化和智能化方向发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代智能稳压电源不但电路简单,结构紧凑,价格低廉,性能卓越,而且由于单片机具有计算和控制能力
9、,利用它对采样数据进行各种计算,从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路引起的误差,大大提高稳压电源输出电压和控制电流精度,降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统,确保电源运行可靠。输出电压和限定电流采用数字显示,输入采用键盘方式,电源的外表美观,操作使用方便,具有较高的使用价值。2 课程设计报告总述2.1 课程设计的目的为了让同学能够将理论知识用于实践,加深对理论知识的理解,学会用软件进行电路的分析和仿真,提高学生的自学能力和动手能力。为以后的专业学习奠下基础,在极大程度上将理论与实际联系起来了,是一个培养同学能力的好选择。2.2 课程设计的时间2010年1月1
10、8日2010年1月22日2.3 课程设计的内容(1)设计任务根据技术要求和已知条件,完成对多路输出直流稳压源的设计、装配与调试。(2)设计要求根据技术要求和初始条件,制作一个多路输出直流稳压源,能将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压源。输出:12V/1A,5V/1A,一组可调整电压+318V/1A。3 多路输出直流稳压源的设计与制作3.1 总体电路原理图3.2 基本原理直流稳压源的组成结构由四部分组成:变压、整流、滤波和稳压。如图所示:3.2.1各部分工作原理变压电路:是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定,副
11、边与原边的功率比为P2/ P1=,式中是变压器的效率。整流电路:整流电路是利用二极管的单向导电性,把交流电变为脉动直流电的电路。此稳压源利用的是单向桥式全波整流电路,此整流电路由四个二级管组成。其工作原理为:当U2为正半周期时,二极管D1、D3承受正向电压而导通,D2、D4承受反向电压而截止,电流方向如左图红虚线所示。此时有电流流过RL负载RL上得到一个半波整流的输出电压。在u2为负半周期时二极管D2、D4承受正向电压而导通。D1、D3截止,电流方向如左图蓝线所示,此时有电流流过RL负载RL上得到一个半波整流的输出电压。因此,无论u2无论处于正半周期还是负半周期,都有电流同方向的流过负载RL,
12、故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。整流二极管的反向击穿电压URM应该满足:URMV0,经过整流管的电压U0=0.9U2。滤波电路:滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。当U2为正半周并且数值大于电容两端电压UC时,二极管D1和D3管导通,D2和D4管截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。当UCU2,导致D1和D3管反向偏置而截止,电容通过负载电阻RL放电,UC按指数规律缓慢下降。当U2为负半周幅值变化到恰好大于UC时,D2和D4因加正向电压变为导通状态,U2再次对C充电,UC上升到U2的
13、峰值后又开始下降;下降到一定数值时D2和D4变为截止,C对RL放电,UC按指数规律下降;放电到一定数值时D1和D3变为导通,重复上述过程。 RL、C对充放电的影响:电容充电时间常数为RDC,因为二极管的RD很小,所以充电时间常数小,充电速度快;RLC为放电时间常数,因为RL较大,放电时间常数远大于充电时间常数,因此,滤波效果取决于放电时间常数。电容C愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大,如图所示。电容滤波负载器输出电压U0=(1.11.2)U2。稳压电路:此电路图用的稳压器件是集成稳压块。固定式三端稳压器有78XX系列和79XX系列,78XX系列输出固定的正电压,79
14、XX系列输出固定的负电压。它们的引脚功能如图所示。可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压,常见产品有(CM)LM117和LM317等。它们的基准电压是1.25V,输出电流为100mA或500mA,输出电压范围可在1.2537V之间连续可调。稳压器内部含有过流、过热保护电路,具有安全可靠、应用方便性能优良等特点。其中R1与PR1组成电压输出电压调节电路,输出电压U0的表达式为:U01.25(1+PR1/R1)式中R1通常取240,R2则根据对V0值的要求值求得。它们的引脚功能跟上图差不多,只是,接GND的那个引脚变成ADJ,是电压可调端。稳压器的输入端接电容Ci可以进一步滤除纹波,输出端接电容C
15、0能消除自己振荡,确保电路稳定工作。3.2.2稳压电路的性能指标 稳压电源的输出电压UO(或电压可调范围UOmin UOmax)和最大输出电流IOmax是它的特性指标,这两个指标决定了该电源的适用范围,同时也决定了稳压器的特性指标以及如何选择变压器、整流管和滤波电容。而输出电阻、纹波电压、温度系数是稳压电源的质量指标,它们决定了稳压器的稳压系数、输出阻抗、温度系数和滤波电容的选择。(1)最大输出电流指稳压电源正常工作的情况下能输出的最大电流,用IOmax表示。一般情况下的工作电流IOIOmax。(2)输出电压 指稳压电源的输出电压,用UO表示。(3)输出电阻稳压电源的输出电阻RO用来表明负载电
16、流IO变化时,引起输出电压UO变化的程度。当输入电压不变时,由于负载电流变化DIO,而引起输出电压变化DUO,则:显然,RO越小负载变化时对输出电压的影响就越小。说明该稳压电源的性能越好。(4)电压调整率KV它表示负载电流和环境温度保持不变,输入电压UI(220V)变化10%时,输出电压的相对变化值。 (5)稳压系数SS是指负载电流和环境温度T保持不变时,输入电压Ui的相对变化引起输出电压的相对变化,即:显然,电压调整率越小表示该电源的性能越稳定,其值应是越小越好。直流稳压电源主要技术指标的测试方法:(1)输出电压可调范围的测量 按图8所示接线。输入端接220V交流电压, 220V ui Uo
17、 输出端接万用表或数字万用表,调节图6电路中 RW的大小,使其值为最大和最小,测出对应的输出电压UOmin和UOmax。则该稳压电源输出电压 图1 Uo可调范围的测量图的可调范围为UOmin UOmax。(2)最大输出电流的测量 Io按图8接线。稳压电源的输入端接 直流 A220V的交流电压,将稳压电源的输, 220V ui 稳压 RW Uo出电压调到10V然后在稳压电源的输出 电源 端接滑线变阻器RWL,如图9所示。RWL 的值应调到1k以上。用万用表或数字万 图2 最大输出电流的测量框图用表测出对应的UO。然后逐渐减小RWL的值, 直到UO的值下降5%,此时流经负载RWL的电流就是IOma
18、x。记下IOmax后应迅速增大RWL的值,以减小稳压电源的功耗。(3)纹波因数g的测量用晶体管毫伏表测量电源输出端的交流电压分量的有效值,用万用表(或数字万用表)的直流档测量电源输出端的直流电压分量,按式(5)就可算出电源的纹波因数。(4)输出电阻RO的测量 Io按图10接线。在不接负载电阻RL时 直流 A 测得开路电压UO1,这时IO10,接上负 220V ui 稳压 RL Uo载电阻RL时,测得UO2和IO2,则 电源 图3输出电阻测量框图(5)电压调整率电源不接负载,输入交流电压220V,将电源的输出电压调至一定值UO1,然后再把输入的交流电压调为240V或180V时,测出电源的输出电压
19、UO2,则(6)稳压系数可由电压调整率计算而得。3.2.3 器件选择的一般原则(1)集成稳压器集成稳压器的输出电压为U0应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同。稳压器的最大允许电流ICMI0max(3)整流二极管及滤波电容器整流二极管VD2的反向击穿电压URM应满足: URMU2其额定工作电流应满足: IFI0max滤波电容C的容量可由下式估算: C=Ict/Uip-p式中,Uip-p稳压器输入端纹波电压的峰-峰值; t电容C放电时间,t=T/2=0.01S; Ic电容C放电电流,可取Ic=I0max,滤波电容C的耐压值应大于U2。3.3电路特点集成稳压电路应用了集成稳压器,集成稳压器具有
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