2022年直流稳压电源的设计方法 .pdf

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1、模拟电子技术课程设计课程设计任务书半导体直流稳压电源的设计和测试一设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；二 设计要求和技术指标1、技术指标 ：要求电源输出电压为12V或 9V / 5V ，输入电压为交流 220V，最大输出电流为 Iomax=500mA ，纹波电压 VOP-P5mV ，稳压系数 Sr5% 。2、设计基本要求（1） 设计一个能输出 12V/9V/5V的直流稳压电源；（2） 拟定设计步骤和测试方案；（3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4） 要求绘出原理图，并用Protel画出印制

2、板图；（5） 在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电源；（6） 测量直流稳压电源的内阻；（7） 测量直流稳压电源的稳压系数、 纹波电压；（8） 撰写设计报告。3、设计扩展要求1能显示电源输出电压值，00.0-12.0V ； (2) 要求有短路过载保护。三设计提示1、设计电路框图如下图稳压电路假设使用别离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节， 晶体管选用 3DD或 3DG等型号；假设用集成电路选78XX和 79XX稳压器。测量稳压系数： 在负载电流为最大时， 分别测得输入交流比220V增大和减小10% 的输出 vo， 并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=VoVI/VI

3、VO。测量内阻：在输入交流为220V，分别测得负载电流为0 及最大值时的 Vo，ro=VO/ IL。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰峰值VOP-P；用可用交流毫伏表测量其有效值VO，由精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 31 页模拟电子技术课程设计于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。2、实验仪器设备自耦变压器一台、数字万用表、交流毫伏表、面包板或万能板、智能电工实验台、示波器3、设计用主要器件变压器、整流二极管、集成稳压器 7812/7912/7809/7

4、909/7805/7905 、电容、电阻假设干3、参考书电工学电子工业出版社； 晶体管直流稳压电源辽宁科技出版社；电子线路设计实验测试华中科技大学出版社模拟电子技术基础高等教育出版社四设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格。4、调试总结。五设计总结1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 31 页模拟电子技术课程设计目录设计任务书2 第一章绪论 5 第二章

5、系统设计方案论证及分析 7 2.1 概述 7 2.2 设计目的 7 2.3 设计任务9 2.4 设计要求9 2.5 电路原理分析 9 2.6 设计方案的选择与论证 10 2.7 直流稳压电源的参数设计方法 11 第三章单元电路的设计 14 3.1 电源变压器14 3.2 整流电路14 3.3 滤波电路 16 3.4 稳压电路19 第四章制作与调试20 4.1 安装与检查22 4.2 焊接技术22 4.3 稳压电源各项性能指标的测试23 4.4 误差分析24 第五章结论和心得25 第六章谢辞 27 附录27 附录 A 主要器材28 附录 B 原理图29 参考文献30 精选学习资料 - - - -

6、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 31 页模拟电子技术课程设计第一章绪论电子技术是当今高新技术的“ 龙头 ” ，各先进国家无不把它放在优先的发展的地位。电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程地显著特点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。本课程设计就是针对模拟电子技术这门课程的要求所做的，同时也将学到的理论与实践紧密结合。电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集

7、成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着电脑和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50Hz 电源，但许多家用电器设备的内部电路精选学习资料 - - - - - -

8、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 31 页模拟电子技术课程设计都要采用直流电源作为供电能源，如收音机、电视机、带微处理器控制的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两类：一类是能直接供应直流电流或电压的，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等，本文不做具体介绍；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压的，这类变换电路统称为直流稳压电源。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用的是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源，可见直流稳压电源在电子设备中起着主要作用，为设备能够稳定工作提供保证。电子

9、设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50HZ 的交流电经过电源变压器，整流，滤波和稳压这四个基本部分后获得。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是将当输入交流电源电压的波动、负载和温度的变化时，维持输出直流电压的稳定。由于集成稳压器具有体积小、重量轻、使用方便和工作可靠等优点，应用越来越广泛。国产的稳压器种类很多，主要分为两大类。稳压器中的调整元件工作在线性放大状态的称为线性稳压器，调整元件工作在开关状态的称为开关稳压器。在电子仪器仪表中，经常要求有稳定的直流电源，所以在整流

10、滤波后面，通常需要接直流稳压电路。本 设 计 是 设 计 的 直 流 稳压 电 源 ， 是 一 种 将220V 交流电转换为稳压输出的直流电源装置，主精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 31 页模拟电子技术课程设计要是采用一些简单的电子元件即可，它是有电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路四个部分组成。通过本次设计能使我们对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件参数，购买元件，制作电路板，安装调试方面都体会到了团队的力量。本 次

11、课 程设 计的 课题是直流稳 压电源的设计和调试，本课程设计将就直流稳压电源电路的工作原理、参数计算、元件选取、电路调试等做详细的介绍和说明。第二章系统设计方案论证及分析2.1 概 述精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 31 页模拟电子技术课程设计220V经电源变压器降为约 +24V的交流电，先经过D1整流桥和电容 C1进行和 C2整流后分别经过稳压芯片 U1 、U2分别得到 +12V和-12V 的一个相对稳定的直流电压。为提高输出电压的稳定系数，对电子滤波器的性能进行了改善，电源调整管采用复合管的形式。分别在整流滤波和稳压

12、后加电容C3 、C4、C5 、C6 实现频率补偿 , 防止高频自激振荡和抑制高频干扰。为了减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰分别加电容 C7 、C8 。当输入端时，为保护稳压芯片加D3 、D4 。并且还在输出端加了D1,D2两个发光二极管，来检测电路是否正常工作，为了防止由于电流过大，讲发光二极管击穿，特用了两个电阻来进行保护。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，到达优良的滤波效果等，是最终电路到达了设计要求。1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。2、掌 握 小功 率 直 流稳 压电 源有 关参 数的 测试 方法。3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1

13、)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 31 页模拟电子技术课程设计压电源； (2)掌 握 直 流 稳 压 电 路 的 调 试 及 主 要 技 术 指标的测试方法。(3) 通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。设计一波形直流稳压电源，满足：(1)当输入电压在220V10% 时，输出直流电压为 12V ，输出直流电流d 的最大为500mA ；(2)输出纹波电压小于5mV ，稳压系数小于5% ，输出内阻小于0.1 欧。直流稳压电源的基本要求：(1)合理

14、的选择电源变压器；(2)合理选择集成稳压器；(3)完成全电路理论设计、电脑辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图；(4)撰写设计使用说明书。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 31 页模拟电子技术课程设计(5)稳压电源在输入电压为220， 50HZ. 电压变化范围为+10%-10% 条件下：a.输出直流电压为+12/-12 ；b.最大输出电流为:Iomax 500mA ；c.纹 波 电 压 (峰 -峰 值 ) 5mV( 最 低 输 入 电 压下，满载 )；d. 具有过流保护及短路保护功能；e.画出总体设计框图，以说明直流稳压电

15、源有哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间的联系、变化，并以文字对原理作辅助说明。设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。选择合适的元器件，接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行直流稳压电源整个电路的调试。小 功率 稳压 电 源 由 电 源变 压器 、整流 电路 、滤 波 电路 和稳 压电 路 四个 部分 组成 ，如 图 2.1 所 示 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

16、 - - - - -第 9 页，共 31 页模拟电子技术课程设计 au1u2u3 uI b 整 流 与稳 压过 程方 案一 ：简 单的 并 联 型稳 压电 源并 联 型 稳 压 电源 的 调 整元 件 与 负 载 并 联 ， 因 而 具 有 极 低 的 输 出 电阻 ，动 态 特 性 好 ，电 路 简单 ，并 具有 自动保 护功 能；负 载 短路 时调 整 管截 止 ，可 靠性 高，但 效 率 低 ，尤 其 是在 小电 流时 调 整 管需 承受 很大 的 电流 ，损 耗过 大， 因 此 在本 实验 中不 适 合 此方 案。方 案二 ：输 出可 调 的 开关 电源 ；开 关电 源的 功 能 元

17、件 工作 在开 关 状 态 ， 因而 效 率高 ，输 出功 率 大 ；且 容易 实现 短路 保 护 与过 流保 护，但 是电 路 比 较 复 杂 ，设 计繁 琐，在 低输 出电 压时 开关 频 率 低，纹 波大 ，稳 定度 极 差 ，因 此 在本 实验 中不 适 合此 方案 。方 案三 ：由 固定 式 三 端稳 压器 7812 组 成由 固定 式三 端 稳 压 器 7812 输 出脚 V0、输 入 脚 Vi和 接 地 脚 GND组成 ， 它 的稳 压值 为+12V， 它 属 于CW78*系 列 的 稳 压 器 ， 输入 端接 电容可 以进 一步 滤波 ，输出 端接 电 容 可 以 改善 负载

18、的瞬 间 影 响，此 电路 比 较稳 定。 根据 实验 设 计 要求 ，本 实验 采 用 方案 三。负载稳压电路滤波电路整流电路变压器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 31 页模拟电子技术课程设计直 流稳 压电 源一 般 由 电源 变压 器 T、 整 流、 滤 波电 路及稳 压电 路所 组 成 ，基 本框 图如 图 2.2 所 示 。 各部 分的 作 用 ： 1 电 源变 压 器 T 的 作用 是将 电网 220V 的 交流 电压 变 换 成 整 流滤 波电路 所需 要的 交流 电 压 U2。 变压 器副 边与 原 边

19、的 功 率比 为 P2/ P1= ，式中 是 变压 器的 效 率 。 2 整流 滤 波 电路 ：整 流电 路 将 交 流 电压 U1变 换 成脉 动的 直流 电 压 。再 经 滤 波 电 路 滤 除 较 大 的 纹 波 成 分 ，输 出 纹 波 较 小 的 直流 电 压 U0。常用 的整 流滤 波电 路 有 全波 整流 滤波 、 桥 式整 流滤 波 等， 如图 2.3 所示 。整流桥将交流电压U2变成脉动的直流电压，再经滤波电容C 滤波纹波，输出直流电压 U0。U0与交流电压 U2的有效值 u2的关系为 U0=1.1-1.2 u2 每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=2U22/R 式中,

20、R 为整流电路的负载电阻 . 它为电容 C提供放电回路 ,RC放电时间常数应满足 RLC(3-5)T/2 式中,T 为 50HZ交流电压的周期 , 即 20ms. 3 电压 输 出 稳压 器由 于输 入电 压 U1发 生波 动、 负 载 和 温 度发 生变 化 时 ， 滤 波电 路输 出 的直 流电 压 UI会 随 着 变 化 。因 此， 为了维 持输 出电 压 UI稳 定不 变 ， 还需精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 31 页模拟电子技术课程设计加 一级 稳压 电路 。稳 压电路 的作 用是 当 外 界 因 素 电

21、网 电 压 、负 载 、环境 温度 发生 变 化 时 ， 能 使输 出直 流 电 压不 受影 响，而维 持稳 定 的 输 出 。稳 压电 路一 般采 用 集 成稳 压器 和一 些 外 围元 件所 组 成 。 采 用集 成稳 压 器设 计的 稳压 电源 具 有 性能 稳定 、结 构 简 单等 优点 。稳 压电 源的 设 计 ， 是 根据 稳压 电 源 的 输 出电 压 Uo、 输 出 电 流 Io、输 出 纹 波 电 压 Uop-p等 性 能 指 标 要 求 ， 正 确 地 确 定 出 变 压 器 、 集 成稳压 器、整 流 桥 和滤 波电 路中 所 用 元 器 件的 性能 参数 ，从而 合理

22、的选 择 这些 器件 。直 流稳 压电 源的 参 数 设计 可以 分为 以 下 三个 步骤 ：根 据稳 压电 源 的 输 出 电压 Uo、 最 大 输 出电 流 Iomax， 确 定 稳压 器的型 号及 电路 形式 。根 据稳 压器 的 输 入 电 压IU， 确 定 电 源变 压器 副 边 电 压 u2的有 效值U2； 根 据稳 压电 源的 最大 输出 电 流I0max， 确 定 流过 电源 变压 器副 边的电 流 I2和电 源变 压器 副 边 的 功 率 P2； 根据 P2， 从 表 1 查 出 变压器 的效率 ， 从 而 确 定 电 源 变 压 器 原 边 的 功率P1。然 后根 据所 确

23、定 的参 数，选 择电 源变 压器 。确 定整 流桥 的 正 向 平 均电 流 ID、整 流 桥 的 最大 反向 电压RMU和 滤波电 容的 电容 值和 耐 压 值。 根据 所确 定 的 参数 ，选 择 整流 桥和 滤波 电 容 。设 计参 数如 下：选 择三 端集 成 稳 压 器 ，确 定电 路 形 式集 成稳 压器 选用 L7812cv(,12V)及 PJ7912(,-12V)， 其输出 电压 范围 为 ：Uo=12V 和 -12V 。 所确 定 的 稳 压电 源 电 路如 图 2.4 所 示 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第

24、12 页，共 31 页模拟电子技术课程设计 选择 电源 变压 器电 源变 压器 有 很 多 种 ：有 降 压的 、有 升 压 的 ，在 这次 的设 计中 我 用的 是降 压变 压器 ， 它 的作 用是 将来 自 电 网的 220V 交 流电 压 u1变为 整流 电路 所需 要 的 交流 电压 u2。12PP，其 中 ：2P是 变 压器 副边 的功率 ，1P是变 压器 原 边 的功 率。 一般小 型变 压器 的 效 率 如 表 1 所 示 ：表 1 小 型 变 压 器 的 效 率副 边 功 率2PVA10VA3010VA8030VA20080效 率因 此， 当算 出 了 副 边 功率2P后 ，

25、就 可以 根据上 表算 出原 边 功 率1P。U1 和 U2 的 取 值 决 定 了相 关器 件及 参 数 的 选 择，一 般 情况 下， U1 应比U0 高 3V 左 右太 小影 响稳 压 ， 太大 稳压 器功 耗 大 ，易 受热 损坏 。故 可取 U1=12+3=15V， 考虑 电网 电压 10% 的波 动， 最 终 取 U1=16.7V,由 UL=V2,变压器次有效值 u2 为 u2=U1/1.1=15.2V ，但因 本 设 计 输出 电压为 12V， 故 变 压器 输出 电 压 U2=18V，即 变 比 为 0.7 ， 但 在 实 际过 程中 ，由 于商 家没 有， 选 购 了输 出为

26、 24V 的。选 用整 流桥 和 滤 波电 容精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 31 页模拟电子技术课程设计整流 桥：整流输出电压平值2209 .022)()sin(22UUtdtU二极管平均电流LLOODRURUII245.0221= 二极管最大反向压22UURM故整流桥选用 2W06W(1A,50V) 保 护二 极管 选 IN4001(1A,50V) 滤 波电 容：RLC(3-5)T/2, 则 C1=5T/2RL, 式 中 T 为 交流 电源 周 期 ， T=20ms ， RL 为C1右 边 的 等 效 电 阻 ，

27、应 去 最 小 值 ， 由 于Imax=500mA,因 此RL =U1/Imax=33,所 以 C1=C2=1515 f, 可见 C1 的容 量 较 大 ， 应选 电解 电 容 ，受 规格 限制 ，电 容 的 耐 压 要 25V, 故 滤 波电 容 C 取容 量为 2200uF ，耐压 为 25V 的 电 解电 容 。发 光二 极管 的保 护 电 阻选 用 470. 第三章单元电路设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 31 页模拟电子技术课程设计3.1 电 源变 压器过 整 流 电 路将 交 流 变 为 脉 动 的直 流

28、电 压 。 由 于 此 脉 动的 直 流 压 含有 较的 纹波 ，必 须 通 过滤 波电 路加 以 滤 波， 从而 得 到平 滑的 直流 电 压 。电 源变 压器 的作 用 是 将交 流 220V 的 电 压变 为所 需的 电 压 值， 然后 通过的 电压 还随 电网 电 压 波动 、负载 何温 度的 变 化 而 变 化 。因 而在 整流 、滤波 电路 之后 ，还需 接稳 压 电 路 。稳 压 电路 的作 用是 当 电网 电 压 波 动 、负载 何温 度变 化时 ， 维 持输 出直 流电 压 稳 定。3.2 整 流电 路利用二极管的单向导电性，将交流电压电流变成单向脉动电压电流的电路，称为整流

29、电路。 交流电分为三相交流电和单相交流电，在小功率电路中一般采用单相半波、 全波、桥式整流电路和倍压整流电路。本节主要研究单相桥式整流电路，对于倍压整流电路及全波整流电路，可通过相应参考书来了解。为简化分析， 假定二极管是理想器件， 即当二极管承受正向电压时，将其作为短路处理；当承受反向电压时，将其作为开路处理。单相桥式整流电路为了保留全波整流电路效率高、 脉动系数小的优点而克服其反向电压高的缺点，假设使二极管承受的反向电压和半波电路一样，比全波整流电路减少一半，使二极管成本下降， 可在此基础上多用几只二极管， 如图 3.1 所示电路就基本解决了上述问题。精选学习资料 - - - - - -

30、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 31 页模拟电子技术课程设计图 3.1 单相桥式整流电路1电路组成及工作原理桥式整流电路由四只二极管组成的一个电桥，电桥的两组相对节点分别接变压器二次绕组和负载。这种电路有三种画法，如下图。在工作时，D1 、D2 与D3、D4两两轮流导通。在u2 正半周，二极管D1和 D2正向导通，而 D3 、D4反向截止，形成负载电流i 0，i 0 流通路径为： aD1 RL D2ba，u0=u2；在u2 的负半周，二极管 D3和 D4正向导通，而 D1、D2反向截止，形成负载电流 i0 ，i0 流通路径为： bD3RLD4 ab， u0

31、= u2。 由此可见，不管哪两只二极管导通，负载电流的方向都始终保持不变。电路各处电压、电流波形如图3.2 所示。2输出电流电压 U0 由桥式整流电路的波形可知，其输出电压及流过二极管的电流与全波整流的波形相同： U0=0.9U2 3整流二极管的选择由桥式整流电路的波形可知， 每只二极管截止时所承受的反向电压为变压器副边电压峰值，因此，各二极管所承受的最大反向电压为 URM=2U2虽然是全波整流， 由于二极管仍然是只有半个周期导通。此值与半波整流电路相同，负载上的电流是这个数值的2 倍。 ID=I0/2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -

32、第 16 页，共 31 页模拟电子技术课程设计图 3.2 单相桥式整流电路的波形图经过整流后，输出电压在正负方向上没有变化，但输出电压波形仍然保持正弦波的形状， 起伏很大。 为了能够得到平滑的直流电压波形，需要有滤波的措施。在直流电源上多是利用电抗元件对交流信号的电抗性质，将电容器或电感器与负载电阻恰当连接而构成滤波电路。电容有通高频、 阻低频的作用， 将其直接并在整流电路后面， 可以让高频电流通过电容流回电源，从而减少了流入负载的高频电流，降低了负载电压的高频成分，减小了脉动。下面讨论电容滤波电路的工作原理，为讨论问题的方便， 我们以半波整流电容滤波电路为例进行分析，电路如图3.3 所示。精

33、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 31 页模拟电子技术课程设计图 3.3 单向半波整流电容滤波电路及其波形图1工作原理设 u2 波形如图 3.3 b所示，未接电容时，输出电压如图3.3 b中的虚线所示。在 u2 正半周，设 u2 由零上升，二极管D导通，u0=u2，此时电源对电容充电，由于充电时间常数很小，电容充电很快，所以电容上升的速度完全跟得上电源电压的上升速度， uC=u2 。 当 u2 上升到峰值时，电容充电到达 1.4U2，二极管 D截止，随后 u2 下降，电容 C向负载 RL放电，放电时间常数为RLC，其值较大

34、，所以电容电压下降的速度比u2 下降到速度慢得多，此时负载电压靠电容 C的放电电流来维持， u0=uC 。当电容放电到b 点时， uC u2，二极管 D又导通，电容又被充电。充电至1.4U2 后，又放电。如此重复进行，就得到输出电压的波形如图3.3 b中实线所示。由图可见，经电容滤波后，负载电压变得平稳，且平均值提高了。桥式整流电容滤波电路的原理与半波时相同，其电路和波形如图 3.4 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 31 页模拟电子技术课程设计图 3.4 单相桥式整流电容滤波电路及其波形图（2）输出直流电压在有滤

35、波电容的整流电路中，要对其输出直流电压进行准确的计算是很困难的，工程上一般按以下经验公式进行估算。当电容的容量足够大，满足RLC 35T/2T为电网电压的周期时，对于半波整流电容滤波： U0 U2 对于全波或桥式整流电容滤波： U0 1.2 U2 3滤波电容的选择为了得到比较好的滤波效果，在实际工作中常根据下式选择滤波电容的容量。对于半波整流： RLC 35T 对于全波或桥式整流： RLC 35T/2 2。4整流二极管的选择对于半波整流滤波电路： ID=I0，URM2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 31 页模拟电子技术

36、课程设计对于全波或桥式整流电容滤波电路：ID=I0/2 ，桥式整流 URM=2U2，全波整流 URM=2.8U2 由图 3.3 、图 3.4 可见，加上电容滤波，流过整流管的电流变成脉冲电流，由于电源接通的瞬间， 电容相当于短路， 有一个很大的冲击电流流过二极管，其瞬间值可以是正常工作时的好几倍，故在选择整流管最大允许的正向平均电流时，应留有充分的裕量，一般选IF = 2 3ID。3.4 稳 压电 路集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好，稳定性高，价格廉价等优点，因而获得越来越广泛的应用。常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，内部多以串联型稳压电源为主，还有适当

37、的过流、过热等保护电路。一般固定式较廉价，可调式较贵，性能也好些，功率相对也较大。故本次设计采用固定式三端稳压器。主要有 7800 系列输出正电压和7900 系列输出负电压。后两位数字通常表示输出电压的大小。图3.5 是外形图和电路符号。加散热片后允许功耗到达 7.5W，普通型稳压器最大输出电流为1. 5A。图 3.5 固定式集成三端稳压器外形及电路符号1. 基本应用电路图 3.6 所示为基本应用电路。具体型号应根据输出电压大小和极性选择。VI和 VO 间的差压，即 |VIVO|35V。图中 C1 用于抑制芯片自激，应尽量靠近稳压器管脚； C2 用于限制芯片高频带宽，减小高频噪声。如果对输出要

38、求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 31 页模拟电子技术课程设计高，还应接 10F 以上的电解电容作滤波用。图 3.6 固定式三端稳压器基本应用电路2. 扩展应用电路图 3.7 是正负电压输出型稳压电路。图3.8a 、 b是输出电压扩展电路的两种类型。图 3.7 正负输出稳压电路图 3.8 输出电压扩展电路第四章制作与检测精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 31 页模拟电子技术课程设计安装与检查对电路进行组装：按照自己设计的电路，在在通用板上焊接。焊

39、接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。对安装完成的电路板的参数及工作状态进行测量， 以便提供调整电路的依据。 经过反复的调整和测量，使电路的性能到达要求。安装前应检查元器件的质量，安装是特别要注意电解电容、集成芯片等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装。开始安装稳压电源，检查万能板内部结构，确定其内部的电气连接属性1)检查元器件看是否有损坏，或者不符合规格的，要及时更换。2)安装一个元器件，先要用尖嘴钳将其引脚成型，然后用镊子把引脚放入孔内高度要适中，符合电气标准完毕后，要用万用表测量元器件引脚和电路板之间是否接触良好，然后再安装下一个元器件。3)对

40、于导线要用斜口钳切成适当的长度，然后成型安装安装时必须采用绝缘良好的绝缘导线 , 在画连线的时候要取好元件与元件的距离. 连接的时候线与线之间不能交叉。4)应防止元器件损坏的发生，插元器件时候要垂直插拔以免行成不必要的损坏。一 最 后 结 果 没有 出来的 原因 主要 有 以 下 情 况：1. 操作 不当 如 布 线 错误 等2. 设计 不当 如 电 路 出现 险象 等 3. 元器 件使 用 不 当 或 功能 不正 常4. 仪器 主 要 指 数 字 电路 实验 箱 和 集 成元 件 本身 出现 故障 。二 检 查故 障的 方 法 主要 有以 下一 些 ：1. 查线 法：由 于 在 实 验中 大

41、部 分故 障 都 是由 于布 线错 误 引 起的 ，因 此，在 故障发 生 时 ， 复 查电 路连 线 为 排 除 故障 的有 效 方 法 。 应着 重注 意：有 无精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 31 页模拟电子技术课程设计漏线 、 错 线 ， 导线 与插 孔 接 触 是 否可 靠， 集 成 电 路 是否 插牢 、集成 电路是 否 插 反 等 。2. 观察 法：用 万 用 表 直接 测量 各集 成 块 的 Vc c端 是否 加 上 电 源 电压 ；输 入信号， 时 钟 脉 冲 等是 否加 到 实 验 电 路上 ，观

42、察 输 出 端 有无 反应 。重复 测试观 察 故 障 现 象， 然后 对 某 一 故 障状 态， 用 万 用 表 测试 各输 入/ 输出端的 直 流 电 平 ，从 而判 断 出 是 否 是插 座板 、 集 成 块 引脚 连接 线等原 因造成 的 故 障 。3. 信号 注入 法在 电路 的每 一 级 输 入 端加 上特 定 信 号 ， 观 察该 级 输 出 响 应， 从而确 定该 级是 否有 故 障 ，必 要时 可以 切 断 周围 连线 ， 防止 相互 影响 。4. 信号 寻迹 法在 电路 的输 入 端 加 上 特定 信号 ， 按 照信 号流 向 逐 线 检 查是 否有 响 应和 是否 正确

43、，必 要 时 可多 次输 入不 同 信 号。5. 替换 法对 于多 输入 端 器 件 ，如 有多 余 端 则可 调换 另一 输 入 端 试 用。必要 时可 更换 器件 ，以 检 查 器件 功能 不正 常 所 引起 的故 障 。4.2 焊接技术结 合万 能 板 的结 构原理 合理 安排 集 成 块 和 元器 件的 位置 ，为了美观 大方 要求 各 元 件尽 可能 的保 持 在 同一 条直 线上 ；合 理布 局 ，安 装前 要对 整机 线路 进 行 合 理 布局 ，一 般按照 电路的顺 序一 级一 级 地 布 线 ，连 线尽 可 能 短 。从 整个 板 来 说是 否美观 好看 ，关 键 是 导 线

44、 的布 置，所 以布 线要注意 整齐 ，集 成 块 相 邻 管脚 之间 尽 量 不 布 线。这 样 便于调 整与测试 工作 的顺 利 进 行。注 意： 安 装 前 应检 查元 器 件 的质 量 ，安 装是特 别要 注意 电 解 电容 、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 31 页模拟电子技术课程设计集 成芯 片等 主要 器 件 的引 脚和 极性 ，不能 插错 。从 输 入级 开始 向后 级 安装 。4.3 稳压电源各项性能指标的测试一 、电 路的 调试 与 检 测1) 静 态 调 试当连 好电 路 板 的线 路时 ，先 不

45、 要 急 着通 电，而 因 该从 以下 几 个 方面进 行检 测：A、对 照 原理 图，用 万 用 表 一 一检 查线 路的 各 个 接 口 是否 接通 ， 是否 有 短路 、断路 或漏 接的 现 象 ，如 果有 ，因 该 及 时改 好电 路连线 。B、 对 照 原理 图， 检查各 元件 是 否 接 正 确。2) 动 态 调 试接 通 220V 的电 源， 用数 字 万 用 表 对所 设计 的 电 路 实 物进 行测 试 ，得 到正 电源 输出 电 压 为 +12.14V ， 负 电 源输 出电 压为 -12.08V 3) 技 术 指 标 测量 及误 差分析二 、技 术 指 标测 量 、测 量

46、稳 压 系 数 ，先 调节 自藕 变压 器 使 输 入 的电 压增 加 10% ，即Vi=242V, 测 量此 时对 应的输 出电 压 Vo1； 再调 节自 藕 变 压 器 使输 入减少10%， 即Vi=198, 测 量 此 时 对 应 的 输 出 电 压Vo2, 然 后 测 量 出Vi=220V 时 对 应的 输出 电压 Vo, 则 稳压 系数 Sv= ViVi /VVOO=198242220 .OOOVVV21 输 出电 压 与 最 大 输出 电流 的 测 试精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 31 页模拟电子技术课程

47、设计图 4.1 稳压电源性能指标的测试电路测试过程是： 先调节自耦变压器使输入电压增加 10%，即 Vi=242V ，测量此时对应的输出电压VO1； 再调节自耦变压器使输入电压减少 10%， 即 Vi=198V ，测量此时对应的输出电压VO2，然后再测出 Vi=220V时对应的输出电压VO，则稳压系数SV=VO/VO/ Vi/Vi =220/242-198 VO1-VO2/VO 根据上述测量方法，可对正负双电源进行测试，测试数据如下：当 Vi=198V时，测得数据为：VO1+=11.97 V ， V01-当 Vi=242V时，测得数据为：VO2+=12.10V， VO2-当 Vi=220V时，

48、测得数据为： VO+=12.14V， VO-由以上所测数据，可得稳压系数为： Sr+ =VO/+VO+/ Vi/Vi =220/242-198 VO1+-VO2+/VO+ Sr- =VO-/VO-/ Vi/Vi 3 输出 电 阻 的测 量按图 4.1 所示 连接 电路 ，保 持 稳压 电 源 的 输 入电 压VU2201，在 不接 负 载 RL时测 出 开 路 电 压 Uo 1 ， 此 时 Io1=0， 然 后 接 上负 载 RL， 测 出输精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 31 页模拟电子技术课程设计出 电压 Uo2和

49、 输 出 电 流 Io 2=， 则 输 出 电阻 为 ：02102000IIUURI 4 纹波 电压 的 测 试用示 波 器 观察 Uo的 峰 峰 值 ， 此时 Y 通道 输入 信 号 采 用 交流 耦合AC，测 量 Uop-p的值 约 4mV 。4.4 误差分析1、误差计算+Vcc%= 12.14-12.00 /12.00=1.167% -Vcc%=(-12.08+12.00 /-12.00=0.667% 2、误差原因综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: a)元件本身存在误差； b)焊接时，焊接点存在微小电阻； c)万用表本身的准确度而造成的系统误差； d)测量方法造成的

50、人为误差。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 31 页模拟电子技术课程设计第五章结论和心得本设计主要利用电源变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器固定式来设计同时输出 12V电压直流稳压电源。其结构简单，使用元器件较少；系统的可靠性好，其精度高，成本低，便于维修，且可作为一个独立的模块为其他电子设备提供电能。在设计的过程，遇到了不少的问题，但是我们没有后退，而是接受，并且通过翻阅资料来解决问题。 我们在设计了电路以后中， 发现电路板焊接后， 不方便调试，于是加了两个插槽。调试时，有发现负电压的输出为零，通过用万用表检查发