直流稳压电源答辩教学内容.ppt

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1、直流稳压电源答辩第一部分第一部分第二部分第二部分第三部分第三部分第四部分第四部分设计课设计课题任务题任务功能要功能要求说明求说明总体方总体方案介绍案介绍设计课设计课题的仿题的仿真分析真分析设计课设计课题硬件题硬件系统的系统的设计设计设计设计结论结论误差误差分析分析一、设计课题任务、功能要求及总体方案介绍1 1、设计目的、设计目的2 2、设计任务及要求、设计任务及要求3 3、设计步骤设计步骤4 4、总体设计思路、总体设计思路Company LogoCompany Logo41 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方

2、法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。沅1 1、设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指 标要求：标要求：输出电压可调：Uo=+3V+9V 最大输出电流：Iomax=800mA 输出电压变化量：Uo15mV 稳压系数：SV0.0032 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，设计电路结构，选

3、择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。画出实用原理电路图。3 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。及元器件的规格、数量。4 4、进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。沅1 1、电路图设计电路图设计（1）确定目标：设计整个系统由那些模块组成，模块之间的 信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元 件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。2 2、电路

4、安装、调试电路安装、调试（1）为提高动手能力，设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的稳压系数。（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项 指标。沅1 1、直流稳压电源设计思路直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，须采用电源变压器获得所需交流电。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流，将交流成份滤掉，保留直流成份。（4）滤波后的直流电压

5、，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。沅2 2、直流稳压电源原理直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图图1.4.11.4.1。沅各部分电路的作用如下：各部分电路的作用如下：（1 1）电源变压器）电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的交流电压 变换成整流滤 波电路所需要的交流电压。变压器副边与原边的功率比为 P2/P1=P2/P1=（1-1）式中，为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表表1.11.1所示。所示。副边功率副边功率P2/VA RC（3535）T/2T

6、/2 .（1-5）式中，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。沅（3 3）稳压电路）稳压电路 调整管T1与负载电阻RL相串联，组成串联式稳压电路。T2与稳压管Dz组成采样比较放大电路，当稳压器的输出负载变化时，输出电压V0应保持不变，稳压过程如下。设输出负载电阻 RL变化，使 VO,则 VB2VC2 IB1VCE1VO.（1-6）沅二、设计课题的仿真分析1 1、电路的确定以及参数确定电路的确定以及参数确定2 2、电路的仿真以及仿真结果电路的仿真以及仿真结果Company LogoCompany Logo13 集成稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极

7、管及滤波电容。1 1、集成稳压器集成稳压器 因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V37V，最大输出电流 为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和lM337系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图图2.1.12.1.1和图图2.1.22.1.2 图图2.1.12.1.1管管 脚图脚

8、图 图图2.1.22.1.2典型电路典型电路输出电压表达式为:.（1-7）式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，此电压加于给定电阻 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器，电阻 常取值，一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。图中加入了二极管D，用于防止输出端短路时10F大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。LM317其特性参数：输出电压可调范围：1.2V37V输出负载电流：1.5A输入与输出工作压差U=Ui-Uo：340V能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。2 2、电源变压器电源变压器 通常根据变压器副边输出的功率P2来选购（或

9、自绕）变压器。变压器副边的输出电压V2与稳压器输入电压Vi的关系。V2的值不能取大，V2越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大。一般取V2Vi min/1.1,I2IO max。3 3、整流二极管及滤波电容整流二极管及滤波电容 整流二极管D2的反向击穿电压VRM应满足VRM V2，其额定工作电流应满足 IFIo max。滤波电容C可由下式估算：.（2-1）式中，为稳压器输入端纹波电压的峰-峰值；t为电容C的放电时间，t=T/2=0.01s;Ic为电容C的放电电流，可取Ic=Io max，滤波电容C的耐压值应大于 V2。4.选集成稳压器，确定电路形式 选可调式三端稳压器CW317(实际制作中用LM

10、317代替)，其特性参数 Vo=+1.2V+37V,Io max=1.5A，最小输入、输出压差(Vi-Vo)min=3V，最大输入、输出压差(Vi-Vo)max=40V。组成的稳压电源电路如图1.5.2所示。又Vo=1.25(1+RP1/R1)，取R1=220，则RP1 min=336，RP1 max=1.49k，故取为5k的高精密线绕可调电位器。5 5、选电源变压器选电源变压器 输入电压Vi的范围为 Vo max+(Vi-Vo)minViVo max+(Vi-Vo)max .（2-2）9V+3VVi3V+40V .（2-3）12VVi43V .（2-4）副边电压V2Vi min/1.1=12

11、/1.1V，取V2=11V，副边电流I2Io max=0.8A，取I2=1A。则变压器副边输出功率P2I2V2=11W。由表1.4.1可得变压器的效率0.7，则原边输入功率P1P2/0.7=15.7W。为留有余地，选功率为20W的电源变压器。6 6、选整流二极管及滤波电容选整流二极管及滤波电容 整流二极管D选1N4001，其极限参数为VRM50V，IF=1A。满足，IF=Io max 的条件。滤波电容C可由纹波电压 和稳压系数Sv来确定。已知，Vo=9V，Vi=12V，=5mA，Sv=310-3，则可得稳压器的输入电压的变化量 .（2-5）则滤波电容 .（2-6）电容C的耐压应大于。故取2只2

12、200F/25V的电容相并联。7 7、稳压直流电源的设计实验电路稳压直流电源的设计实验电路图图2.2.12.2.1直流稳压电源输出最小电压以及最小电流直流稳压电源输出最小电压以及最小电流图图2.2.22.2.2直流稳压电源输出最大电压以及最大电流直流稳压电源输出最大电压以及最大电流三、设计课题硬件系统的设计1 1、设计课题电路原理图、设计课题电路原理图、PCBPCB图图2 2、设计课题元器件清单设计课题元器件清单Company LogoCompany Logo 图图3.1.13.1.1直流稳压电源原理图直流稳压电源原理图 图图3.1.23.1.2直流稳压电源直流稳压电源PCBPCB图图直流稳压

13、电源元件清单直流稳压电源元件清单名称型号规格数量变压器NLT_PQ_4_20w1整流电桥1B4B421正负电容2200uf/25v2正负电容1uf/25v1正负电容10uf/25v1电容0.1uf1线绕可调电位器5k1电阻2201电阻201二极管1n40072可调式三端稳压器LM3171四、设计结论、误差分析1 1、设计课题的设计结论及使用说明设计课题的设计结论及使用说明2 2、设计课题的硬件调试设计课题的硬件调试3 3、设计课题的误差分析设计课题的误差分析4 4、设计体会设计体会Company LogoCompany Logo 本直流稳压电源是根据模拟电子技术的本直流稳压电源是根据模拟电子技

14、术的知识设计而成，用来测量直流电压，测量范知识设计而成，用来测量直流电压，测量范围为围为+3V+9V+3V+9V（理论值）（理论值）,仿真值为仿真值为1.257V21.392V,1.257V21.392V,实物为实物为 1.5V1.5V16.5V16.5V连续可调。该直流稳压是一种当电网电连续可调。该直流稳压是一种当电网电压波动或温度负载改变时，能保证输出电压压波动或温度负载改变时，能保证输出电压基本不变的电源。基本不变的电源。先装集成稳压电路，再装整流滤波电路，先装集成稳压电路，再装整流滤波电路，最后安装变压器。安装一级测试一级。对于最后安装变压器。安装一级测试一级。对于稳压电路则主要测试集

15、成稳压器是否能正常稳压电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作。其输入端加直流电压工作。其输入端加直流电压Vi12VVi12V，调节，调节RP1RP1，输出电压，输出电压VoVo随之变化，说明稳压电路随之变化，说明稳压电路正常工作。整流滤波电路主要是检查整流二正常工作。整流滤波电路主要是检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。接入电源变压器，整流输出电压反向电阻。接入电源变压器，整流输出电压ViVi应为正。断开交流电源，将整流滤波电路应为正。断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路相连接，再接通电源，输出电压与稳压电路相连接，再接通电源，输出

16、电压VoVo为规定值，说明各级电路均正常工作，可为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行各项性能指标的测试。以进行各项性能指标的测试。本课程设计的主要误差来源：本课程设计的主要误差来源：1 1、元件的选择，标称阻值的电阻和实际实际的元件的选择，标称阻值的电阻和实际实际的电路中的值有各种不同程度的误差；电路中的值有各种不同程度的误差；2 2、实际电路中由于接线和焊点存在不同程度的实际电路中由于接线和焊点存在不同程度的电阻，从而影响到整个电路的输出；电阻，从而影响到整个电路的输出；3 3、变压器的输出电压和理论值存在误差。变压器的输出电压和理论值存在误差。1 1、设计过程中的注意事项设计过程中的

17、注意事项 （1）焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。（2）测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。（3）注意LM317芯片的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。（4）按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。2 2、本设计的重点难点以及精妙之处本设计的重点难点以及精妙之处 （1）本实验运用几个典型的电路，包括典型的电桥整流滤波电路，典型的可调式三端稳压电路两个典型的应用，结合二极管和电容的特性，合理的变交流为直流，并连续可调。（2）本设计其精妙之处就是无论负载如何改变都能稳定的输出固定范围的直流电压值，并巧妙的运用一个高精度

18、的线绕式电位器实现电压电流的同时可调。（3）本设计看似元器件数量少，线路精简，却涵盖了很丰富的知识面，涉及到了模电中关于二极管，以及一些典型电路的综合应用。（4）本设计的不足之处主要在于输出电压的可调节围有限，且输出电流值很小，当电流超过1A后电路就很可能会烧坏。为了确保安全，应该在电桥前面串联一个保护电路，即在变压器的副边串联一个保险丝，确保其他元件的安全，另外，应给在lm317上加上适当大小的散热片，避免因为温度过高而烧毁。3 3、本设计心得体会本设计心得体会 通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手

19、能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。万事开头难，首次接触课程设计从对multisim的熟悉操作，到不断学习protel 99，不断的仿真，不断的测试，不断的修改自己的设计，不断的查看参考文献，直到完成原理图，完成pcb图为止才觉得有一点点成就感，但是在后期的制板和焊接到测试的漫长过程中，各种挑战，各种新知识，各种意志的考研，直到最后测试成功为止。在本次课程设计过程中一路走来其实重要的不是我们有多成功或者多失败，重要

20、的是经验的积累，重要的是对整个流程的熟悉，重要的是信息的收集和合理运用，考察的是一个人的综合素质，锻炼的是综合能力。在这次课程设计后我对自己的动手能力更加有信心。由于时间有限和个人能力的不足，对电路的设计不够完善，但是在以后的时间里我继续学习以来提高自己对知识的理解和应用。参考文献1电工学简明教程（第二版）高等教育出版 社2009年版 秦曾煌主编2电子电路设计中国计量出版社2005年版 赵家贵主编3稳定电源实用手册北京:电子工业出版社 1994 曲学基、王增福主编4电子电路设计中国计量出版社 2005年版 赵家贵主编5电子技术基础（第四版）高等教育出版社 1999年版 康华光主编此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢