模拟电子线路课程设计.pdf

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1、 欢迎下载 太原理工大学信息学院 模拟电子线路课程设计报告 设计题目：串联型直流稳压电源的设计与仿真（三档可调直流稳压电源的设计与仿真）专业班级：学号：同组人：欢迎下载 太原理工大学信息工程学院 课程设计任务书 专业班级 电科 1401 班 姓名 学号 设计周数 指导教师 设计题目 串联型直流稳压电源的设计及仿真（三档可调直流稳压电源的设计与仿真）设计任务及主要设计参数 1.设计任务：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。2.技术指标：输入交流电压：220V 输出直流电压：3-6V,6-9V,9-12V 设计要求及内容 1.按题目要求设计电路，

2、画出电路图，选择元器件的型号、标称值和额定值，并计算参数。2.仿真调试设计电路，拟定设计步骤测试设计指标，若测试结果不满足设计指标，需重新调整电路参数，使之达到设计指标要求。3.写出设计、调试、测试指标全过程的设计报告。4.总结完成对该设计题目的体会。主要参考资料 模拟电子线路课程设计指导书 模拟电子技术基础简明教程杨素行高等教育出版社 学生提交归档文件 按题目要求进行设计（总体方案设计、具体设计单元电路、元件参数选择、计算、电路仿真），写出设计报告，给出电路图及实验结果。指导教师签名：日期：欢迎下载 目录 一、设计内容.2 1.1 设计题目.2 1.2 设计目的.2 1.3 设计要求.2 1

3、.4 技术指标.2 1.5 内容摘要.2 二、电路原理图及原理图说明.2 2.1 电路原理图.3 2.2 电路各结构及功能.3 1.电源变压器.3 2.整流.3 3.电容滤波.3 4.基准电压.4 5.调整管.4 6.放大电路.4 7.采样电阻.4 三、电路参数计算、元件选择.4 3.1 确定次级电压.4 3.2 确定整流滤波电路参数.错误!未定义书签。3.3 电容的选取.4 3.4 调整管的选取.5 3.5 推动管的选取.错误!未定义书签。3.6 确定基准环节.5 3.7 确定采样电阻.5 四、电路仿真.6 4.1 仿真电路图.6 4.2 输出直流电压范围.6 4.3 稳压系数rS.13 五

4、、实验室电路实验.14 5.1 实验室所用电路.14 5.2 搭建电路.15 5.3 实验数据记录.16 七、课设总结.17 八、参考文献.17 欢迎下载 模拟电子线路课程设计 一、设计内容 1.1 设计题目 串联型直流稳压电源 1.2 设计目的 1、学习电子系统设计的一般方法。2、学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及三极管来设计直流稳压电源。3、掌握稳压电源的主要性能参数。4、掌握 Multisim 仿真软件的应用。5、掌握常用元器件的识别与测试。6、熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法。1.3 设计要求 1、稳压电路要加有放大环节以改善稳定性。2、输出电压在一定范围内连续可调。3、要加有

5、保护电路。1.4 技术指标 输入电压：220V/50Hz 输出直流电压：36V，69V，912V 可变输出电压 1.5 内容摘要 1、直流稳压电源是一种将 220V 的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、稳压四个环节完成。2、电网提供的交流电压一般是 220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首 先必须采用电源变压器将电网电压降低至所需要交流电压。3、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）。4、脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交 流成份滤掉，保留其直流成份。5、滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压

6、，便可得到基本不受外界影响 的稳定直流电压输出，供给负载RL。6、根据设计的电路图到实验室选择合适的元件进行试验。7、报告中给出电路原理图以及元件选择，最后给出元件参数以及参考 文献。二、电路原理图及原理图说明 欢迎下载 2.1 电路原理图 直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如图所示：根据以上给定的技术指标，设计直流稳压电源，确定整流滤波电路和稳压电 路两本部分的电路方案和元器件的参数，保证电源能正常工作。下图为仿真 电路图。串联型直流稳压电路原理图 2.2 电路各结构及功能 1.电源变压器 由于电网提供的交流电一般为220V（或 380V），而各种电子设备所需

7、要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的二次电压再去整流，滤波，和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。2.整流 本电路图采用单向桥式整流电路，有四个相同的二极管组成。整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正选交流电压整流为单方向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差的很远。3.电容滤波 欢迎下载 整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。4.基准电压 基准电压由稳压管2D提供，接在比较放大

8、器的发射极。稳压管和电阻4R组成稳压电路。由于所加负载的不同，负载会电阻发生变化，并且电网电压也会有上下波动，稳压电路可以保持输出电压的基本稳定。5.调整管 调整管由功率管1T和推动管2T组成，当输出电压OU发生波动时，调整管的集电极电压产生相应的变化，使输出电压基本保持稳定。6.放大电路 比较放大器4T的作用是将采样电阻送来的变化量进行放大，然后传送到调整管的基极。7.采样电阻 由电阻321,RRR组成，当输出电压发生变化时，采样电阻对变化量进行采样，并传送到放大电路的基极。8.过载保护 过载保护电路由三极管3T和电阻6R组成，其作用时防止电路中电流过大损坏电路。三、电路参数计算、元件选择

9、3.1 确定次级电压 由于要求调整管能够工作在饱和区，需满足 Uimin=Uomax+(3-8)V;在本设计中，Uomax=12V，所以在这里设置 Uimin=15V。inUIm为对应电网电压最低值（下降 10%）时的整流输出值，有桥式整 流的估算公式可得2OmaxIminU9.02.1U2.1U 可取 U2=12V 左右；则变压器变比为：n1/n2=220/12=18 3.2 电容的选取 CCVtIC，CI为滤波电容放电电流，一般可取最大负载电流 CV，为滤波电容上电压在平均值上下的波动量 在电容滤波电路中，电容放电的时间常数=RC 愈大，放电过程愈慢，则输出直流电压愈高，同时脉动成分也愈小

10、，即滤波效果愈好。所以应该选择大容 量的电容作为滤波电容。在这里我们选择470f 的大电容。选择耐压值应考虑电网电压最高，负载电流最小的最不利情况，即 欢迎下载 Ucmax=1.11.414U2=19V 1C可选耐压 19V 容量为 470F的电解电容 3.3 调整管的选取 考虑到电网电压波动到最高值，负载短路时，整流滤波输出电压全部加 在调整管两侧，则调整管应满足下列要求：VUUaxCEOBR22Im)(3.4 确定电阻 R1 基准电路支路中的电阻 R 的作用是保证稳压管的工作电流比较合适，通常使得稳压管中的电流略大于其最小参考电流值 Imin，在这里，根据稳压管的型号 05AZ2.2，1K

11、的电阻比较合适。3.5 确定采样电阻 1），当输出档为 3-6V 时：假定采样电阻中定值电阻 R3 为 3K左右，根据 ZOURRRRRU32321 当2R最小时，ZOURRRRU3321max （1）当2R最大时，ZOURRRRRU32321min （2）电路中，测得稳压管两端电压为2.2V 左右，运算时取2.2V。通过（1），（2）式可以求得，滑动变阻器 R4 为 3K，定值电阻 R2 为 3K 根据给定的技术指标，仿真时取：R4（滑动变阻器）=0.85K，R2=0.58K，R3=0.86K 2），当输出档为 6-9V 时：假定采样电阻中定值电阻 R7 为 1K左右，根据 ZOURRRRR

12、U32321 当2R最小时，ZOURRRRU3321max （3）当2R最大时，ZOURRRRRU32321min （4）电路中，测得稳压管两端电压为2.2V 左右，运算时取2.2V。通过（3），（4）式可以求得，滑动变阻器 R6 为 0.5K，定值电阻 R5 为 3K 根据给定的技术指标，仿真时取：R（滑动变阻器）=0.12K，R4=0.6K，R5=0.245K 欢迎下载 3），当输出档为 9-12V 时：假定采样电阻中定值电阻 R10 为 1K左右，根据 ZOURRRRRU32321 当2R最小时，ZOURRRRU3321max （5）当2R最大时，ZOURRRRRU32321min （6

13、）电路中，测得稳压管两端电压为2.2V 左右，运算时取2.2V。通过（5），（6）式可以求得，滑动变阻器 R9 为 0.333K，定值电阻 R8 为4.67K 根据给定的技术指标，仿真时取：R9（滑动变阻器）=0.09K，R8=0.27K，R6=1.05K 3.6 确定比较放大器 在本实验中根据输出的电压，选择放大器型号为：NJM2904M 四、电路仿真 4.1 仿真电路图 图 1 直流稳压电源仿真图 4.2 输出直流电压范围 1）变压器变压电路图及波形：欢迎下载 图 2 变压器变压电路图 图 3 变压器变压后波形图 2）桥式整流电路 欢迎下载 图 4 桥式电路整流电路图 桥式整流电路整流后:

14、图 5 桥式电路整流后波形图 3）电容滤波后：欢迎下载 图 6 滤波电路图 图 7 滤波后波形图 4):1.当闭合开关 1，此时输出电压为 36V：当滑动变阻器最大时（图中为 100），输出电压有最小值 Uomin=3.058V，当滑动变阻器最小时(途中为 0)，输出电压有最大值 Uomax=6.078V。仿真结果如图：欢迎下载 图 8 3-6V 档最小电压图 图 6 3-6V 档最大电压图 2.当闭合开关 2，此时输出电压为 69V：当滑动变阻器最大时（图中为 100），输出电压有最小值 Uomin=6.035V，当滑动变阻器最小时(途中为 0)，输出电压有最大值 Uomax=8.989V。

15、仿真结果如图：欢迎下载 图 7 6-9V 档最小电压图 图 8 6-9V 档最大电压图 3.当闭合开关 3，此时输出电压为 912V：当滑动变阻器最大时（图中为 100），输出电压有最小值 Uomin=8.938V，当滑动变阻器最小时(途中为 0)，输出电压有最大值 Uomax=11.914V。仿真结果如图：欢迎下载 图 9 9-12V 档最小电压图 图 10 9-12V 档最大电压图 4.当接负载 RL=1K-10K，测量输出电压（以 9-12V 为例）打开开关 1：当 RL=2.5K，此时，Uomin=8.938 V，仿真结果：欢迎下载 当 RL=8K，此时，Uomin=8.935V 仿真

16、结果：可见当负载变化时输出电压较稳定。4.3 稳压系数rS 电网电压 220V 时，2R取最大值，电网电压 220V 时，输出电压 Uo=3.058V。仿真结果：欢迎下载 电网电压 250V 时，输出电压 Uo=3.088V。仿真结果：则稳压系数 Sr=(Uo/Uo)/(Ui/Ui)=(-(3.058-3.088)/3.058)V/(250-220)/220)V=7.20%。可见，电路的输出电压较稳定，随输入电压变化较小。五、实验室电路实验 5.1 实验室所用电路 欢迎下载 5.2 搭建电路 实验器材：220V 交流电源，变压器，二极管，调整管 3DD15，电阻 100,1k ,电容 0.01

17、F，2200F,三极管 9013，稳压管 DW，电位器，若干导线，万用表。实验所用电路 欢迎下载 5.3 实验数据记录 调整电位器2R时，最大输出电压为 Uomax=22.5V 最小输出电压为 Uomin=17.5V 不带负载时的输出电压 欢迎下载 带负载时的输出电压 电路工作时两个三极管的各极电压 e b c T1(v)22.7 23.3 23.5 T2(v)5.8 6.7 23.3 根据实验数据显示，电路输出电压连续可调，符合所要求的技术指标。七、课设总结 课程设计使我们能够对所学知识学以致用，并且能够去根据实际问题找出解决方案，这是很宝贵的经验。通过这次实验：得出了以下结论：1.串联型直

18、流稳压电源包括变压，整流，滤波，稳压四个部分构成。2.设计中要注意使调整管正常工作。3.实际情况中稳压管的稳压值只在标值附近。而且，通过仿真实验可以发现，滤波电容越大，不仅使得输出电压脉动成分小，更加接近直流。而且，选择大的滤波电容，使得稳压管两端的稳压值与理论值越接近。4.在仿真电路中当改变输入电压或者外接负载电阻的时候，输出电压只发生很小的变化。说明理想情况下输出的电压是稳定的。但搭建的实际电路时，当外接负载电阻的时候，输出电压会有较大的变化。5.当电路发生故障时首先要看稳压管两端电压是否正常。在课程设计实践的过程中，锻炼了我查阅资料、选取设计方案和模拟电路理论设计的能力，也培养了我实验和调试的能力。最后，在与同组人进行讨论的过程中，我明白了团队合作的重要性，学会了如何与人合作，以达到相互学习，相互提高的目的。八、参考文献 欢迎下载 1、模拟电子技术基础简明教程（第三版），杨素行主编，清华大学电子学教研组编，高等教育出版社。2、电子线路设计实验测试（第三版），谢子美主编，华中科技大学出版社 3、电子技术常用器件手册