设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路

1课题名称：串联型连续可调直流稳压正电源电路所在院系：机械电子工程学院_班级：学号：姓名：指导老师：时间：2模拟电子技术课程设计任务书班级：姓名：指导老师：2015年4月5日设计题目：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路设计任务设计任务和要求①输出直流电压1.5∽10V可调；②输出电流IOm=300mA；（有电流扩展功能）③稳压系数Sr≤0.05；④具有过流保护功能。设计要求1.调研、查找并收集资料。2.总体设计。3.硬件设计:：用A4纸画出硬件的接线图。4.撰写设计说明书（字数约2500字左右）。5.参考资料目录参考资料1、《电工电子实践指导》（第二版），王港元主编，江西科学技术出版社（2005）2、《电子线路设计、实验、测试》（第二版），谢自美主编，华中理工大学出版社（2000）3、《电子线路设计应用手册》，张友汉主编，福建科学技术出版社（2000）4、《555集成电路实用大全》，郝鸿安等主编，上海科学普及出版社5、《电子技术基础实验研究与设计》，陈兆仁主编，电子工业出版社（2000）6、《毕满清主编，电子技术实验与课程设计》，机械工业出版社。7、《用万用表检测电子元器件》，杜龙林编，辽宁科学技术出版社（2001）8、《新型集成电路的应用》，梁宗善，华中理工大学出版社（2001）9、《新颖实用电子设计与制作》，杨振江等编，西安电子科大出版社（2000）。教研室主任签字：年月日3目录引言………………………………………………………………4第一章方案设计………………………………………………5第二章总体电路设计…………………………………………7第三章总体电路的功能和性能验证…………………………9第四章课程设计总结…………………………………………13附表元件清单………………………………………………14附录参考文献………………………………………………154引言随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。我们做为21世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学会，更应该将其应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。电子课程设计是电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收了所学的知识。目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。本次设计的题目为设计一串联型可调两路直流稳压正电源：先是经过家用交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。在LM7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样输出的电压就可以在5~12V范围内可调。经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型两路输出直流稳压输出正电源电路。5第一章方案设计设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路一、设计任务与要求(1)一路输出直流电压12V；另一路输出5—12V连续可调直流稳压电源。(2)输出电流IOm=300mA；(3)稳压系数Sr≤0.05；(4)具有过流保护功能二、设计方案直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是：输出电压的幅值稳定，平滑，变换频率高，负载能力强，温度稳定性好。（1）整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电a、半波整流其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路.U0=tdu0021=tdtu02sin221=2U2=0.45U2b、桥式整流然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小、见笑了输出电压的脉动等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。6（2）滤波电路：经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直流电源，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量，使之波形变得平滑，接近理想的的直流电源。所以可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。（3）稳压电路：由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。如图就是由桥堆和电容组成的整流滤波电路当交流电电流流过桥堆时，负方向的电流改变方向，以正方向的形式从桥堆中流出，从而形成如图中的绿色部分的电流。当这种电流经过电容的滤波效果就形成了较为平滑的直流电流。7第二章总体电路设计1.实验电路原理输入220V交流电压三端稳压器电容器滤波桥墩整流输出直流5~12V输出直流12V82.设计的实验电路9第三章总体电路的功能参数和性能验证一、电路工作原理当220交流电经变压器产生低压交流电时，电流信号经过桥堆时产生单向脉动电压，然后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电压，最后经过LM7812的稳压作用输出固定的直流电压12V，所以可以借鉴这的电压，产生一组固定的电压12V，另一组可调式电压可由电阻与电位器组成的电路得到范围为5-12的电压。二、元件参数的计算由《模拟电路基础教程》可知，W7812的输入有效值电压U3=19V，而经过电容的滤波效应，所以在经过桥堆之前的电压U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出变压器的匝数比N1:N2约为220/15.83/1.414约为10:1。电容C1的选择，因为C1为滤波电容，从理论上来讲，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑，平均值越高。但在实际上，电容的容量越大，不但体积越大，而却会使整流二极管流过的冲击电流更大。根据参考文献，可选择电容C1470uf。电容C2用于抵消长线传输而引起的电感，其容量可选择在1uF以下，故选择C20.1uF;电容C3改善负载的瞬态响应，其容量可选1uF及以下。但若C3大，则会在稳压器输入端断开时，C3通过稳压器放电，所以选择C3=0.1uF。同理可选择C4=1uF。由于实验要求输出电流IOm=200mA，所亦可根据固定端的电压可确定R3=12/0.2Ω=60Ω，根据稳压器输出端与公共端电流恒定不变电流I=12/60=0.2A，设计要求的电压范围，当R2接入组织为0时，I*R1=5，可以算出R1的阻值，当R2输入最大阻值时，有（R1+R2）=12，以及根据仿真结果可以精确算出电阻R1=24Ω，以及电位器R2阻值的组织范围为0—34Ω。10三、实验仿真电路图验证(a)图中波形为可调时的最小电压为5V（此时开关不闭合）11（b）图中波形为可调时候的最大电压12V（开关不闭合）12（c）图中是固定输出的直流电压为5V（开关闭合）13图5-3第四章课程设计总结结论与心得：一个学期结束了，在上了这么久的《模拟电子技术基础课程》，在这个课程设计中，我发现了许多的问题。发现自己对模拟电子这门课还存在很多的不足之处，理论知识的理解不是很深。通过对该电路的设计、调试，使我学会运用了用选择器整流二极管、滤波器、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。使我有效的结合所学知识，把理论应用于实际。然而在调试过程我们没有充分的考虑输入电压达不到要求，从而导致调试结果与理论只有一定差距。盲目地从电路中找错误，浪费许多时间。这使我懂得要如何分析错误来源，使我更加快速而精准的找出错误所在的地方。以后要自己更加细心。在这次课设中充分锻炼了自己的动手能力，熟练掌握了焊接技术。学会了如何查找资料是自己的设计达到合理的要求。虽然在在设计过程遇到一些困难，但是经过自己查阅的资料和老师细心的指导，是我们克服种种困难，终于在最后把这个串联二路输出直流稳压电源设计出来了。并通过此吃课程设计任务是我们加深了对桥堆整流电路，电容滤波电路的了解。14（附表）电子元件清单元件名称型号及数量桥堆3N2471个电容2个0.1uF1个1uF1个470uF电阻1个24Ω1个60Ω电位器1个34Ω三端稳压器LM7812KC1个开关单刀1个15（附录）参考文献1、华成英《模拟电子技术基本教程》2、熊伟侯传教梁青孟涛编著《MuItisim7电路设计及仿真应用》著3、高吉祥《电子技术基础实验与课程设计》（第二版）4、南航航空大学《电子实践技术2》5、谢自美《电子线路设计、课题、测试》（第二版）