直流稳压电源的设计和图像

模拟电子实验设计——设计一个集成直流稳压电源1.设计指标及要求：1.1实验指标：（1）要求输出电压Vo=+3V—+9V（即输出电压可调范围应包含+3V—+9V）；（2）稳压系数Sv≦3×10-3，纹波电压Vop—p≦5Mv。1.2实验中注意事项：（1）变压器直接接220V电源，须注意安全；（2）在面包板上连接已设计好的电路时确认二极管及电容的正负极连接正确。（3）选择合适的实验器材，避免不必要的损坏或浪费2.设计方案：实验中首先用变压器将220V交流电压转换为15V交流电压，其次用整流二极管将已变换的交流电压转换为直流电压，用滤波电容减小输出的纹波电压。实验所需器材见表2-1：名称变压器稳压器2200uf/50v电容0.1uf电容0.1uf电容1uf电容10uf电容二极管1N4007可变电阻18欧电阻240欧电阻导线数量11211114111若干2.1选集成稳压器，确定电路形式：选可调式三端稳压器CW317（如图2-1所示），CW317系列稳压器能输出连续可调的正电压，其特性参数VO=+1.2V—+37V，IOMAX=1.5A，最小输入、输出电压差（VI-VO）min=3V,最大输入、输出电压差（VI-VO）max=40V。集成稳压器的输出电压Uo与稳压电源的输出电压相同。组成的稳压电源如图2-2所示，稳压器内部含有过流、过热保护电路，R1与Rp电压输出调节电路，输出电压Vo≈1.25（1+Rp/R1）R1的值为120欧—240欧，流经R1的泄放电流为5mA—10mA。Rp为精密可调电位器，电容C2与Rp并联组成滤波电路，以减小输出的纹波电压。图2-1cw317管脚图图2-2稳压电路图2.2选电源变压器、整流二极管及滤波电容：选用功率为20W的变压器，整流二极管选用1N4007,将交流电压u1变成脉动的直流电D1D1N4148D2D1N4148D3D1N4148D4D1N4148C12200ufR1600R26.2kR3460R4300R5300D5D1N750R61kQ2Q2N3904Q3Q2N3904U1uA741+3-2V+7V-4OUT6OS11OS25R71KSET=0.5D6D1N750ViQ4Q2N3906VVC250ufVOV1FREQ=50VAMPL=28VOFF=00压，在经过滤波电容滤除纹波，滤波电容C可由纹波电压Vop—p，和稳压系数Sv来确定，本实验中采用2只2200μF/25V的电容并联。如图2-3所示，通过桥式整流电路整流前后电压、电流波形图如图2-4所示。图2-3整流电路图2-4整流前后波形图2.3电路安装与测试：首先在变压器的副边接入保险丝，以防电路短路损坏变压器或其他器件。先安装集成稳压电路，再安装整流滤波电路，最后安装变压器，（注意：安装过程中应当安装一级测一级，以便及时发现问题及时解决）。对于稳压电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作，其输入端加适当的直流电压，调节可变电阻器RP1，输出电压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极管是否接反，安装前用万用表测试其正、反电阻。接入电源变压器，整流输出电压VI应为正。断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路相连，再接通电源，输出电压Vo为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行各项指标的测试。3.电路的工作原理：直流稳压电源电路的设计目的是在电路输出端要输出直流电压及电流，电路的输入端接入220V交流电，由变压器完成将有效值为220V的交流电压转换为有效值为15V左右的电路输入端的电压。其次，利用单向桥式整流电路完成将交流电转换为直流电，完成这一任务主要是依靠二极管的单向导电作用，四只二极管接成电桥的形式，把输入的正弦电压通过整流变为单方向的全波脉动电压。之后通过滤波电路来滤除纹波电压，再经过可调稳压电路最后从输出端可以得到变化范围包含Vo=+3V—+9V的输出电压。电路工作原理的分布电路图参照实验报告内容“2.1设计方案”。完整集成直流稳压电源电路原理图如图3-1所示。图3-1集成直流稳压电源电路原理图4.实验功能测试及实验结果：4.1试验功能测试：（1）输出电压：直流稳压电源的输出电压Vo接负载电阻，输入端接220V的交流电压，用万用表测量输出电压Vo，调节滑动变阻器，观察Vo的变化范围。纹波电压：叠加在输出电压Vo上的交流分量通常为mV级，测试时可以将其放大后用示波器观察其峰-峰值Vop—p，也可用交流电压表测量其有效值，但是应注意，由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。稳压系数：在负载电流Io以及实验环境温度T不变的情况下，输入电压的变化引起输出电压的相对变化，把整流过后得到的输入电压先后增大、减小10%，得到△Vi与此同时认真观察输出电压Vo得到△Vo，然后通过公式（1）即得到稳压系数Sv常数常数TIoViViVoVoSv公式（1）4.2实验测试结果：测试结果见表4-1：输出电压Vo纹波电压VOP—P稳压系数SvVi=20.01V△Vi=4.00VVo=9.320V△Vo=0.002V1.6V—22.4V3mV1.07×1043×103表4-15.工作总结及心得体会模电实验，我们组首先做的事直流稳压电源，在此之前已经听其他专业做过这实验的同学说这个实验比较麻烦：在面包板上连线很简单，但是调试电路的时候就非常让人头痛了。果然是这样，实验中经常出现整流二极管发热的现象，超过其耐压值后很容易烧掉，最后把变压器接地端连地，撤掉两个二极管后解决了这个问题。此外如果2200uf/50v电容正负极接反了就会导致电容烧掉，爆炸的时候就像过年一样…直到实验的第三天才把电路调试到最佳状态。虽然这个实验是一个很简单的基础性实验，但是只有真正动手做了才会感觉实际电路和原理电路是有很大差别的，亲自动手操作之后，就会慢慢学会分步骤的检查电路中出现的问题，比起看书上画好的电路图理解模电基础原理印象要深刻很多。6.参考文献[1]谢自美《电子线路设计·实验·测试（第三版）》华中科技大学D1D1N4148D2D1N4148D3D1N4148D4D1N4148C12200ufR1600R26.2kR3460R4300R5300D5D1N750R61kQ2Q2N3904Q3Q2N3904U1uA741+3-2V+7V-4OUT6OS11OS25R71KSET=0.5D6D1N750ViQ4Q2N3906VVC250ufVOV1FREQ=50VAMPL=28VOFF=00模拟电子线路EDA设计设计一个串联式直流稳压电源【Pspice】一、设计要求：1.输出电压Vo=+3V—+9V（即输出电压可调范围应包含+3V—+9V）2.稳压系数Sv≦3×10-3二、总体方案讨论：串联式直流稳压电源的功能是将可变的交流电压转换为稳定的直流电压，以供相关工作的需要。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，本实验采用串联式直流稳压电路的设计方案，它的优点是结构简单,无众多的元器件,可靠性高。三、电路原理图如图1所示：图1电路原理图四、各元件参数计算：根据《电子设计自动化——电路仿真与PCB设计》第67-68页对电路元件的选择：信号源：VOFF=0，VAMPL=28V，FREQ=50HZ；电容C1：2000uf，C2：50uf；电阻R1：600欧，R2：6.2K欧，R3：460欧，R4：300欧，R5：300欧。五、PSpice仿真：Time0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100msV(VI)V(VO)0V10V20V30V5.2595m,9.3278)(6.1054m,9.3279)(15.504m,9.3280)(5.0837m,9.3278)5.2595m,18.001)(14.502m,22.000)(6.1054m,20.001)1、瞬态分析：设置如图2所示。图2瞬态分析设置2、扫描分析：设置如图3所示。图3扫描仿真图3、指标验证已知稳压系数公式：常数常数TIoViViVoVoSv公式（1）以及从图3中所标数据得到：表2-14、在仿真过程中的注意事项：Pspice是一款很好用的电路仿真软件，其功能比较强大，具备很多常见电路实验中所要用到的器件，对于帮助同学理解实验有很大的作用，并且能够细化实验的步骤，以及把动手操作中出现的电路误差及器件之间的相互干扰排除在外，能够十分理想的描述出电路的仿真效果，波形图精准、直观。由于以前使用Pspice的频率较少，本次试验开始的时候，在同学的相互指点以及老师的帮助下，我慢慢的摸索着画图、仿真、标坐标数据。再用这款软件做直流电源仿真效果图的时，绘制电路时运放uA741的端口7要接电源的正极，端口4要接电源的负极，不能弄混。电路绘制完成之后，要注意在电路需要测的部分加上“探针”，否则仿真时候波形不会输出；此外，应当注意“Startsavingdataafter”这一项最好设为“0”，以便能够观察直流稳压电源的输入、输出电压从零时刻时起的变化情况。参考文献：1·《电子设计自动化教程》合工大计算机与信息学院2·谢自美《电子线路设计·实验·测试（第三版）》华中科技大学电压ViVi’Vi”△ViVoVo’Vo”△VoSv数值单位：伏20.00118.00122.0003.9999.32799.32809.32780.00021.07×104模拟电子线路EDA设计设计一个直流稳压电源【Protel】一、设计要求：（1）利用Protel软件，绘制直流稳压电源的原理图；（2）绘制pcb仿真电路，并观察其3D效果图。二、电路图设计及效果（1）直流稳压电源原理电路如图1图1直流稳压电源Protel原理图电路图中各元件的清单见表1元件符号元件库名称元件库中名称封装名（Footprint）电阻MiscellaneousDevices.libRES2AXIAL0.4可调电阻MiscellaneousDevices.libPOT2VR4电容MiscellaneousDevices.libCAPPAD0.3运算放大器ProtelDOSSchematicOperationalAmplifier.libLM124741DIP14DIP8接口MiscellaneousDevices.libCON2SIP2表1电路图中各元件的清单(2)PCB仿真电路如图2所示图2直流稳压电源PCB仿真电路【注】绘制PCB仿真电路时要注意以下几点：a．将电路中的各元件摆放整齐，避免凌乱。b．注意节省电路板面积，要考虑到实际生产电路时节省材料。c．设计线路布局时，应将线布在元件之下，这一点在Design菜单栏下的Options选项中可以完成。d．适当设置线路的宽度，在Design菜单栏下的Rules选项中可以完成。