模电课程设计-串联型稳压直流电源设计

1模电课程设计报告串联型直流稳压电源班级：12级电子信息工程姓名学号：指导老师：日期：2014.3.22目录一．引言.................................................3二．设计题目.............................................3三．技术指标.............................................3四．设计要求.............................................4五、电路工作原理.........................................4六．总电路图.............................................6七．求解变量.............................................71.测量输出电压变化范围................................72．输出电阻的测量.....................................73.稳压系数测定........................................8八．安装、调试中遇到的问题，解决的方法及实验效果.........9（一）安装：..........................................9（二）调试............................................9（三）故障分析：.....................................10（四）实验效果：.....................................10九、电路性能指标测试结果及对成果的评价..................10十、收获与心得体会：....................................11十一、参考文献..........................................123一．引言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组成。变压器把高交流电变为需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本次设计主要采用串联型直流稳压电路，通过220V、50HZ交流电压经电源变压器降压后，通过桥式整流VD1—VD4整流成直流电再经过滤波电容平滑直流电，减少直流电纹波系数。最后，通过稳压器稳压，将输出电压稳定在9V～12V可调电压二．设计题目设计一台串联型直流稳压电源三．技术指标在输入电压220V50hz电压变化范围+/-10%条件下1、输出电压可调范围：+9~+12V可调2、最大输出电流：300mA3、测出设计电路的输出电阻（输入电压变化范围+/-10%下，满载）4、测出设计电路的稳压系数（最低输入电压下，满载），并将稳压系数减到最小。45、学习mutisim的电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真实验对设计的电路行进性能分析四．设计要求1、分析电路组成及工作原理；2、单元电路设计计算；3、采用分立元件电路；4、画出完整电路图；5、调试方法；6、小结与讨论。五、电路工作原理工作原理：单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电；整流后的电压脉动较大，需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电；滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行；将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化，从而提高设备的稳定性和可靠性，保障设备的正常使用；关于输出电压在不同档位之间的变换，可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换，电压在档位间的调节可以通过电位器来进行调节，从而实现对输出电压的调节。5（1）变压部分通过变压器即可实现（2）整流部分一般采用桥式整流，可采用4个整流二极管接成桥式，也可采用二极管整流桥堆。（3）滤波部分在输出电流不大的情况下一般采用电容滤波即可。图（1）直流稳压电源的方框图6（4）稳压部分由串联型稳压电路构成，采用恒流源电路作为放大管的集电极负并且采用了调整管过流保护电路，式稳压电路的性能得到提高。串联型稳压电路框图如下：六．总电路图图（4）串联型稳压电路的方框图++7V1220V50Hz0DegD11N4148D21N4148D41N4148D31N4148C122000uF-POLR16.2kQ12SD1861Q22N3903R2270R3200R4200R5200_LINKey=A50%C2220uFJ1Key=BR6100910111214XMM18T2TS_POWER_10_TO_134513D6BZV60-B9V170F11_AMP12七．求解变量1.测量输出电压变化范围①在电路空载的条件下，在输出端接电压表，用电压表测量电路的输出电压。②单击仿真开关，进行仿真分析。当电路处于稳态时，根据电压表的显示值，记录电路的输出电压。③调节电位器，观察输出电压的变化情况，记录输出电压的最大值和最小值。2．输出电阻的测量直流电源的输出电阻定义为：当输入电压不变时，由于负载变化引起的输出端直流电压变化量与输出电流变化量之比。8在如图所示直流稳压电源电路，在R6支路串入电流表。单击仿真开关进行分析，电位器R5在50%处，输入电压Vi=220v不变的情况下,在开关K断开时,记录输出电压Vout;然后在开关K闭合时,测量输出电压Vout1和输出电流Iout.输出电阻Ro=IoutVoutVout1在工程中也常常用IO从零变化到最大额定值时，输出电压的相对变化量来表征这一性能，称电流调整率。3.稳压系数测定稳压电源稳压系数Sr的定义:当负载不变时,输出直流电压Vo的相对变化量与输入直流电压Vi的相对变化量之比。该指标反映了电网电压波动的影响。所谓稳压电路的输入电压Vo是指整流滤波后的直流电压。由于工程上常常把电网电压波动±10%做为极限条件。因此，也有将此时的输出电压的相对变化做为衡量指标，称为电压调整率。保持负载电阻不变，调节稳压电路输入电压Vi,使输入电压在±10%的范围变化，观察输出电压波形，测试输出电压的变化值，计算出电路的稳定系数Sr。9八．安装、调试中遇到的问题，解决的方法及实验效果（一）安装：安装好后，首先检查电路的元件是否有装配错误，特别应检查晶体管、二极管、二极管及电解电容等元件的极性有无接反。再检查焊点有无漏焊、虚焊，特别应注意焊点之间或线路间有无短接，防止通电后由于某一部分的短路导致原器件损坏。（二）调试（1）调Rw1，看输出电压是否随之变化，变化正常则说明电路工作正常，否则，先排除故障再调试。（2）将输出电压调在额定值4.5V，然后改变Rl数值，使输出电流达到80mA,这时输出电压应基本不降低。当输出电流升高到100mA后，过流保护电路工作，是输出电压逐渐降低，起到限流保护作用。（3）将输入电压变化约5%或10%，这时输出电压应稳定在正常值。如稳定不良，则应检查取样电路，基准电路，输入电压及调整管，比较放大器等各级电压。比较放大器基极电位太高或太低将引起集电极电位太高或太低，这会造成稳定不良。原因可能是作基准电压用的二极管基准电压不对或取样电阻，微调电位器阻值不对或损坏。10（三）故障分析：（1）Vo=0,这是由于调整管T1截止或Vi不正常造成的。首先查整流滤波电路输出电压，如其不正常，则先检查和排除整流滤波电路故障；如其为正常值，则说明调整管或电路其他部分有故障。可断开T1基极，观察输出电压有无变化，如Vo升高接近Vi，则说明故障再比较放大级，检查T3是否损坏或断路，各点连接是否正确，找到故障并排除之。（2）Vo=V1左右时，说明调整管T1饱和，把T3集电极断开，如Vo降到0，表明调整级良好，故障出在比较放大级，检查比较放大部分，找到故障并排除之。如Vo仍不下降，表明故障在调整管部分，并找到故障并排除。（四）实验效果：实验效果跟理论计算和仿真有区别。尤其是第一次去实验室的时候，实验的结果很离谱，不过后来问了老师和找网上资料把问题化简了很多。最终结果还是有区别。不过我们已经算比较满意了。毕竟这是我们第一次做课程设计。我们相信下次会做的更好。九、电路性能指标测试结果及对成果的评价我们将所有的元器件安装完成后，必须仔细对照电路图检查线路是否正确，看有没有接错的地方。然后接通220V电源，按下11主电路开关SW1，用万用表检测输出端有无电压输出，若无电压输出，则检测输出端以前的电路每点的电位，找到电位异常的点后，可断开电源，仔细分析原因，检测此部位的元器件是否存在有虚焊的情况，用万用表的蜂鸣档检测是否有短路或是开路。对电路整体进行分析排查，看是否有元器件因为某点的短路而烧坏的，逐级进行。反复调试，直到找到原因所在。调试完成后，测试主电路的输出范围，是否满足8~15V这个档位。观察电主路输出电压实际值为多少，一般做出来之后范围在11~20V左右，在仔细分析产生误差的原因，可知由于取样电路的的阻值与理论计算值是存在一定的差异，可以对照原理图将取样部分的电阻R5、R6、R7、R8全都换成500Ω精密可调电阻，调动这些可调电阻，使其输出电压的范围在8~15V这个档位之间连续变化。这样，整个直流稳压电源就做好了。我对这次课程设计还是比较满意的。在做课程设计期间：我跟队友一起讨论，一起找资料。经过几个星期的设计及实验我们终于把它完成了。不过在电脑上仿真跟在实验室实际操作时很大区别。最后我们通过问老师和网上找资料把大部分问题的解决了。十、收获与心得体会：通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问12题的能力；也使我基本掌握了设计软件Multisim9的使用方法,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后还需多加练习，熟练掌握。这次课程设计也是一次理论联系实际的过程，在设计中遇到了许许多多的实际问题，在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果，这就需要我们在设计的过程中从实际出发，尽可能的考虑到实际情况。另外，在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题，解决问题。回顾本次课程设计，至今感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，使我懂得了理论和实际相结合的重要性，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，才能真正掌握知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力；我们相信有了这次课程设计的基础，下次可以完成的更好更有效率。十一、参考文献[1]童诗白、华成英.模拟电子技术基础（第四版）.北京:高等教育出版社，2006.[2]李震梅等主编.电子技术实验与课程设计.北京:机械工业出版社，2011.2.