连续输出的直流稳压电源资料

第1页共16页模拟电子技术课程设计连续输出的直流稳压电源班级：姓名：学号：完成日期：2014年7月4日第2页共16页摘要随着科学技术的发展，先进我们已经离不开电力。直流稳压电源在我们的生活方方面面起着很大的作用。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，要通过一系列的变化把它变成我们所需范围的直流，需要经过一系列的变化。直流电源一半包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路。电网提供的交流电一般为220V（或380V），而要使得一般的电子设备使用，常常需要将电网电压先经过电源变压器变换的二次电压。经过整流电路，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压，此时的脉动电压含有很大的脉动成分。此时要想把脉动电压变成比较平滑的直流电压就需要滤波器的作用。通过由电容、电感等储能元件的作用，而后接入稳压电路是输出电压更加稳定。稳压电路主要通过稳压二极管或稳压器，保证输出的电压达到所需要的范围。稳压管作为一个二极管，要工作在反向击穿区，所以要处于反相接法。本次的模拟电路课程设计设计的是一个连续输出可调的直流稳压电源。与一般输出电压值固定的直流稳压电源相比的优点是允许输出电压在一定范围内进行调节。这种调节是通过改变采样电阻中的电位器来实现的。此次设计总共有五个阶段：设计电路图、仿真模拟、采购物品、焊接电路、实验检验。通过知识的运用和实际操作，既锻炼了脑力，又锻炼了我们的动手能力，对自己是一个很大的提升。第3页共16页目录一、设计要求…………………….……………………………3二、整体设计方案…………………….…………………………3三、实验设备及元件…………………….………………………11四、心得体会…………………….………………………………15五、课程设计评分标准…………………….………………………16六、附录…………………….…………………………………16七、参考文献…………………….………………………………16一、设计要求：第4页共16页输出电压6~9V最大输出电流I=500（mA）二、整体设计方案直流电源一半包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路。如上图所示：电网提供的220V大交流电，经过电源变压器变换的二次电压成为了幅度比较小的正弦电压。经过整流电路，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压，此时的脉动电压含有很大的脉动成分。此时要想把脉动电压变成比较平滑的直流电压就需要滤波器的作用。通过由电容、电感等储能元件的作用，而后接入稳压电路是输出电压更加稳定。稳压电路主要通过稳压二极管或稳压器，保证输出的电压达到所需要的范围。稳压管作为一个二极管，要工作在反向击穿区，所以要处于反相接法。整流电路是利用了二极管的单向导电性，将二级管组成整流电路，将交流电压变换为单向脉动电路。在小功率直流电源中经常采用单项半波、单项全波和单相桥式整流电路。滤波电路主要有电容滤波和电感滤波,两者相比电容滤波电路主要适用于小电流负载，电感滤波电路主要适用于大电流负载电路。在此次的课程设计中，主要是使用小电流的负载，所以选择电容滤波电路。将电容与负载并联，将使得负载两端的电压波形比较平滑。第5页共16页上面两图分别为单相半波整流电路和和单相桥式整流电路。通过对比，单相桥式整流电路更符合要求。在变压器次级电压u2为正的半个周期内（如图1（a）中所示上正下负），二极管导通，在RL上得到一个极性为上正下负的电压；而在u2为负的半个周期内，二极管反向偏置，电流基本上等于0。所以在负载上的电压2U的极性是单方向的（如图1（b）所示）。正半周内Uo=U2，Ud=0；负半周内Uo=0。Ud=U2。由此可见，由于二极管的单向导电作用，把变压器次级的交流电压变换为单向脉动电压，达到了整流的目的。其优点是结构简单，使用的元件少，但也有明显的缺点：输出电压脉动大，直流成分比较低；变压器有半个周期不导电，利用率低；变压器含有直流部分，容易饱和。只能用于输出功率较小，负载要求不高的场合。全波是利用具有中心抽头的变压器与两个二极管配合，使两个二极管在正、负半周轮流导电，而且二者流过RL的电流保持同一方向，从而使正、负半周在负载上均有输出电压。电路如图2（a）所示。正半周内D1导通，D2截止，在负载RL上得到的电压极性为上正下负；负半周内，D1截止，D2导通，在负载上得到的电压仍为上正下负，与正半周相同。全波整流波形如图2（b）。全波整流的输出电压时半波整流的两倍，输出波形的脉动成分比半波整流时有所下降。全波整流电路在负半第6页共16页周时二极管承受的反向电压较高，其最大值等于222U，且电路中每个线圈只有一半时间通过电流，所以变压器利用率不高。滤波电容的选择：UO(AV)≈1.2U2RLC=(3~5）T/2调整管的选择：ICM=ILMAX+IRU(BR)CEO=1.1*√2U2PCM=(1.1*1.2U2-UOMIN)*(ILMAX+IR)该模块实现降低输出电压的脉动成分，尽量保留直流成分的功能。利用电容和电感的滤波作用达到降低交流保留直流成分的目的。利用电容的储能特性，使波形平滑，提高直流分量，减小输出波纹，从而成为相对平缓的直流电压。①加入滤波电容后，输出电压的直流成分提高，脉动成分减小。②电容滤波放电时间常数（）越大，放电过程越慢，输出直流电压越高，纹波越小，效果越好。为了获得较好的滤波效果，一般选择电容值满足LRC(3～5)/2T，此时，输出电压的平均值=1.2O2UU。③电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而减小，所以电容滤波适合于负载电流变化不大的场合。当RLC变化时，对经过整流滤波的电压也有一定的影响。第7页共16页电感滤波：T1NLT_PQ_4_10D11B4B421243R1U1U2L1Uo第8页共16页单相桥式整流电感滤波电路如图5，利用电感不能突变的特性，使输出电流波形平滑，从而使输出电压波形也平滑，提高直流分量，减小输出纹波。本实验电路：上图所示1B4B42为二极管接成的电桥形式，C3为滤波电容，LM7806KC稳压器为稳压系数为6V的稳压器，从而使得图中R4两端的电压保持不变的6V，通过改变电位器的阻值，使得输出电压的阻值在一定的范围内变化。Ｒ４/Ｕ１=Ｒ４+Ｒ１’/Ｕ０Ｕ０＝(Ｒ４+Ｒ１’/Ｒ４)Ｕ１Ｕ１=６ＶＵＯＭＩＮ=Ｕ１=６ＶＵＯＭＡＸ=(１+Ｒ１/Ｒ４)Ｕ１=９Ｖ所以此连续可调直流稳压电源的可调范围为6~9V第9页共16页如作图，仿真模拟时，变压器输出电压是10Ｖ，但是在检验电路板的时候，电路箱上的交流电压只有12V和15V，所以选用了12V的交流电压，但是并不影响实验。第10页共16页如上图，采样Ｗ７８００系列三端集成稳压器，其原理和本次课程设计相同第11页共16页三、实验设备及原件所用原件或工具个数Multisim仿真软件一套模拟电路实验箱一个焊接工具一套电线１米锡丝半米1B4B42电桥一个3.3mF330nF100nF电容各一个1KΩ电阻一个500Ω电位器一个LM7806KC稳压器一个电路板一个Multisim仿真软件：设计好电路图后，运用此软件进行仿真模拟，判断实验电路是否可行。在稳压器前和输出端加两个万用表，用万用表示数来判断是否正确。图片上述是最大输出电压，移第12页共16页动电位器，下图为最小输出电压。模拟电路实验箱：通过试验箱上输出的交流12V电压，来检验电路板的连接的正确与否。焊接工具：电烙铁镊子钳子（两个）螺丝刀（一字）螺丝刀（十字）剥线钳焊锡：成分的60％为锡，还掺有40％的铅。铅的作用是为了降低熔点，铅有毒，所以焊接时一定要通风，焊接完一定要洗手。电容：电容分为普通电容和电解电容。普通电容没有正负极之分，而在焊接电解电容时一定要注意正负极的连接以防电路损坏。解电容是电容的一种，介质有电解液，涂层有极性，分正负，不可接错。电容(Electriccapacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容第13页共16页使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。如上图为本次课程设计所使用的电容，左边两个橙色电容为普通电容，分别为330nF100nF。最右边的黑色电容为电解电容3.3mF，两个引脚的长度不同，长引脚边为正极，短引脚边为负极。电阻：本次使用的电阻有一千欧的电阻，还有一个五百欧的电位器。如上图，左边的三个引脚的为电位器，右边的为几种一般的电阻。LM7806KC稳压器：分为输入端输出端和接地端。样子与普通的三极管很像，如下图的稳压器是LM系列中的一种。左端为输入端，右端为输出端，中间为接地端。1B4B42电桥：由四个二级管组成，作图为其内部结构，右图为实际原件。第14页共16页1B4B42电桥有四个引脚，其中有一个长引脚为正极，与长引脚相对的为负极，其他两个引脚不分正负。接入时，一定要注意其接入方法。第15页共16页四、心得体会本次课程设计涉及到所学的电路及模拟电路知识。在学习方面，通过查阅书籍，网上资料等方法了解了相关的电路知识并巩固了所学的电子知识。通过仿真模拟，学会了使用Multisim仿真软件，通过在仿真工具上画电路图来检验所设计的电路图是否正确。这是一项新的技能和挑战。在实物制作过程中，通过对元件的选购了解了一些相关元件的性能、作用、价格以及购买地点等信息。例如在元件方面学习到色环电阻的计算、LM系列稳压器的性能原理、电容在电路中的作用等等。制作过程涉及到电焊、组装，进而强化了动手能力。最最重要的是要有耐心和细心。最开始焊接电路板的时候没有注意电解电容的正负极，把正负极焊反了，幸亏被老师发现了，不然我也会把电路板烧掉。把电路焊接完后，第一次检验电路焊接是否正确，把输入端与试验箱相接，结果用万用表测得输出端没有示数，无论我怎么改变滑动变阻器的阻值，结果都是零。一经检查才发现，电桥的输入输出端也没有接对。所以，要有细心，争取一开始就把电路接对，对每一个步骤都做到万无一失，以防发生错误，实验结果出不来就会耽误更多的时间来寻找错误，这岂不是得不偿失。焊电路板是个功夫活，绝对不能粗手粗脚的，那一些细小的零件一不小心就可能损坏。用电烙铁焊接时也要注意安全，以防被它烫到。总之，做事情我们要保持积极负责的态度，把自己该做的努力做好，不要懈怠。细心与耐心并进，这真是一个美好的体验。第16页共16页五、课程设计评分标准评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（5分）2.设计方案正确，具有可行性、创新性（15分）3.焊接良好、布线规则（10分）4.设计结果达到标准要求（25分）5.态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）6.设计报告规范化、分析、仿真、计算正确（30分）总分（100分）六、附录七、参考文献模拟电子技术基础模拟电路实验与课程设计