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电源设计

课程设计说明书

课程设计名称：

模拟电子技术实践

课程设计题目：

串联型连续可调直流稳压正电源

学院名称：

信息工程学院

专业：

电子信息科学与技术班级：

学号：

姓名：

评分：

教师：

2012年3月12日

摘要

当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何的电子设备都有一个共同的电路——电源电路。

大到超级计算机，小道袖珍计算器，所有的电子设备都要在电源电路的支持下正常工作。

当然这些电源的复杂度千差万别。

电源电路是一切电子设备的基础。

没有电源电路就没有如此多的电子设备，我们的生活就没有这么丰富多彩。

随着生活的各式各样，我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝大多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对电源的性能和参数要求也不同。

电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于多个行业，当今电源技术融合电气，电子，系统集成，材料等多科学领域。

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。

本次设计的题目为串联型连续可调直流稳压正电源：

先是家用电源经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一电容C进行滤波，滤波后再通过LM317（具体参数参照手册）输出一个正电压，在LM317的输出端加一个电阻R1，调整端加一个固定电阻R2和一电位器R3，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。

因为电源需要限流和过流保护，那么就需要在输出端-调整端、输入端-输出端加一个二极管（IN4007）以保护电路。

经过一系列的分析、准备、设计、焊接、调试…除了在布局与焊接美观方之外，设计的电路基本符合设计要求。

第一章设计内容

模拟电路课程设计任务书

2011－2012学年第2学期　第1周－2周

题目

设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路

内容及要求

设计任务和要求

1一路输出直流电压12V；另一路输出1.5—10V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；

能根据题目的要求，综合所学知识，进行资料查询、系统设计、选用合适的元器件，先仿真通过后，用万能板/实验箱制作调试和进行结果分析，按学院要求的格式写出总结报告。

进度安排

1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备：

3天；

2.领元器件、制作、焊接：

3天

3．调试：

3.5天

4.验收：

0.5天

学生姓名：

指导时间：

2011年2月21日—3月4日

指导地点：

E-507室

任务下达

2011年2月12日

任务完成

2010年2月22日

考核方式

1.评阅□√　2.答辩□3.实际操作□√4.其它□√

指导教师

系（部）主任

第二章稳压电源的基本知识

◆2.1系统组成

本实验的主要器件有LM317一个、桥堆一个、电阻四个（50欧电阻一个、2k电位器一个、1欧电阻一个、1k电阻一个）、电容四个（10uf、1uf、470uf、470uf）、二极管两个，导线若干。

采用输出电压可调且内部有过载保护功能的三端集成稳压器（LM317）。

输出电压的调整范围较宽，设计以电路从输出电压从1.5V起连续可调，电路要求很强的带负载能力，该电路用元件少，组装方便，稳定性高。

电路包括四部分：

变压电路；

整流电路；

滤波电路；

稳压电路。

◆2.2实验原理

家用交流电源先经过变压器得到一个副边电压U1，然后U1经过桥式整流和滤波电路得到UI,UI再经过一个来自比较的放大电路进行限流保护电路，把U2通过限流保护电路和一个基准电压电路及取样电路来输出一个稳压电压

整流电路中利用二极管的单向导电性将电源变压器副边交流电压变换成脉动的直流电压，整流电路有半波整流电路和全波整流电路之分。

滤波电路将整流电路输出的单向脉动电压中的交流成分滤掉，输出表较平滑的直流电压UI。

采样电路由电阻R1、R3电位器R2组成，R2滑动端的点位变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端。

放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变。

取样电压U2与Uz比较放大，放大电路的输出电压与U2反相。

当UI升高或Io减小二导致输出电压Uo升高，则U2升高，从而使放大电路的输出电位（即调整管的基极电位）降低；输出电压Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo保持基本不变。

第三章正电源系统模块的设计

◆3.1变压电路

本电路使用降压电路的单相交流变压器。

变压器的功能是交流电压交换部分，将电网电压变为所需电压，即将直流电流和电网电压隔离。

由U1/U2=N1/N2=1/N。

图一：

变压器及其波形变化

◆3.2整流部分

是将经变压后的交流通过整流变成单向的直流电，但这种电的幅值变化很大。

他是通过二极管的单向导通来实现的。

我们用桥式整流电路来实现整流部分功能。

整流后的输出电压值V0=0.9*V2

整流后的流过负载的平均电流：

I0=0.9*V2/RL

整流后平均电流，ID=0.45*V2/RL

整流后的流过负载的最大电压：

VD=1.414*V2

图二：

整流电路

◆3.3虑波电路

采用电容虑波电路电容在电路中有储能的作用并联的电容在电源供给的电压升高时，能把部分电能储存起来当电源电压下降时就把能量释放出来，使电压变化比较平滑。

图三：

虑波电路的电压变化

图四：

RC虑波电路

◆3.4稳压电路

采样电路由电阻R1、R3电位器R2组成，R2滑动端的点位变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端。

放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变。

取样电压U2与Uz比较放大，放大电路的输出电压与U2反相。

第四章系统的调试

◆4.1调试中出现的问题：

.在调试过程中，调节电位器的旋钮时，改变其阻值时，用万用表测量的数据的相应变化，发现电压变化范围小，未达到设计的要求，通过对各个系统的检测，发现原因是稳压系统中R3的电阻过大而致稳压器的变化范围小。

.在调试过程中发现稳压器的功率过大而使得稳压器发热。

.在调试阶段，稳压二极管的功率过大，导致发热，烧坏管子。

◆4.2调试问题的解决办法：

、在第一个问题中，因为R3的阻值小，去掉R3，用万用表测量电压的变化，发现满足预定的设计要求。

解决的方法是把电阻R3直接去掉，使得的稳压器变化范围增大也就提高了电压的输出范围。

、对于第二个问题，我们发现是由于稳压器系统缺少限流电阻所致，于是在稳压管前接入了一个2k电位器，这样既能起到限流的作用又能提高系统的稳定性和输出电压的精度。

最终使得整个系统符合设计要求。

对于问题三，在问题二的基础上与稳压管的发热相似，问题也随问题二同时解决。

第五章结论

◆5.1结论与心得

通过自己独立的自主的设计电路，自己查找各种资料，我不仅学到了关于电源的有关知识，更加的了解稳压器，而且增强了自己运用书本所学知识到实践中的能力，使自己对电路更加感兴趣。

在课设过程中有很多不懂的地方，通过与知道老师的沟通，及向同学的交流，终于完成课设的要求。

本实验通过LM317的特性，在对LM317输出于调整端的电压与调整端与地之间电阻进行适当的选取后能设计出相应的设计。

虽然本设计所要的原器件较少，但在设计过程中遇到的问题也不少。

在设计时，开始没有去查关于LM317的参数时，就在书上找电路图，看是否有符合我设计要求的电路图，开始我找到了书上有和我设计条件题目相似的设计，于是想来一个照搬，结果把那图在仿真软件上进行仿真，虽然结果也出来了，但是看了一下，这个如果在电路板上去焊接的话，会好繁琐，这个是设计的最大的忌讳之一，于是舍弃了这一设计，后来和自己本组的人讨论了一下，中和各方面的资料吧设计电路设计更简单了，把这个方案拿到仿真软件上面去仿真，在仿真软件稍微改了一些原件的参数，设计的最终电路图就出来了。

虽然设计是出来了，在这里我想说的是：

在本实验中运用到了专业知识有和很多，比如桥堆的整流、电容的滤波，LM317的功能（输出正电源和可调），二极管的单向导电性……本设计中，对一个学生的综合方面要求较高，同时，也反映出一个组队的的工作分配。

◆5.2对本设计优缺点的分析

本次课程设计我们主要根据要求中的提示，首先确定了各个部位元件的类型，在充分分析和掌握了滤波电路的工作原理进行了认真仔细的计算和公式的推倒，最终掌握了具有一般性的相关公式，当然，在公式的验算中为了简化公式，我们也采取了一些小技巧，在确定满足课题要求的情况下，我们令电容相等，从而大大简化了计算过程，但是在设计的诸多方面（电路的稳定性，参数选择的优越性，电路的调试等）存在不足之处。

附录一实验原理图：

图五:

最大输出电压

图六：

最大输出电流

图七：

最小输出电压

附录二原件清单：

序号

类型

型号

数量

三极管

2N3879

稳压管

IN4740A

稳压器

LM317k

电阻

240Ω

电阻

33Ω

电位器

2KΩ

电容

470uf

电容

10uf

电容

0.1uf

电容

1uf

桥堆

1B4B42

变压器

17:

附录三LM317的特性

LM317内部图：

LM317的参数：

1.技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号可调整输出电压低到1.2V。