多路输出直流稳压电源的设计 《模拟电子技术基础》课程设计.docx
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多路输出直流稳压电源的设计《模拟电子技术基础》课程设计
课程设计任务书
题目:
多路输出直流稳压电源设计
一、初始条件：
可选元件：
变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自备元器件。
可用仪器：
示波器，万用表，毫伏表
二、要求完成的主要任务:
（1）设计任务
根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。
（2）设计要求
①要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源
输出：
±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A。
②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：
用PSPICE或EWB软件完成仿真）
③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排：
1、２０１０年１月１５日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、２０１０年１月1６日至２０１０年１月２２日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3、２０１０年１月２５日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
目录
摘要…………………………………………………………………………………4
1绪论………………………………………………………………………………5
2设计内容及要求……………………………………………………………………6
2.1设计的目的及主要任务…………………………………………………………………………6
2.1.1设计的目的…………………………………………………………………………………6
2.1.2设计的主要任务及性能指标………………………………………………………………6
2.2设计思想………………………………………………………………………………………………6
3方案设定…………………………………………………………7
４单元电路…………………………………………………………………8
4.1电源变压器……………………………………………………………………8
４.２整流电路………………………………………………………………………………………8
４.３滤波电路………………………………………………………………………………………9
４.４稳压电路………………………………………………………………10
５参数计算及器件选择……………………………………………………………11
5.1集成稳压器的选择………………………………………………………11
５.２电源变压器的选择…………………………………………………………………………11
５.３整流二极管及滤波电容的选择………………………………………………………………11
６电路图设计………………………………………………………12
７课程设计心得体会………………………………………………………………13
８参考文献…………………………………………………………………………14
９元器件清单及相关参数…………………………………………………………15
１０自我评价…………………………………………………………………………………16
摘要
本次试验从电源出发，利用学过的个中点血知识和有关经验，提出一项简单实用的多路直流电源设计方案，也是本次课程设计的目的。
这次课程设计实在教师的指导下查阅资料、设计、焊接、和调试出来的电子电路。
直流稳压电源是个经济实用并且可靠的一件事物制作。
这次实物制作中用到了变压器、电容、二极管、整流桥、电位器、电阻、稳压器等元件，而且达到了预定的要求。
最后通过仿真电路达到了电压转换、滤波、稳压输出和可调输出地性能要求[1]。
关键词：
滤波；变压器；二极管；稳压输出；整流桥
·1绪论
在大二的上学期我们学习了《模拟电子技术基础》，学习了直流稳压电源部分。
直流稳压电源有电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。
在上图中，输入220V、50Hz的交流电通过电源变压器变为我们需要的电压、在经过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。
因为次脉动的直流电压含有较大的纹波成分，必须经过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。
但此电压还是会因为电网电压的波动、负载和温度的变化而变化。
因此，在经过整流、滤波电路之后，还要接上稳压电路保证输出稳定的直流电压[2]。
这次的设计要求输出±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A的电压电路，我们要熟悉电路知识，查阅资料，因此熟练地动手能力将给我们带来很大的帮助。
通过这次的课程设计使我们在理论计算、结构设计等方面的能力得到了很好的提高。
使得我们端正了学风，培养了严肃认证实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神[3]。
图1-1集成直流稳压电路图
2设计内容及要求
·2.1设计的目的及主要任务
·2.1.1设计目的
学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力；学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
·2.1.2设计的主要任务及性能指标
①要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源
输出：
±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A。
②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：
用PSPICE或EWB软件完成仿真）
③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
·2.2设计思想
首先根据已学知识进行理论计算和电路图的绘制，完成电路仿真检查错误及改正最后得出正确的参数及电路图。
焊接完成后进行参数的检测最后写出报告。
·3方案设定
LM317型稳压器电源能够输出可调的直流正电压，它内部含有过流，过热保护，输入电压为正负15V，输出为1.25（1+Rp/R）；可输出1.2~37V电压。
CW7812、CW7805分别可以输出正12V和正5V电压，CW7912、CW7905分别可以输出负12V和负5V电压。
有以上可知可以将LM317级CW系列的稳压器并联达到同时输出正负12V、正负5V及可调电压的要求。
1．直流稳压电源设计思路
（1）电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。
（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。
（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。
其中：
（1）电源变压器：
是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
（2）整流电路：
利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电
（3）滤波电路：
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（4）稳压电路：
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
·4单元电路
集成稳压电源有四部分组成如下图
图1-2稳压电源的构成图
图1-3整流及稳压过程
·4.1电源变压器
电源变压器是将输入的220V交流电压U1转变为整流电路所需要的交流电压U2。
但是变压器有一定的功耗所以它的输出功率要小于输入功率即：
=P2/P1。
P2是变压器的副边的功率，P1是变压器原边的功率。
因为至此时输出多端所以选择中间抽头的多路输出变压器。
输出12V、和24V对应于78、79系列和LM317系列[4]。
·4.2整流电路
单相桥式整流电路如下图，四肢整流二极管D1~D4形成电桥。
在V2正半周。
电流从变压器副边线圈上端流出，只经过D1流向RL,在由D3留回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。
在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
电流通路用实线箭头表示。
同理在V2负半周时，D2、D4正向导通，D1、D3反偏截止。
在负载上产生上正下负的输出电压。
电流通路如图的虚线箭头表示。
综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。
图1-4整流电路图
图1-5桥式整流电路的工作波形
·4.3滤波电路
经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用，在这里选择用电容滤波，适合小电流负载。
图1-5RC滤波电路
·4.4稳压电路
由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动、负载和温度发生变化而变化，所以，为了维持输出直流电压稳定不变，还要加上稳压电路。
集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器。
可以分为固定式和可调式，按正负的输出电压还可分为CW317、CW337、LM317、LM337。
其中317系列稳压器可以连续输出可调正电压，337系列则是可调负电压。
它们的可调范围为1.2~37V，最大输出电流为1.5A。
三端集成稳压器还有78、79系列分别对应正电压输出和负电压输出.
79系列和78系列的外形相似但是连接不同，79的1端接地，2端接负的输入。
3端接输出。
图1-6固定式三端稳压器的引脚图与应用电路[5]
图1-7可调式三端稳压器的引脚图级应用电路
·5参数计算及器件选择
·5.1集成稳压器的选择：
选择稳压器型号为LM7805、LM7812、LM7905、LM7912和LM317。
78系列分别输出正5V和正12V，79系列分别输出负5V和12V。
317系列则输出1.2~37V的可变电压，最大输出电流为1.5A
·5.2电源变压器的选择
Uomax+（Ui-Uomin）≤Ui≤Uomin+（Ui-Uo）max
18V+3V≤Ui≤3V+40V
21V≤Ui≤43V
U2≥Uimin/1.1=21/1.1=19.09V
取U2=20则P=20W，所以选取24V/25W的变压器即可。
·5.3整流二极管及滤波电容的选择
由于Urm=1.414×24=33.936V，I=1A，ＩＮ４００７的反向击穿电压Urm≥１００V，额定工作电流ID=1A，所以整流二极管选择ＩＮ４００７。
I=1A。
T=0.02s,电路中滤波电容承受的最高电压时1.414×24=33.936V所以选择电容的耐压值应该大于34V所以选择1000uF/50V的电容。
因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布，易引起自激振荡，形成高频干扰。
所以稳压器的输入断肠并入辞职小容量电容来抵消电感效应，一直高频干扰。
·6电路图设计
图1-8多路输出直流稳压电源电路图
·7课程设计心得体会
在没接触过焊接技术时候想当然的认为很容易，谁知道自己要查资料，自己买元件，自己焊接，自己调试。
自己找错误。
有许多曾经没有遇到过的事情，但还是自己通过努力做好了。
通过这次的课程设计了解了电源制作的整个过程，还有它的工作原理，在和课本上的知识对照更加理解了电源的原理。
通过仿真软件ＥＷＢ对其仿真，检查错误等，也使得对此软件有了一个了解。
但还是不是很熟悉要继续深层次的加深理解多运用软件进行电路的仿真。
通过这次的课设方案，了解了直流稳压电源的方案论证和模块之间的联系以及元器件的选取，让我们更加进一步的刘杰直流稳压电源的工作原理和它的性能指标。
但在购买元器件的过程中有很多的不便，比如没有预定的原件或者原件的性能不符等，这就要求我们要善于变通，用不同的角度来考虑问题从而达到预定的效果。
这次设计之后，我认识到自己只有在实践中才能真正的了解电路了解自己的知识掌握程度，加深对知识的理解程度。
·８参考文献
[１]周政新．《电子设计自动化实践与训练（第三版）》．北京：
中国民航出版社，２００２
[２]童诗白．《模拟电子技术基础（第二版）》．北京：
高等教育出版社，１９８８
[３]谢自美．《电子线路设计、试验、测试（第二版）》．武汉：
华中科技大学出版社，２０００
[４]康华光．《电子技术基础 模拟部分（第四版）》．武汉：
华中科技大学出版社，１９９８
[５]吴友宇．《模拟电子技术基础（第一版）》．北京：
清华大学出版社，２００９
·９元器件清单及相关参数
名称
型号
数量
备注
变压器
２４Ｖ／２５Ｗ
１
二极管
ＩＮ４００１
１
ＩＮ５４０１
１
ＩＮ４００７
８
电解电容
１０００ｕＦ／５０Ｖ
３
４７０ｕＦ／５０Ｖ
３
０．１ｕＦ
１
稳压集成器
ＬＭ３１７
１
７８０５和７９０５
各１
７８１２和７９１２
各１
电阻及电阻器
１０Ω
２
１８０Ω
１
２２０Ω
１
５ＫΩ
１
导线焊锡
白色导线及焊锡
若干
·１０ 自我评价
在设计完后认识到：
首先需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计；其次，在电路仿真的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，所以这两周下来，我对电路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通过此次课程设计，我对设计所用到的软件有了更加深刻地了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。
这次的设计相对来说耗材成本较大，还有就是没有能找到合适的变阻器和电阻来搭配可调电压部分，结果是输出的可调电压在3~30V左右。
没有达到合适的3~18V。
但是总体来说达到了预定指标：
可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源，输出±12V/1A，±5V/1A，一组可调正电压+3~+18V/1A。
由于时间安排在期末考试期间，准备不是很充分，因而在时间上有点冲突，来不及认真思考，但是在报告上花了很多时间，因为是第一次写这种报告，所以，格式还有对Word的运用不是很好，会造成报告有些许的错误。
因而值得我们下次实验报告要更加的认真，好好改进，对文档的操作更加熟练，对报告的形式更加有把握，内容更加充实完善。
本科生课程设计成绩评定表
姓名
性别
男
专业、班级
电子科学与技术０８０１
课程设计题目：
多路输出直流稳压电源设计
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
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