模电直流稳压电源设计
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目录绪论 (1)第一章设计要求与指标 (2)1.1 设计要求: (2)1.2 技术指标: (2)第二章理论分析 (3)2.1整体理论分析 (3)2.2单元电路分析 (3)第三章计算方法与过程 (7)3.1 计算方法 (7)3.2计算过程 (7)3.3元器件清单 (8)第四章具体制作步骤 (9)4.1利用Protel99进行辅助设计 (9)4.2实物的制作 (10)第五章测试方法和实验结果 (11)5.1测试方法和内容 (11)5.2基本检查 (11)5.3指标测试和测试结果。
(11)第六章数据分析和讨论 (13)6.1数据分析 (13)6.2结果讨论 (13)心得体会 (14)绪论在各种电子电路中,总离不开电源电路,而由于电路结构和元件特性,就需要用到直流电源供电,就像我们下个学期即将学到的单片机,其需要5V的直流电源。
如若采用干电池为其供电,则有供电功率低,持续供电能力差,成本高等缺点。
而交流电在产生、电能输送等方面具有独特的优点,发电站、各市电网中的电能传输都是以交流电的形式进行输送,如果我们对市电提供的电压进行降压整流等,把交流电转换成直流电,以获得我们所需要的电压。
电力系统供电电压的波动,或者负载阻抗和功率的变化,都会引起整流器输出电压随之改变。
在电子电路和自动控制装置中,通常都需要电压稳定的直流电源供电,使整流器输出电压尽可能少受流电进行滤波,稳压,以获得我们所需要的供电电源。
电源波动或负载变化影响而保持稳定,这就需要我们对整流后的电源进行稳压设计。
第一章设计要求与指标1.1 设计要求:(1)设计一个能输出正负12V的直流稳压电源;(2)拟定测试方案和设计步骤;(3)根据设计要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;(4)绘出原理图和印制板图;(5)在万能板上连接电路。
(6)测量直流稳压电源的内阻;(7)测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压;(8)撰写设计性报告。
1.2 技术指标:(1)电源输出电压为正负12V;(2)输入电压220V (3)最大输出电流为Iom=500mA;(4)纹波电压小于等于5mA;(5)稳压系数Sr小于等于5%.第二章理论分析2.1整体理论分析设计电路框图如图1所示:图2-1 电路框图在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。
直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备,广泛应用于各个领域的电子设备中。
本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程,包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。
2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术,使得输出端的电压保持在一个稳定值。
在负载变化或输入电源波动时,通过调节控制信号,使得输出端的电压不受影响。
2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件,它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。
常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。
2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。
通过变换输入端的交流电压,可以得到所需的直流输出电压。
3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。
将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。
使用滤波电路对输入信号进行滤波,去除交流成分,得到纯净的直流信号。
3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。
根据所需的输出电压和额定电流,选择合适的稳压管进行设计。
在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻,以保证稳定工作。
3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。
通过连接合适的负载电阻,并在输出端加上过载保护元件,可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。
4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数,包括输出电压、额定电流、负载范围等。
4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件,并进行参数计算。
包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。
4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果,绘制直流稳压电源的电路图。
4.4 搭建实验电路按照电路图,搭建实验所需的电路,连接各个元件。
4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试,包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。
直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法二、实验任务利用7812、7912设计一个输出±12V、1A的直流稳压电源;三、实验要求1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;2)输入工频220V交流电的情况下,确定变压器变比;3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);4)求滤波电路的输出电压;5)说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。
四、实验原理1.直流电源的基本组成变压器:将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。
整流电路:利用二极管的单向导电性,将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。
滤波电路:将脉动电压中的文波成分滤掉,使输出为比较平滑的直流电压。
稳压电路:使输出的电压保持稳定。
4.2 变压模块变压器:将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。
4.2 整流桥模块整流电路的任务是将交流电变换为直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用,因此二极管是构成整流电路的关键元件。
管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。
由上面的电路图,可以得出输出电压平均值:2)(9.0U U AV o ≈ ,由此可以得V U 152=即可即变压器副边电压的有效值为15V计算匝数比为 220/15=152.器件选择的一般原则选择整流器流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值:Urm=2U 2选择二极管时为了安全起见,选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极管的平均电流I D 即0.5A ,二极管的反向峰值电压Urm 应大于电路中实际承受最大反向电压的一倍。
实验中我们采用的是1B4B42封装好的单相桥式电路。
4.2 滤波模块3.3滤波电路交流电经整流电路后可变为脉动直流电,但其中含有较大的交流分量,为使设备上用纯净的交流电,还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。
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。
培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
2 设计任务及要求2.1简要说明在电子系统中,总是需要一种稳定输出电压大小的直流稳压电源,通常将这种电源称为可调直流稳压电源。
它输出电压V o恒定,又较大的输出电压。
2.2设计要求(1)设计任务:设计电源变压器,整流电路和稳压电路。
(2)主要技术指标:(3)输出电压:3~9v连续可调(4)输出电流:Iomax=800mA(5)输出电压变化量:(6)稳压系数:Sv<﹦0.0033 设计步骤设计将220V交流电转换为3—9V连续可调电源,有直流稳压电源原理,设计如下概要电路图1:图1 整体设计原理图3.1变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
原理演示图2 变压器基本原理图变压器的基本原理是电磁感应原理,现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理(如图2-1):当一次侧绕组上加上电压Ú1时,流过电流Í1,在铁芯中就产生交变磁通Ø1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势É1,É2,感应电势公式为:E=4.44fNØm式中:E--感应电势有效值f--频率N--匝数Øm--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势E1和E2大小也不同,当略去内阻抗压降后,电压Ú1和Ú2大小也就不同。
当变压器二次侧空载时,一次侧仅流过主磁通的电流(Í0),这个电流称为激磁电流。
当二次侧加负载流过负载电流Í2时,也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时,主磁通是不变的,一次侧就要流过两部分电流,一部分为激磁电流Í0,一部分为用来平衡Í2,所以这部分电流随着Í2变化而变化。
模电部分多路输出直流稳压电源设计一、设计任务与要求1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源,可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压输出,主要技术指标要求:第一档输出 +12V,-12V 1A第二档输出 +5V,-5V 1A第三档输出 +3~+12V2.学会根据已学知识设计具有某一特定功能的电路;3.学会基本电路的组装与调试。
二、方案设计与论证可调直流稳压电源一般由电源、变压器、整流电路、滤波电路、及稳压电路组成。
变压器把市电220V/50Hz交流电变为所需要的低压交流电。
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。
这次课程设计是在王枫老师指导下充分利用所学模拟电子技术的知识设计制作的。
直流稳压电源有很多优异特性,为获得可靠的直流电压,一个简易的办法就是将我国目前的市电电压通过一定的方法转化为我们需要的直流电。
我们此次课程设计任务就是设计一个可靠的多路输出直流稳压电源。
本设计主要采用多路输出直流稳压构成集成稳压电路,通过变压、整流、滤波、稳压四过程将 220V交流电变为稳压直流电,实现实现固定输出电压 +12V、-12V、+5V、-5V四种电压输出,并实现在+3V~+12V间可调。
采用电源变压器、整流滤波电路、和稳压电路。
其中稳压电路是采用7812和7912实现+12V、-12V输出;采用集成电路7805和7905稳压器实现+5V、-5V输出;采用317集成电路实现+3~+12V输出。
将此方案与其他任何方案进行对比,可以发现此方案结构简单,所用元件数目较少,且容易调试。
在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。
为了得到此稳压直流电源,我们利用所学的模电知识设计可调直流稳压电源,此电源一般由电源变压器,整流、滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把电交流电压变为所需要的低压交流电,整流电路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。
串联型直流稳压电源电路设计一、设计题目:串联型直流稳压电源二、设计要求:要求:设计并制作串联型直流稳压电源。
指标:1、输出电压 3~18 V,电压可调;2、输出电流:额定电流为 3A;原理:在电子电路及设计中,一般需要稳定的直流电源供电。
本文中所设计的直流电源为单相小功率电源,它将频率为50Hz,有效值为220V的的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电压可调、输出电流恒定的直流电压。
交流电源电压经电源变压器变换成整流电路所需的交流电压值后,通过整流电路变换成单向脉冲电压,再由滤波电路滤去其中的交流分量,得到较平滑的直流电压,最后经稳压电路获得稳定的直流电压。
三、直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般用电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。
其基本组成如图1所示。
(1)电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。
变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η,式中η是变压器的效率。
(2)整流滤波电路:整流电路将交流电压U2变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分,输出纹波较小的直流电压U3。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
如图2为单相桥式整流电路的习惯画法。
图2单相桥式整流电路的习惯画法。
(3)电容滤波电路是最为常见也是最简单的滤波电路,在整流电路的输出端并联一个电容即构成电容滤波电路,如图3.由于滤波电路电容量较大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。
图3单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析(a)电路(b)理想情况下的波形(c)考虑整流电路内阻时的波形(4)三端集成稳压器:常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
常用可调式正压集成稳压器有CW317(LM317)系列,它们的输出电压从1.25V-37伏可调,最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。
模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源设计专业:班级:姓名:学号:指导老师:电子通信与物理学院日期: 2014 年 6 月10日直流稳压电源设计一、设计功能概述本次设计的设计要求为:设计一个直流稳压电源;输入交流电压220v;输出直流电压5v;输出电流1A;输出最大纹波电压小于10mV。
本文所设计的直流电源为单相小功率电源,它将频率为50Hz、有效值为220v 的单相交流电压转换为输出稳定的5v直流电压。
在负载电阻为几十到几千欧姆时其输出电压稳定,纹波电压小于10mv;最大输出电流可达1A。
电路设计方面采用电源变压器电路、整流电路、滤波电路、稳压电路组成直流稳压电源电路。
其中,整流电路采用单相桥式整流电路;滤波电路采用电解电容滤波电路;稳压电路串联型稳压电路。
直流电源在二、设计步骤1、原理分析单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压,其方框图及如图1.1所示。
图1.1电源变压器是为了降低从电网输入电压的有效值。
直流电源的输入为220V 的电网电压,一般情况下,所需直流电压的数值和电网电压有效值相差较大,因而需要通过电源变压器降压后,再对交流电压进行处理。
变压器副变电压有效值决定于后面电路的需要。
整流电路把变压器副边的交流电压转化为直流电压。
即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压,但整流电路的输出仍有较大的交流分量,会影响负载电路的正常工作。
采用电容滤波电路可以有效减小电压的脉动,使输出电压平滑。
交流电压通过整流、滤波后虽然变为分量较小的直流电压,但是当电网电压波动或者负载变化时,其平均值也会随之变化。
为了稳定电压需要用到稳压电路。
本文采用具有放大环节的串联型稳压电路,可以使直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响,从而获得足够高的稳定性。
下面分别介绍一下各个部分的原理。
(1)单相桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的缺点,本文所设计直流稳压电源采用单相全波整流电路。
模电课程设计直流稳压电源实训报告(一)模电课程设计直流稳压电源实训报告概述本次实训是电子信息工程专业课程“模拟电子技术”设计实践环节之一。
主要目的是让学生通过设计并制作直流稳压电源,加深对模拟电路原理的理解,并掌握电路设计与实际制作的能力。
实验过程设计1.根据要求,确定电源的输出电压、输出电流等参数。
本次实验要求输出电压为5V,输出电流为1A。
2.根据输出电压和电流计算电源的功率。
P = V × I = 5V × 1A= 5W。
3.根据功率选择合适的变压器和二极管,计算所需电容的容量。
在本次实验中,选择5V、2A的变压器和1N4007二极管,计算电容可得:C = I × τ/ΔV = 1A × 0.02s/0.5V = 40uF。
4.根据电容的容量选择合适的电容,并确定前级稳压二极管和后级稳压三端稳压器型号。
本次实验选择4700uF的20V电容,前级稳压二极管选择1N5817,后级稳压三端稳压器选择LM7805。
5.根据所选元器件的参数和数据手册,绘制电路图和PCB布局图。
制作1.根据PCB布局图,在铜板上用喷锡机喷上底部铜皮。
2.根据电路图使用光刻出铜盐膜线路图。
刻蚀后得到铜盐膜PCB板。
3.微风干燥后,在氢氟酸水溶液中脱盐,清洗后得到精美的PCB板。
4.根据电路图逐个安装元器件,注意电解电容、极性电容和稳压二极管等的极性。
5.完成元器件的安装后,进行焊接。
焊接过程中应注意不要使元器件过热,避免烧坏元器件。
6.检查电路连接是否正确,并使用万用表进行电路测试。
实验结论通过本次实验,我们学会了使用电子元器件设计并制作直流稳压电源的方法,并在实际制作上得到了巩固。
同时,我们也加深了对模拟电路原理的理解,为今后的学习和实践奠定了基础。
实验总结本次实际操作中,我们深刻感受到电路设计的重要性。
正确的设计能够避免各种问题的发生,方便后续的制作和测试。
因此,在实际操作中,我们应该注重电路设计的细节,并严格按照电路图进行安装和调试工作。
目录一、引言 (2)二、设计目的 (3)三、设计任务和要求 (3)四、设计步骤 (4)五、总体设计电路 (21)六、设计元件列表.. (23)七、参考文献资料 (24)八、综合总结 (25)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所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
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。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的+/- 5v直流电,并实现电压可在3-12V连续可调。
电源的发展经历了整流器时代,逆变器时代、变频器时代并逐步向绿色靠拢。
稳压电源的历史可追溯到十九世纪,爱迪生发明电灯时,就曾考虑过稳压器,到二十世纪初,就有铁磁稳压器以及相应的技术文献,电子管问世不久,就有人设计了电子管直流稳压器,在四十年代后期,电子器件与磁饱和元件相结合,构成了电子控制的磁饱和交流稳压器。
五十年代晶体管的诞生使晶体管串联调整稳压电源成了直流稳压电源的中心。
六十年代后期,科研人员对稳定电源技术做了新的总结,使开关电源,可控硅电源得到快速发展,与此同时,集成稳压器也不断发展。
直至今日,在直流稳压电源领域,以电子计算机为代表的要求供电电压低,电流大的电源大都由开关电源担任,要求供电电压高,电流大的设备的电源由可控硅电源代之,小电流、低电压电源都采用集成稳压器。
关键词:直流;稳压;变压二、设计目的1.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。
2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
三、设计任务及要求直流稳压电源的设计1.简要说明:在电子系统中,总是需要一种稳定输出电压大小的直流稳压电源,通常将这种电源称为可调直流稳压电源。
它输出电压V o恒定,又教大的输出电压。
《直流稳压电源电路设计》学院:计算机与通信工程学院专业:通信工程班级:10-2班姓名:孔晓悦王丽娜赵鑫学号:10082207 10082208 1008221620 12年5月29日目录1.课程设计目的...................... 错误!未定义书签。
2.课程设计任务和要求................. 错误!未定义书签。
3.设计内容......................... 错误!未定义书签。
4.元器件清单 ....................... 错误!未定义书签。
5.设计总结6.参考书目1.课程设计目的1、通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法2、结合所学的模电的理论知识完成直流稳压电源课程设计3、锻炼了自主性学习、研究性学习,提高创新意识4、加强团队合作,提高自己综合分析问题和解决问题的能力 2.课程设计任务和要求 2.1课程设计任务利用7809、7909设计一个输出±(9~12)V 、1A 的直流稳压电源; 2.2课程设计要求1、画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。
2、输入工频220V 交流电的情况下,确定变压器变比;3、在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);4、求滤波电路的最大输出电压;5、求电路中固定电阻阻值和可调电阻的调节范围。
1) ① 输出电压可调:±(9~12)V ②输出电流:I=1A2)直流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,直流稳压电源包括变压器,整流,滤波,稳压电路,负载组成。
其框图如图1图1设计报告内容3.稳压电源的电路图:显示电路图13.元器件二极管、LM7809、LM7909、电容、电阻、开关、运算放大器、滑动变阻器。
4.各个部分参数估算7809和7909的下降电压:V D =2V。
7809和7909的允许最大输入电压:35V。
《模拟电子技术基础》课程设计报告系别电气工程系专业班级电气工程及其自动化1001班学生姓名代建平严尚贤黄炜杰提交日期2012年06月5日直流稳压电源设计报告一、概述直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一,也是模拟电路理论知识的基本内容之一。
完成一个直流稳压电源的设计,并进行安装调试,既可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用,也能掌握模拟电路的实际安装调试技术,具有很好的实用价值。
二、设计任务、技术指标和要求利用7805、7905设计一个输出±(5~9)V、1A的直流稳压电源,仿真测试。
要求:1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。
2)输入工频220V交流电的情况下,确定变压器变比;3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);4)求滤波电路的最大输出电压;5)求电路中固定电阻阻值和可调电阻的调节范围。
三、方案选择与论证1.直流稳压电源总体功能框图如图1所示。
图1 直流稳压电源功能框图图2 各阶段输出波形(从左至右:副边输出、整流输出、滤波输出、稳压输出波形)直流稳压源电路设计如下:图3 直流稳压源设计电路四、单元电路设计及主要元器件参数计算1.变压器由于LM7805输入与输出工作压差o i u u u-=∆的范围为V5~3,输出为Vu 5=;LM7905输入与输出工作压差oi u u u -=∆的范围为V 5~3--,输出为V u 5-=,所以可知:)(max o i o i u u u u -≥-)(min o i o i u u u u -≤-148≤≤i u电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u i 。
变压器副边与原边的功率比为η=12/P P式中,η为变压器的效率。
变压器变比的确定:根据本设计电路要求,二极管输出电压1U 应大于8V ,我们选取13V 。
故可得变压器副边电压有效值为VU U 112.1132.112≈==,即变压器变比为05.022011=。
电子线路设计性实验~直流稳压电源的设计实验目的:★学习变压器,整流二极管,滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源★掌握基本稳压电路的工作原理★掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法★掌握集成稳压器的特点和使用方法基本原理:★直流稳压电源由电源变换电路,整流电路,滤波电路,稳压电路和负载五部分组成。
整流电路主要是利用二极管单向导电性原理,讲交流电压变化为单向脉动电压。
★滤波电路是利用电容和电感的充放电储能原理,将波动变化大的脉动电压滤波成较平滑的电压。
★稳压电路是直流稳压电源的核心。
1设计任务1. 设计一个双路直流稳压电源。
2. 输出电压Uo = ±12V ,最大输出电流 Iomax = 1A 。
3. 输出纹波电压ΔUop-p ≤ 5mV ,稳压系数SU≤ 5×10-3 。
4. 选作:加输出限流保护电路。
2 电路设计与参数计算整体电路1)整流电路参数输出电压平均值:输出电流平均值:平均整流电流:最大反向电压:整流二极管的选择(考虑电网%波动):2)滤波电路参数T/2二极管导通角θ:滤波电容的选择:一般选择几十至几千微法的电解电容,耐压值应大于。
3)实际计算过程(1)要使W7812正常工作,必须保证输入与输出之间维持大于2V的压降,因此W7812输入端直流电压必须保证在14V以上。
W7812输入端的电流是许对变压器副边输出电压U2(t)整流、滤波后得到的。
假设整流电路内阻为0,负载电流为0,W7812输入端有最大电压U=1.414Uef,Uef是U2(t)的有效值。
由于滤波电容不可能无限大,所以U<1.414 Uef,根据经验可知U=1.2 Uef,得Uef=14.4V,考虑到整流桥经过两个二极管约有1.4V的压降,得变压器可取15V。
(2)变压器选择:变压器选择双15V变压,考虑到电流不需要太大,最大电流为2A,实际选择变压器输出功率为30W,可以很好地满足要求。
(3)整流桥:考虑到电路中会出现冲击电流,整流桥的额定电流时工作电流的2~3倍。
模电课程设计-直流稳压电源的设计直流稳压电源是模拟电子技术重要组成部分,它可以提供稳定的直流输出电压,以满足仪器、音响等设备的正常工作。
换句话说,稳压电源可以很好的控制输出的电压,从而满足元器件的供电要求。
本文将介绍一种直流稳压电源的设计,主要包括展示此电源的电子电路快速原理图、工作原理的介绍、组成四大部件的元器件的功能和参数、电路板上的走线图以及测试等方面的内容。
首先,我们在此直流稳压电源中使用了一个电子元件:LM7805,用于提供稳定5V输出电压,它能够精确保持输出电压为5V,并且有足够的负载能力。
同时,也使用了另外两个元件:一个用于调节输入电压,一个用于降低输入电压。
综合上面的元件,我们便绘制出了一个完整的电路原理图,其中的电源输入点为1.7-10.2V DC,在此电压范围内能够提供5V稳定的直流输出。
同时,此直流稳压电源也包括了可靠的保护电路,以及一个独立的电源按钮,以满足不同使用条件下的安全性要求。
其中,保护电路可以防止过载和欠载等异常情况,而电源按钮则能够实现快捷断电等功能。
最后,在利用相应元器件制作好原理电路板之后,需要将走线图印制在板上,并进行测试以确保此直流稳压电源的正常工作状态。
在测试过程中,需要使用多种不同的测试仪器,例如电流表、电压表等,对输入、输出的电流和电压进行检测,以保证电源的正常工作状态。
以上就是本次直流稳压电源设计的大致内容。
通过分析,在搭建前要做好元件的选择以及电路板的布线,而在搭建完成后,还需要经过测试,以确保此稳压电源能够正常运行。
由于此直流稳压电源具有双重保护、稳定性好等优点,因此,它可以用于一系列应用中,取得良好的效果。
课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师: 工作单位:题目: 直流稳定电源初始条件:LM317 OP07CP 三极管稳压管规定完毕的重要任务: (涉及课程设计工作量及其技术规定, 以及说明书撰写等具体规定)一、设计任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、规定(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:a. 输出电压可调范围为+9V~+12Vb. 最大输出电流为1.5Ac. 电压调整率≤0.2%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下, 空载到满载)d. 负载调整率≤1%(最低输入电压下, 满载)e. 纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下, 满载)f. 效率≥40%(输出电压9V、输入电压220V下, 满载)g. 具有过流及短路保护功能(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:a. 输出电流: 4~20mA可调b. 负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时, 输出电流为20mA时的相对变化率)(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下:a. 输出电压为+100V, 输出电流为10mAb. 电压调整率≤1%(输入电压变化范围+9V~+12V)c. 负载调整率≤1%(输入电压+12V下, 空载到满载)d. 纹波电压(峰-峰值)≤100mV (输入电压+9V下, 满载)三、发挥部分(1)扩充功能a.排除短路故障后, 自动恢复为正常状态b.过热保护c.防止开、关机时产生的“过冲”(2)提高稳压电源的技术指标a.提高电压调整率和负载调整率b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值(3)改善DC-DC变换器a.提高效率(在100V、100mA下)b.提高输出电压(4)用数字显示输出电压和输出电流时间安排:第18周:理论讲解, 电路设计, 实物焊接及测试;第19周:答辩指导教师署名: 年月日系主任(或责任教师)署名: 年月日目录1.绪论 (5)1.1实验设计目的与意义 (5)1.2实验规定 (5)1.2.1.设计任务 (5)1.2.2.实验设计规定 (5)2.方案设计 (5)2.1稳压电源的方案设计 (7)2.1.1直流稳压电源组成及工作原理 (7)2.1.2直流稳压电源的方案设计 (9)2.2稳流电源的方案设计 (12)2.3.DC-DC变换器的方案设计 (13)2.4整体电路图 (15)3.仿真与调试 (12)3.1稳压电源部分 (16)3.1.1输出电压的调试 (16)3.2稳流电源部分 (18)3.2.1输出电流的调试 (18)3.3DC-DC转换器的调试 (19)4.数据分析 (15)4.1稳压电路测试结果 (19)4.2稳流电路测试结果 (19)4.3整体分析 (20)5.总结与体会 (16)6.实物制作 (17)7.元件清单 (19)8.参考文献191.绪论1.1实验设计目的与意义从这学期开始, 我们学习了模拟电子技术基础这一门课程, 虽然也安排了相应的实验课程, 但绝大多数的同学们依旧停留在理论知识上, 并不能将理论运用于实践, 所以这次模拟电子技术基础设计课程为我们提供了一个很好的机会, 让我们能自己设计并亲自动手完毕电子设计, 能基本掌握常用电子电路的一般设计方法, 提高自身设计能力和实验技能, 为将来毕业走向社会工作打下坚实的基础。
一、概述1、概述: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、小到袖珍计算器,所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。
当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。
超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。
通过这套电源系统,超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。
袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。
不过你可不要小看了这个电池电源电路,比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。
可以说电源电路是一切电子设备的基础,没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。
由于电子技术的特性,电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。
提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。
直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
2、课程设计目的:(1)学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。
(2)掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。
(3)通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试,学会选择合适的变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计电流稳压电源。
(4)通过电路的设计加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。
3、课程设计要求:(1)合理的选择电源变压器。
(2)合理选择集成稳压器。
(3)由给定的部分电路图完成全部电路的设计。
(4)输出电压可以在12V左右调节。
(5)撰写设计报告。
二、总体方案设计1、由所需的结果推“已知”:即由要得到的稳压电压值来导出变压器的二次电压U2。
2、变压器的选择:○1、计算变压器的次级压。
○2、计算变压器的瓦数。
○3、由计算出的值,选择合适的变压器用于实验。
3、D1~D4的选择:○1、确定整流二极管的最大整流电流。
○2、计算整流二极管的反向承受压。
○3、由算出的值选择合适的整流二极管用于实验。
4、电解电容的选择:○1、由老师给的经验值计算电解电容值。
模拟电路课程设计报告设计课题:直流集成稳压电源设计专业班级:08通信工程2班学生姓名:学号:指导教师:设计时间:目录一、设计任务与要求 (2)二、方案与论证 (2)三、单元电路设计与参数计算 (5)1.电源变压器 (5)2.整流电路 (5)3. 选择集成三端稳压器 (7)4.选择电源变压器 (7)5.选用整流二极管和滤波电容 (8)四、总原理图及元器件清单 (9)1.总原理图、PCB图 (9)2.元件清单 (10)五、安装与调试(Proteus V7.1 SP2 完美破解版调试) (10)六、性能与分析 (12)1.调试 (12)2.稳压系数的测量 (12)3.波纹电压的测试 (14)七、结论与心得 (15)八、参考文献 (16)直流集成稳压电源设计一、设计任务与要求1.设计并制作一个直流集成稳压电源,主要技术指标要求是:⑴输出电压范围:+3V~+9V,Imax=80mA(2)纹波电压:△V OP-P≤5mA(3)稳压系数:S V≤0.0032.设计电路结构,选择电路元件,计算确定元件参数,画出实验电路图,并进行仿真研究,最后确定元件参数3.对元件进行组装,调试,并进行误差分析二、方案与论证直流集成稳压电源设计思路:⑴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,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,即将交流成分滤掉,保留其直流成分;(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。
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图1所示+ 电源+ 整流+ 滤波+ 稳压+u1u2 u3 u I U0 _ 变压器_ 电路_ 电路_ 电路_1.1.稳压电源的组成框图u u u3 u I U00 t 0 t 0 t t 0 t(b)整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程对于整流电路方案一:单相半波整流电路:单相半波整流简单,使用器件少,它只对交流电的一半波形整流,只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: 直流稳定电源初始条件:LM317 OP07CP 三极管稳压管要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)一、设计任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:a.输出电压可调范围为+9V~+12Vb.最大输出电流为1.5Ac.电压调整率≤0.2%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下,空载到满载)d.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载)f.效率≥40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)g.具有过流及短路保护功能(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:a.输出电流:4~20mA可调b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下:a.输出电压为+100V,输出电流为10mAb.电压调整率≤1%(输入电压变化范围+9V~+12V)c.负载调整率≤1%(输入电压+12V下,空载到满载)d.纹波电压(峰-峰值)≤100mV (输入电压+9V下,满载)三、发挥部分(1)扩充功能a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态b.过热保护c.防止开、关机时产生的“过冲”(2)提高稳压电源的技术指标a.提高电压调整率和负载调整率b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值(3)改善DC-DC变换器a.提高效率(在100V、100mA下)b.提高输出电压(4)用数字显示输出电压和输出电流时间安排:第18周:理论讲解,电路设计,实物焊接及测试;第19周: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1.绪论 (4)1.1实验设计目的与意义 (4)1.2实验要求 (4)1.2.1.设计任务 (4)1.2.2.实验设计要求 (4)2. 方案设计 (6)2.1稳压电源的方案设计 (6)2.1.1直流稳压电源组成及工作原理 (6)2.1.2直流稳压电源的方案设计 (7)2.2稳流电源的方案设计 (10)2.3.DC-DC变换器的方案设计 (11)2.4整体电路图 (13)3. 仿真与调试 (14)3.1稳压电源部分 (14)3.1.1输出电压的调试 (14)3.2稳流电源部分 (15)3.2.1输出电流的调试 (15)3.3DC-DC转换器的调试 (17)4. 数据分析 (18)4.1稳压电路测试结果 (18)4.2稳流电路测试结果 (18)4.3整体分析 (18)5. 总结与体会 (19)6. 实物制作 (20)7. 元件清单 (22)8. 参考文献 (23)1.绪论1.1实验设计目的与意义从这学期开始,我们学习了模拟电子技术基础这一门课程,虽然也安排了相应的实验课程,但绝大多数的同学们依旧停留在理论知识上,并不能将理论运用于实践,所以这次模拟电子技术基础设计课程为我们提供了一个很好的机会,让我们能自己设计并亲自动手完成电子设计,能基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高自身设计能力和实验技能,为将来毕业走向社会工作打下坚实的基础。
1.2实验要求1.2.1.设计任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
1.2.2.实验设计要求(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:a.输出电压可调范围为+9V~+12Vb.最大输出电流为1.5Ac.电压调整率≤0.2%(输入电压220V变化范围+15%~-20%下,空载到满载)d.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载)f.效率≥40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)g.具有过流及短路保护功能(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:a.输出电流:4~20mA可调b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)(3)DC-DC变换器在输入电压为+9V~+12V条件下:a.输出电压为+100V,输出电流为10mAb.电压调整率≤1%(输入电压变化范围+9V~+12V)c.负载调整率≤1%(输入电压+12V下,空载到满载)d.纹波电压(峰-峰值)≤100mV (输入电压+9V下,满载)1.2.3.发挥部分(1)扩充功能a.排除短路故障后,自动恢复为正常状态b.过热保护c.防止开、关机时产生的“过冲”(2)提高稳压电源的技术指标a.提高电压调整率和负载调整率b.扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值(3)改善DC-DC变换器a.提高效率(在100V、100mA下)b.提高输出电压(4)用数字显示输出电压和输出电流2.方案设计2.1稳压电源的方案设计2.1.1直流稳压电源组成及工作原理1.直流稳压电源几乎是所有电子设备不可缺少的。
它由变压器、整流器、滤波器和稳压器四个部分组成。
如图1所示:图12.直流稳压电源各部分的工作原理。
(1)变压器:将电网220V电压变成我们所需要的电压。
(2)整流器:利用二极管的单向导电性,把交流电压变为脉动直流电压,一般采用桥式电路,工作原理如如2所示,波形变化如图3、图4所示:图2图3 输入波形图4 输出波形(3)滤波器:滤波电路利用电抗性元件对交流、直流阻抗的不同来实现滤波,常用的有电容滤波。
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,使输出电压更加平滑。
如图5所示:图5 滤波后的波形(4)稳压器: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。
2.1.2直流稳压电源的方案设计方案一:三端稳压器LM317作基准电压源构成稳压电路,可输出连续可调的正电压,可调范围为1.2~37V,最大输出电流为1.5A,满足设计需要。
并且稳压内部含有过流、过热保护电路,具有安全可靠,性能优良、不易损坏、使用方便等优点。
电路如图6所示:图6方案二:可调串联型反馈式稳压电源。
电路如图7所示:图7它经过滤波后的部分由基准电压、比较放大器、调整管、取样电路最后加上限流式保护组成。
由运放构成深度度负反馈电路,通过调节负反馈电阻的大小来调节输出电压,这里调节R3即可实现+9~+12V输出。
限流式保护电路,当发生短路或过流时,调整管的电流超过额定值,限流式保护电路通过电路中的取样电阻的反馈作用,起到使调整管基极电流分流的作用,从而达到限制输出电流的目的。
电路的稳压过程:当输入电压V i增加,或负载电阻R L增大时,都使得V o增加,于是V f减小,V o1减小,管压降V ce增加,使V O基本保持不变。
当输入电压V i减小,或负载电阻R L减小时,使得V o减小,于是V f减小,V O1增加,管压降V ce减小,使V o基本保持不变。
参数确定:该反馈放大器属于电压串联负反馈,调整管的电路组态属于射极跟随器;如果运算放大器为理想的条件下,输出电压计算如下:V o1=A v(V REF – FV O)≈V OV O = VREFAv最后决定选择方案二因为其稳压性能较好,适合小电流,调节范围宽广。
仿真电路如图8所示:图82.2稳流电源的方案设计方案一:用12V供电,依靠317的2、3两端带隙电压恒定的特点,用R6与R7的阻值控制输出电流的大小,达到输出稳定可调电流的目的。
如图9所示:图92.3 DC-DC变换器的方案设计方案一:采用UC3843芯片集成电路,精度高,但是点路过于复杂,元件多所以不易制作。
如图10所示:图10方案二:带变压器的开关电源。
由于使用变压器,可做到输出电压范围宽,开关管占空比合适。
如图11所示:图11方案三:采用Boost型DC-DC升压器。
这种电路结构简单,容易实现,但输入输出电压比太大,占空比大,输出电压范围小,难以达到较高的指标。
如图12所示:图12最终确定采用方案二,因为方案一电路太过复杂,使用元器件太多,方案三又难以达到较高的指标。
2.4整体电路图图133.仿真与调试3.1稳压电源部分3.1.1输出电压的调试1.最小输出电压为8.816V满足要求。
图142.中间可调。
图153.最大电压输出13.34V满足要求。
图163.1.2纹波电压的调试,从图中可以看出纹波电压显示247.391uv,远小于5mv,满足要求。
图173.2稳流电源部分3.2.1输出电流的调试1.最小输出电流,仿真的最小输出电流为 3.117mA,小于4mA满足要求。
图182.中间可调。
图193.最大输出电流为20.045mA大于20mA,满足要求。
图203.3DC-DC转换器的调试1.输入电压为9V时输出电压为105.327V满足要求。
图214.数据分析4.1稳压电路测试结果在输入电压220V、50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下:1.输出电压为8.816-12.341V,满足要求9~12V可调。
2.纹波电压为247.391uV。
4.2稳流电路测试结果稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:1.输出电流为3.117-20.045mA可调。
4.3整体分析这次的设计由测试数据可以看出基本成功,稳压电源、稳流电源和DC-DC转换器各个部分的调试结果都和要求相差不大,但是仍然存在一些偏差,这是由于元件本身参数的误差,设计方案也还有待改进的地方。
5.总结与体会在这次模电课设当中,遇到了很多的困难。
首先是欠缺理论知识,其次是对仿真软件的不熟悉,最后是在实物制作上缺乏技巧。
刚开始的时候真的觉得摸不着头脑,不知道该怎么办,很多原理不清楚,后来经过多方查阅资料和同学们的帮助,才有了思路,设计了几种方案。
但是仿真的时候也由于对仿真软件的不熟悉,仿真了很多次也没仿真出正确的结果,摸索了很久才慢慢熟悉,经过多次的修改最终调试出了正确的结果。
最后的难题就是实物的制作,在DC-DC转换器里用的线圈要自己手工绕制而成,这对我们来说真的是一个很大的挑战,因为对绕制线圈完全没有经验。
花费了较多的时间,最后终于完成了整个课程设计。
虽然比较艰难,但在这个过程也学到了很多的东西,学会了如何将理论运用到实践,学会如何设计电子电路并焊接成实物,对仿真软件也更加的熟悉,对将来的学习会有很大的帮助。
同时此次课程设计也让我发现了许多学习中的问题,今后,将更加努力学习,弥补漏洞,进一步提高自己。
6.实物制作图22图237.元件清单8.参考文献[1]谢自美.《电子线路设计·实验·测试》第三版.华中科技大学出版社,2005[2]陈永珍. 《全国大学生电子设计竞赛试题精解选》.电子工业出版社,2007[3]康华光.《电子技术基础-模拟部分》第五版.高等教育出版社,2006[4]孙梅生.《电子技术基础课程设计》.高等教育出版社,2005[5]王卫东,江晓安.《模拟电子电路基础》.西安电子科技大学出版社,2003[6]吴友宇.《模拟电子技术基础》.清华大学出版社,2009。