課程設(shè)計(jì)報(bào)告-- 直流穩(wěn)壓電源

1、<p>　　題目名稱(chēng)： 直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　姓 名： XX </p><p>　　班 級(jí)： 測(cè)控112 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>

2、　　日 期： 2013年07月05 日 </p><p>　　模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </p><p>　　適用班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化</p><p><b>　　設(shè)計(jì)周期：一周</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源（二）<

3、/p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目的 </b></p><p>　　1、 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。 </p><p>　　2、 學(xué)習(xí)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。 </p><p>　　三、設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)指標(biāo) </p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求 <

4、;/b></p><p>　　1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。 </p><p>　　2、單元電路設(shè)計(jì)，元器件選擇。 </p><p>　　3、仿真調(diào)試及測(cè)量結(jié)果。 </p><p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo) </b></p><p>　　1、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ

5、。 </p><p>　　2、變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。 </p><p>　　3、穩(wěn)壓電源輸出直流電壓可調(diào)，且輸出電流可擴(kuò)展。</p><p>　　4、輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)<=0.01；</p><p>　　四、仿真需要的主要電子元器件 </p><p><b>　　1

6、、電源變壓器 </b></p><p><b>　　2、滑線變阻器 </b></p><p>　　3、三端穩(wěn)壓器或晶體三極管等，如：3DG6（9011），3DG12（9013） </p><p>　　晶體二極管IN4007，穩(wěn)壓管IN4735，電阻器、電容器若干 </p><p><b>　　五、設(shè)

7、計(jì)報(bào)告總結(jié) </b></p><p>　　1、 對(duì)所測(cè)結(jié)果（如：輸出電壓，最大負(fù)載電流，電壓輸出波形等）進(jìn)行全面分析，總結(jié)橋式整流、電容濾波電路的特點(diǎn)。 </p><p>　　2、 根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和輸出電阻R0，并進(jìn)行分析。 </p><p>　　3、 分析討論仿真測(cè)試中出現(xiàn)的故障及其排除方法。 </p><p

8、>　　4、 給出完整的電路仿真圖 。</p><p><b>　　5、 體會(huì)與收獲。</b></p><p>　　注：方案都要求同學(xué)們適當(dāng)考慮如何采取短路保護(hù)措施。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社，2

9、005</p><p>　　2.陳大欽主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—電子電路實(shí)驗(yàn)·設(shè)計(jì)·仿真．北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　3.高吉祥主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　4．鄭步生. Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門(mén)與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2002</p>

10、<p><b>　　一、方案論證與比較</b></p><p><b>　　1.1 方案提出</b></p><p>　　方案一：穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案二：串聯(lián)調(diào)整管穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案三：開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路</p><p>　　方案

11、四：三端集成穩(wěn)壓電路</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案的論證和選擇 </p><p>　?。?）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路</p><p>　　這種穩(wěn)壓管中利用硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，實(shí)現(xiàn)直流工作電壓的穩(wěn)壓輸 </p><p>　　出。這種直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓特性一般，往往只用于穩(wěn)定局部的直流電壓。</p><p><b

12、>　　串聯(lián)調(diào)整管穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　這種穩(wěn)壓管利用三極管集電極與發(fā)射極之間阻抗隨基極電流大小變化而變化的特性，進(jìn)行直流電壓的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定，在這種穩(wěn)壓電路的三極管一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　這是一種高性能的直流穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓原理比較

13、復(fù)雜，在這中穩(wěn)壓電路中的三極管處于導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中，及工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。</p><p><b>　　三端集成穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　只是一種集成電路的穩(wěn)壓電路，其功能是輸出直流穩(wěn)定電壓。這種集成電路只有三根引腳，價(jià)格相對(duì)便宜，使用最為廣泛。</p><p>　　所以在此，我選擇方案四，三端集成穩(wěn)壓電路作為本次的課程設(shè)計(jì)。

14、</p><p>　　二、系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　　(1).全部功能：</b></p><p>　　電網(wǎng)供電電壓交流220V、50HZ，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要的交流電壓，通過(guò)降壓變壓器實(shí)現(xiàn)。&

15、lt;/p><p>　　b.降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，其中整流電路為單向?qū)щ娫瑢⒄医涣麟娮兂擅}動(dòng)直流電，但直流電的幅度變化大。</p><p>　　c.脈動(dòng)大的直流電壓需經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，濾波電路可將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾去，從而獲得脈動(dòng)小的比較平緩的直流電壓，即將交流電濾掉，保留其直流部分。</p><p>　　d.濾波

16、后的直流電壓，在通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載。</p><p>　　(2).要求：經(jīng)過(guò)型號(hào)為NLT_PQ_4_10的變壓器之后使得輸入的220V電壓降為18V-20V的電壓，經(jīng)過(guò)整流與濾波之后得到波動(dòng)較小的紋波，最后通過(guò)穩(wěn)壓電路使得輸出的為穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　(3).主要技術(shù)指標(biāo)： </p><p>　　1

17、、電網(wǎng)供給的交流電壓U1為220V，50HZ。 </p><p>　　2、變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。 </p><p>　　3、穩(wěn)壓電源輸出直流電壓可調(diào)，且輸出電流可擴(kuò)展。</p><p>　　4、輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)<=0.01；</p><p>　　2.2確定設(shè)計(jì)框圖（系統(tǒng)包含的單元電路及結(jié)構(gòu)）和總體

18、設(shè)計(jì)方案</p><p>　　圖1 直流穩(wěn)壓電源框圖（框圖例）</p><p>　　2.3單元電路的分析與設(shè)計(jì)：各功能模塊電路的定性說(shuō)明以及計(jì)算分析。</p><p>　　集成穩(wěn)壓電源有四部分組成如下圖：</p><p><b>　　u1</b></p><p>　　圖 2 穩(wěn)壓電源的構(gòu)成圖<

19、;/p><p>　　圖 3 變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓過(guò)程</p><p>　　電源變壓器：電源變壓器結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 4.1 變壓過(guò)程</p><p>　　工作原理：將輸入的交流電網(wǎng)電壓U1=220V，f=50HZ的電壓通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?端處輸出電壓為U2=18-20V，f=50HZ的交流電壓。降低了電壓的數(shù)值。</p>

20、<p>　　2.整流電路：整流電路的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 5.1 整流過(guò)程</p><p>　　工作原理：T1為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓u1變成整流電路要求的交流電壓u2U2sinwt，R1是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管D1-D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱(chēng)。v2>0時(shí)，D1、D4導(dǎo)通，D2、D3截止；v2<0時(shí)，D2、D3導(dǎo)

21、通，，D1、D4截止。</p><p>　　3.濾波電路：C型濾波電路結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 6.1 濾波過(guò)程</p><p>　　工作原理：當(dāng)負(fù)載R1未接入時(shí)，電容器兩端初識(shí)電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)v2為正半周時(shí)，v2通過(guò)D1、D2向電容器C1充電，v2為負(fù)半周期時(shí)，經(jīng)過(guò)D2、D4向電容器C1充電，由于電容器無(wú)放電回路，故輸出電壓保持在V2，輸出一個(gè)恒

22、定的直流電壓；當(dāng)接入負(fù)載R1時(shí)，由于電容器在負(fù)載未接入前充了電，故剛接入負(fù)載時(shí)，v2<vc，二極管受反向電壓作用而截止，電容器C1經(jīng)R1放電，故電容兩端的電壓vc按指數(shù)規(guī)律慢慢下降，其輸出電壓vl=vc。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路：三端穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路。</p><p><b>　　圖7.1 穩(wěn)壓過(guò)程</b></p><p>

23、　　三、 系統(tǒng)仿真調(diào)試分析</p><p>　　3.1軟件仿真原理圖</p><p>　　圖 8 仿真直流穩(wěn)壓電路圖</p><p><b>　　3.2模擬仿真過(guò)程</b></p><p>　　圖 4.2 變壓結(jié)果仿真圖</p><p>　　圖 5.2 整流結(jié)果仿真圖</p><

24、;p>　　圖 6.2 濾波結(jié)果仿真圖</p><p>　　圖 7.2 穩(wěn)壓結(jié)果仿真圖</p><p><b>　　3.3各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試</b></p><p>　　輸入的電壓U1用萬(wàn)用表XMM1測(cè)得約為220V，輸出的電壓U2用萬(wàn)用表XMM2測(cè)得的數(shù)值約為19V在18V-20V，負(fù)載兩端的電壓約為12V。示波器展示的圖片中XSC1為最后穩(wěn)壓

25、后的直流電源的圖形，XSC2為輸入的U1與U2的圖形，是正弦波，即在幅值上發(fā)生變化。負(fù)載直流約為100mA。</p><p>　　圖 9 輸入交流電壓值 圖 10 降壓后交流電壓值</p><p>　　圖11 穩(wěn)壓后直流電壓值 圖 12 負(fù)載電流值</p><p

26、>　　四、電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　4.1 單元電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　1.電源變壓器：將輸入的220V電壓通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?8-20V的低電壓。</p><p>　　2.整流電路的安裝與調(diào)試：通過(guò)XMM1測(cè)得輸入的電壓約220V，XMM2測(cè)得輸入的電壓約19V（在18V-20V之間），用過(guò)XSC1表示出整流后波形，為半波整流。<

27、;/p><p>　　3.濾波電路的安裝與調(diào)試：通過(guò)XMM1測(cè)得輸入電壓為U1約為220V，XMM2測(cè)得輸出電壓為U2約為19V，該電路是C形濾波電路，示波器XSC1中為該濾波電路濾波后的圖形，相對(duì)整流后的半波圖形變?yōu)榧y波。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路的安裝與調(diào)試：以W7812的三端穩(wěn)壓器來(lái)穩(wěn)定濾波后的波形，得到在XSC3中示波器所繪制的直線的波形，達(dá)到穩(wěn)流后的效果。</p>

28、<p>　　4.2 總電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　4.3 電路安裝與調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法</p><p>　　.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在變壓器的選取上出現(xiàn)問(wèn)題，在仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于在選擇仿真的變壓器時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)，是的U2的數(shù)值超過(guò)了實(shí)驗(yàn)所要求的數(shù)據(jù)，并通過(guò)更改和查找，找到適合的變壓器。</p><p>　　.實(shí)驗(yàn)中不能很好的得到較完整的波形圖

29、，需要對(duì)坐標(biāo)以及其他數(shù)據(jù)的調(diào)整才能得到較好的波形，波形變化速度快，較難截取。</p><p>　?。?）負(fù)載數(shù)值的選擇上出現(xiàn)的問(wèn)題，大電阻或小電阻的選擇，對(duì)輸出電流的影響以及對(duì)v2的影響。</p><p><b>　　五、電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　5.1 各單元電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　電源變

30、壓器：通過(guò)變壓器將220V的高電壓變成18V-22V的低電壓。</p><p>　　整流電路：將輸入的正弦信號(hào)整流成半波信號(hào)。</p><p>　　3.濾波電路：將整流電路輸出的電壓中的大部分交流成分濾去，從而得到比較平緩的直流電壓。</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路：功能是使得輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><

31、p>　　5.2 總電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　通過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，最后將方案一與方案二將220V的正弦波穩(wěn)定到約為12V的直流電源信號(hào)。</p><p>　　5.3 實(shí)測(cè)電路波形、誤差分析及改進(jìn)方法</p><p>　　1.實(shí)測(cè)電路波形分析：v1端的輸入波形為正弦波，v2端的輸出波形為幅值降低后的正弦波形，整流后的波形變成半波

32、，經(jīng)過(guò)濾波后變成紋波，最后通過(guò)穩(wěn)壓電路變成直線波形。</p><p>　　2.誤差分析：由于線路中一些信號(hào)的干擾使得圖形存在些偏差，電容濾波器存在輸出特性較差的自身缺點(diǎn)。</p><p>　　3.改進(jìn)方法：通過(guò)對(duì)元件參數(shù)的更改以及不同元件的更替來(lái)調(diào)整以得到最優(yōu)方案。</p><p><b>　　六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) </b></p>&l

33、t;p>　　經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告終于完成了。課程設(shè)計(jì)的過(guò)程是艱辛的，但是收獲卻是巨大的。通過(guò)這次學(xué)習(xí)與實(shí)踐，我對(duì)模電有了更深的了解，尤其是對(duì)直流穩(wěn)壓電路這一章所涉及的部分元件有了一定的認(rèn)識(shí)；掌握了選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，學(xué)會(huì)了用Multisim仿真軟件對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行調(diào)試幾個(gè)部件主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試。我將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，按照設(shè)計(jì)要求來(lái)設(shè)計(jì)電路參數(shù)，通

34、過(guò)向老師咨詢(xún)、查找資料了解元器件的主要特性與相關(guān)使用注意事項(xiàng)。在電路設(shè)計(jì)中選取最佳元件來(lái)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　相信以后我會(huì)更加積極的對(duì)待生活和學(xué)習(xí)上的每一件事。我會(huì)努力彌補(bǔ)自身的缺點(diǎn)，發(fā)展自身的優(yōu)點(diǎn)，在完全學(xué)好書(shū)上的知識(shí)前提下，更多的參與實(shí)踐，將知識(shí)靈活的運(yùn)用到實(shí)踐中，全面的提升自己的能力。這次的直流穩(wěn)壓電路的課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。</p><p>　　由于實(shí)踐能力有限，我

35、的課程設(shè)計(jì)難免有些誤差和不足，還望老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　2.陳大欽主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—電子電路實(shí)驗(yàn)·設(shè)計(jì)·仿真．北京：高等教育出版社，2000</p><