直流稳压电源的设计方法.doc

1、模拟电子技术课程设计课程设计任务书半导体直流稳压电源的设计和测试（一）设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；（二）设计要求和技术指标1、技术指标：要求电源输出电压为12V（或9V /5V） ，输入电压为交流 220V，最大输出电流为 Iomax=500mA，纹波电压V OP-P5mV，稳压系数Sr5%。2、设计基本要求（1） 设计一个能输出12V/9V/5V 的直流稳压电源；（2） 拟定设计步骤和测试方案； （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） 要求绘出原理图，并用 Protel 画出印

2、制板图； （5） 在万能板或面包板或 PCB 板上制作一台直流稳压电源；（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） 撰写设计报告。3、设计扩展要求（1）能显示电源输出电压值，00.0-12.0V；(2) 要求有短路过载保护。（三）设计提示1、设计电路框图如图所示稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用 3DD 或 3DG 等型号；若用集成电路选 78XX 和 79XX 稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比 220V 增大和减小 10%的输出 vo，并将其中最大一个代入公式计算 Sr， 当负载不变时，S

3、r=VoV I/V IVO。测量内阻：在输入交流为 220V，分别测得负载电流为 0 及最大值时的Vo，r o=V O/I L。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为 mV 级。可将其放大后，用示波器观测其峰峰值V OP-P；用可用交流毫伏表测量其有效值V O，由模拟电子技术课程设计于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。2、实验仪器设备自耦变压器一台、数字万用表、交流毫伏表、面包板或万能板、智能电工实验台、示波器3、设计用主要器件变压器、整流二极管、集成稳压器（7812/7912/7809/7909/7805/7905） 、电容、电阻若干3、参考书电工学电子工业出版社；

4、晶体管直流稳压电源辽宁科技出版社；电子线路设计实验测试华中科技大学出版社模拟电子技术基础高等教育出版社（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格。4、调试总结。（五）设计总结1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。模拟电子技术课程设计目录设计任务书 2 第一章 绪论 5第二章 系统设计方案论证及分析 72.1 概述 72.2 设计目的 72.3 设计任务 92.4 设计要求 92.5 电路原理分析 92.6 设计方案的选择与论证 102.7 直流稳压电源的

5、参数设计方法 11第三章 单元电路的设计 143.1 电源变压器 143.2 整流电路 143.3 滤波电路 16 3.4 稳压电路 19第四章 制作与调试 204.1 安装与检查224.2 焊接技术 224.3 稳压电源各项性能指标的测试234.4 误差分析 24第五章 结论和心得 25第六章 谢辞 27附录 27附录 A 主要器材28附录 B 原理图 29参考文献 30 模拟电子技术课程设计第 一 章 绪 论电 子 技 术 是 当 今 高 新 技 术 的 “龙 头 ”， 各 先 进 国家 无 不 把 它 放 在 优 先 的 发 展 的 地 位 。 电 子 技 术 是 电类 专 业 的 一

6、门 重 要 的 技 术 基 础 课 ， 课 程 地 显 著 特点 之 一 是 它 的 实 践 性 。 要 想 很 好 的 掌 握 电 子 技 术 ，除 了 掌 握 基 本 器 件 的 原 理 ， 电 子 电 路 的 基 本 组 成及 分 析 方 法 外 ， 还 要 掌 握 电 子 器 件 及 基 本 电 路 的 应用 技 术 ， 课 程 设 计 就 是 电 子 技 术 教 学 中 的 重 要 环 节 。本 课 程 设 计 就 是 针 对 模 拟 电 子 技 术 这 门 课 程 的 要求 所 做 的 ， 同 时 也 将 学 到 的 理 论 与 实 践 紧 密 结 合 。电源技术是一门实践性很强的

7、工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50Hz 电源，

8、但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电能源，如收音机、电视机、模拟电子技术课程设计带微处理器控制的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两类：一类是能直接供给直流电流或电压的，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等，本文不做具体介绍；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压的，这类变换电路统称为直流稳压电源。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用的是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源，可见直流稳压电源在电子设备中起着主要作用，为设备能够稳定工作提供保证。 电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大

9、多数都是将 50HZ 的交流电经过电源变压器，整流，滤波和稳压这四个基本部分后获得。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是将当输入交流电源电压的波动、负载和温度的变化时，维持输出直流电压的稳定。由于集成稳压器具有体积小、重量轻、使用方便和工作可靠等优点，应用越来越广泛。国产的稳压器种类很多，主要分为两大类。稳压器中的调整元件工作在线性放大状态的称为线性稳压器，调整元件工作在开关状态的称为开关稳压器。在电子仪器仪表中，经常要求有稳定的直流电源，所以在整流滤波后面，通常需要接直流稳压电路。本 设 计

10、是 设 计 的 直 流 稳 压 电 源 ， 是 一 种 将220V 交 流 电 转 换 为 稳 压 输 出 的 直 流 电 源 装 置 ，主要是采用一些简单的电子元件即可，它是有电源变模拟电子技术课程设计压器，整流电路，滤波电路和稳压电路四个部分组成。通 过 本 次 设 计 能 使 我 们 对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件参数，购买元件，制作电路板，安装调试方面都体会到了团队的力量。本 次 课 程 设 计 的 课 题 是 直 流 稳 压 电 源 的 设 计 和调 试 ， 本 课 程 设 计

11、将 就 直 流 稳 压 电 源 电 路 的 工 作 原理 、 参 数 计 算 、 元 件 选 取 、 电 路 调 试 等 做 详 细 的 介绍 和 说 明 。第 2 章 系 统 设 计 方 案 论 证 及 分 析 2.1 概 述模拟电子技术课程设计220V 经电源变压器降为约+24V 的交流电，先经过D1 整流桥和电容 C1 进行和 C2 整流后分别经过稳压芯片 U1、U2 分别得到+12V 和-12V 的一个相对稳定的直流电压。为提高输出电压的稳定系数，对电子滤波器的性能进行了改善，电源调整管采用复合管的形式。分别在整流滤波和稳压后加电容 C3、C4、C5、C6 实现频率补偿,防止高频自激振

12、荡和抑制高频干扰。为了减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰分别加电容 C7、C8。当输入端时，为保护稳压芯片加D3、D4。并且还在输出端加了 D1,D2 两个发光二极管，来检测电路是否正常工作，为了防止由于电流过大，讲发光二极管击穿，特用了两个电阻来进行保护。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，达到优良的滤波效果等，是最终电路达到了设计要求。2.2 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

13、设 计 、 安 装 和 调 试 ，要 求 学 会 ：(1)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 稳模拟电子技术课程设计压 电 源 ；(2)掌 握 直 流 稳 压 电 路 的 调 试 及 主 要 技 术 指 标的 测 试 方 法 。(3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。2.3 设 计 任 务设 计 一 波 形 直 流 稳 压 电 源 ， 满 足 ：(1)当 输 入 电 压 在 220V10%时 ， 输 出 直 流 电 压 为12V， 输 出 直 流 电 流 d 的 最 大 为 500mA；(2)输

14、出 纹 波 电 压 小 于 5mV， 稳 压 系 数 小 于 5%，输 出 内 阻 小 于 0.1 欧 。2.4 设 计 要 求直 流 稳 压 电 源 的 基 本 要 求 ：(1)合 理 的 选 择 电 源 变 压 器 ；(2)合 理 选 择 集 成 稳 压 器 ；(3)完 成 全 电 路 理 论 设 计 、 计 算 机 辅 助 分 析 与 仿 真 、安 装 调 试 、 绘 制 电 路 图 ；(4)撰 写 设 计 使 用 说 明 书 。模拟电子技术课程设计(5)稳 压 电 源 在 输 入 电 压 为 220 ， 50HZ. 电 压变 化 范 围 为 +10%-10%条 件 下 ：a. 输 出

15、直 流 电 压 为 +12/-12；b. 最 大 输 出 电 流 为 :Iomax 500mA；c. 纹 波 电 压 (峰 -峰 值 ) 5mV(最 低 输 入 电 压 下 ，满 载 )；d. 具 有 过 流 保 护 及 短 路 保 护 功 能 ；e. 画 出 总 体 设 计 框 图 ， 以 说 明 直 流 稳 压 电 源 有哪 些 相 对 独 立 的 功 能 模 块 组 成 ， 标 出 各 个 模 块 之 间的 联 系 、 变 化 ， 并 以 文 字 对 原 理 作 辅 助 说 明 。 设 计各 个 功 能 模 块 的 电 路 图 ， 加 上 原 理 说 明 。 选 择 合 适的 元 器 件

16、 ， 接 线 验 证 、 调 试 各 个 功 能 模 块 的 电 路 ，在 接 线 验 证 时 设 计 、 选 择 合 适 的 输 入 信 号 和 输 出 方式 ， 在 充 分 电 路 正 确 性 同 时 ， 输 入 信 号 和 输 出 方 式要 便 于 电 路 的 测 试 和 故 障 排 除 。 在 验 证 各 个 功 能 模块 基 础 上 ， 对 整 个 电 路的 元 器 件 和 布 线 ， 进 行 合 理 布 局 ， 进 行 直 流 稳 压 电源 整 个 电 路 的 调 试 。2.6 设 计 方 案 的 选 择 与 论 证小 功 率 稳 压 电 源 由 电 源 变 压 器 、 整 流 电

17、 路 、 滤 波 电 路 和 稳 压 电 路 四 个部 分 组 成 ， 如 图 2.1 所 示 。模拟电子技术课程设计负载稳压电路滤波电路整流电路变压器（ a）u1 u2 u3 uI （ b） 整 流 与 稳 压 过 程图 2.1 稳 压 电 源 的 组 成 框 图 及 整 流 与 稳 压 过 程方 案 一 ： 简 单 的 并 联 型 稳 压 电 源并 联 型 稳 压 电 源 的 调 整 元 件 与 负 载 并 联 ， 因 而 具 有 极 低 的 输 出 电 阻 ，动 态 特 性 好 ， 电 路 简 单 ， 并 具 有 自 动 保 护 功 能 ； 负 载 短 路 时 调 整 管 截 止 ，可

18、靠 性 高 ， 但 效 率 低 ， 尤 其 是 在 小 电 流 时 调 整 管 需 承 受 很 大 的 电 流 ， 损 耗过 大 ， 因 此 在 本 实 验 中 不 适 合 此 方 案 。方 案 二 ： 输 出 可 调 的 开 关 电 源 ；开 关 电 源 的 功 能 元 件 工 作 在 开 关 状 态 ， 因 而 效 率 高 ， 输 出 功 率 大 ； 且容 易 实 现 短 路 保 护 与 过 流 保 护 ， 但 是 电 路 比 较 复 杂 ， 设 计 繁 琐 ， 在 低 输 出电 压 时 开 关 频 率 低 ， 纹 波 大 ， 稳 定 度 极 差 ， 因 此 在 本 实 验 中 不 适 合 此 方 案 。方 案 三 ： 由 固 定 式 三 端 稳 压 器 （ 7812） 组 成由 固 定 式 三 端 稳 压 器 （ 7812） 输 出 脚 V0、 输 入 脚 Vi 和 接 地 脚 GND组 成 ， 它 的 稳 压 值 为 +12V， 它 属 于 CW78*系 列 的 稳 压 器 ， 输 入 端 接 电 容可 以 进 一 步 滤 波 ， 输 出 端 接 电 容 可 以 改 善 负 载 的 瞬 间 影 响 ， 此 电 路 比 较 稳定 。 根 据 实 验 设 计 要 求 ， 本 实 验 采 用 方 案 三 。2.6 电 路 原 理 分 析