直流稳压源电路EDA课程设计报告.doc
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1、 目录 课程设计任务书 第一章 前言 5 第二章 设计方案讨论及分析 7 2.1 总述 7 2.2 设计目的 7 2.3 设计任务 9 2.4 设计要求 9 2.5 设计方案的选择与分析 9 2.6 电路原理分析 10 2.7 直流稳压电源的参数设计方法 112.8 PCB的制作过程12 第三章 单元电路的设计 14 3.1 电源变压器 14 3.2 稳压电路 19 第四章 制作与调试 20 4.1 安装与检查22 4.2 稳压电源各项性能指标的测试23 4.3 误差分析 24 第五章 结论和心得 25 参考文献 30 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
2、、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VOP-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
3、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,Sr=VoVI/VIVO。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,ro=VO/IL。纹波电压
4、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VOP-P;用可用交流毫伏表测量其有效值VO 。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(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
5、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。(六)参考书电子线路CAD实用教程西安电子科技大学出版社单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社数字电子技术国防工业出版社;晶体管直流稳压电源辽宁科技出版社 模拟电子技术基础高等教育出版社第一章 前沿 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
6、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工程技术,服务于各行各业。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,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。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
7、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。 本设计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。第二章 系统设计方案论证及分析 2.1 概 述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
8、压芯片U1、U2分别得到+12V和-12V的一个相对稳定的直流电压。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)输出纹波电压小于5mV,稳压系
9、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)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. 输出直流电压为+12/-12; b.最大输出电流为:Iomax500mA; 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
10、块的电路图,加上原理说明。选择合适的元器件,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。2.5设计方案的选择与论证小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图2.1所示。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
11、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,本实验采用此方案。2.6电路原理分析直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如图2.2所示。各部分的作用: 图2.2(1)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U2。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=,式中是变压器的效率。(2)整流滤波电路:整流电路将交流电压U1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U0。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2.3所示。 图2.3 整流
12、桥将交流电压U2变成脉动的直流电压,再经滤波电容C滤波纹波,输出直流电压U0。U0与交流电压U2的有效值u2的关系为U0=(1.1-1.2)u2每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=U2通过每只二极管的平均电流I=0.5Ir=0.45U2/R式中,R 为整流电路的负载电阻.它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应满足RLC(3-5)T/2式中,T为50HZ交流电压的周期,即20ms.(3)电压输出稳压器由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此,为了维持输出电压UI稳定不变,还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环
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