模拟电子课程设计直流稳压电源电路设计.docx
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模拟电子课程设计直流稳压电源电路设计
模拟电子课程设计--直流稳压电源电路设计
课程名称:
模拟电子技术
设计名称:
直流稳压电源电路设计
姓名:
第一组
学号:
XXXXXXXXXX
班级:
09自动化
指导教师:
起止日期:
2011.05.30至2011.06.3
课程设计任务书
学生班级:
09自动化学生姓名:
XX学号:
XXXXXXXXXX
设计名称:
直流稳压电源电路设计
起止日期:
2011.05.30至2011.06.03指导教师:
一、设计要求
设计一个连续可调直流稳压电源
1.供给的交流电压U1为220V,50Hz;
2.器输出电压U2为-15V~15V,50Hz;
3.电源输出直流电压可调,最大负载电流100mA左右;
4.纹波电压小于5mV,稳压系数<=0.01。
给出分析过程和电路图。
二、摘要
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。
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
设计中占有十分重要的地位。
为此,我们小组进行了为期一周的直流稳压电源电路的设计,顾名思
义,就是设计出一种电源,其功能是将电网提供的220V的交流电压转化为
持续且稳定的直流电压。
三、目录
第一章 设计原理分析
1.1单相桥式电路工作原理……………………………………………4
1.2电容滤波电路工作原理……………………………………………5
1.3稳压管电路工作原理………………………………………………5
第二章 试验设计
2.1试验设计电路图…………………………………………………………6
2.2实验设计设备及器件………………………………………………7
2.3实验设计测量及数据记录…………………………………………………7
2.4误差分析及电路改进………………………………………………………8
第三章 课程设计心得体会………………………………………………………9
参考文献…………………………………………………………………………9
四、正文
第一章设计原理分析
直流稳压电源是电子设备中最基本、最常用的仪器之一。
它作为能源,可保证电子设备的正常运行。
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路三部分组成,如图1
图1直流稳压电源结构框图
1.1单向桥式电路工作原理
图2单向桥式整流电路及电容滤波电路
图3整流堆管脚图及内部结构
1)整流电路的作用
电路中用了四个二极管,接成电桥形式,利用二极管的单向导电性,将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压
2)主要参数计算
a.直流电压Uo
b.直流电源Io
c.波动系数
3)选管原则
根据二极管的电流ID和二极管所承受的最大反向峰值电压URM进行选择,即
1.2电容滤波工作原理
1)电容滤波电路作用
利用电容元件储能的特性,将整流后输出的电压的能量储存起来,然后缓慢的释放给负载。
尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。
2)主要参数计算
a.耐压电流
b.放电时间常数范围
c.输入输出关系
d.波动系数
3)电容滤波电路的特点
(1)电容滤波电路适用于小电流负载。
(2)电容滤波电路的外特性比较软。
(3)采用电容滤波时,整流二极管中将流过较大的冲击电流。
必须选用较大容量的整流二极管。
(4)电容滤波后,输出直流电压提高了,同时输出电压的脉动成分也降低了,而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC→∞,Uo=1.4U2,S=0。
4)选电容原则
电容放电的时间常数τ=RLC愈大,放电过程愈慢,则输出电压愈高,同时脉动成分也愈少,即滤波效果愈好。
故应该选择一个
1.3稳压电路工作原理
图4直流稳压电路
1)直流稳压电路作用
使输出的直流电压,在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
本次课程设计中,稳压电路选择用三段集成稳压器W7815和W7915以及电容组成
2)三端集成稳压器介绍
随着半导体工艺的发展,稳压电路也制成了集成器件。
由于集成稳压器具有体积小,外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点,因此在各种电子设备中应用十分普遍,基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。
W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的,在使用中不能进行调整。
W7800系列固定输出正电压,W7900固定输出负电压,档位一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。
(1)W7815和W7915外形及连接图
图5W7815外形及连接图图6W7915外形图及连接图
(2)以W7812为例说明电路组成
图7由W7815构成的串联型稳压电源
图7是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。
滤波电容C1、C2一般选取几百~几千微法。
当稳压器距离整流滤波电路比较远时,在输入端必须接入电容器C3(数值为0.33μF),以抵消线路的电感效应,防止产生自激振荡。
输出端电容C4(0.1μF)用以滤除输出端的高频信号,改善电路的暂态响应。
第二章实验设计
2.1实验设计电路图
图8直流稳压电源结构图
注意
(1)在搭接电路时一定要断开电源,在所有部分搭接完毕确认无误后方能开启电源。
(2)连个四个电解电容的正负极一定要接对,否则电容将被反向击穿。
(3)电路中所有的的接地端都要共地,时刻观察电路中的器件,当发现器件过热时一要及时关闭电源使之冷却。
(4)电路经初测进入正常工作状态后,才能进行各项指标的测试。
2.2实验设计设备及器件
(1)模拟电子实验台
(2)变压器输入交流电,幅度220V,频率50Hz
(3)整流堆输入电压范围0V—25V
(4)电容470uF电容两个,0.1uF电容8个,100UF电容两个
(5)三端集成稳压器W7815,W7915各一块
(6)数字万用表
(7)470欧姆滑动变阻器
(8)连接导线若干
2.3实验设计测量及数据记录
1)实验设计测量步骤
(1)观察桥式整流后波形,按图2连接电路,交流电源选择17.5V输出,整流电路正常工作,在滤波电容C1前断开,数字万用表选用交流电压档,测量Ui大小
(2)然后将线路接通至滤波电容C1,断开稳压块,观察滤波后波形V2,示波器选择交流耦合,选择合适的Y轴增益水平,观察并测量纹波电压峰峰值Vpp1,用万用表直流电压档测量U2有效值。
(3)接通稳压块,用数字万用表测量空载时输出电压V0大小,接入负载,用示波器观察阻负载上的波形V3,并和V2比较波形在示波器Y方向的位置高低,再换到交流耦合档,选择5mv/Div或合适的Y轴增益水平,观察并测量纹波电压峰峰值Vpp2。
用数字万用表测量负载输出电压有效值V0l。
2)数据记录
表1
极性
电源电压Ui
整流输出V2
整流+滤波输出V2'
V2/Ui
V2'/Ui
正
17.50V
15.72V
23.6V
0.89
1.34
负
17.52V
15.50V
23.5V
0.88
1.34
表2
极性
空载电压V0
负载电压V0
内阻R0
正
15.04V
15.09V
1.2
负
-15.09V
-15.18V
3.4
输出纹波电压<5mV
输出电流<100mA
2.4误差分析及电路改进
1)误差分析
(1)整流之后的V2<0.9Ui大理论值大小,原因是整流堆中的二极管也会产生压降。
(2)滤波后输出电压在示波器上显示波形不够平滑,脉动系数较大,原因是滤波电容不够大
(3)加稳压电路后,负载大小变化时,输出电压发生较小的改变,原因是采用电容滤波,电路外特性不够硬。
2)电路改进
(1)对现有滤波电路中的滤波电容改用容值较大的电容,使滤波输出后的电压更加平滑。
(2)在W7915和W7815输入输入端各并联进一个二极管,保护集成稳压器内部的调整管。
(3)为了使电路外特性更好,将滤波电路改为LC滤波电路,使直流稳压器能使用与更多的场合
五、参考文献
1.郭永贞《电子技术试验与课程设计指导模电分册》
2.陈光明《电子技术课程设计与综合实训》
3.童诗白、华成英《模拟电子技术基础》
4.陈梓城《实用电子电路设计与调试》
六、课程设计心得体会
通过此次课程设计,我们学会了许多关于稳压电源的知识,也对它有了充分
的感性认识。
这对于我们以后从事相关工作,有很大的好处。
在课程设计中,我们遇到了很多的问题和挫折,但我们没有放弃,最终在规定期
限内完成了设计,这本身就是对我们自身能力的一种肯定。
有了这次经历,我想
我们以后遇到类似的问题,也能很好的处置,度过难关,完成既定的目标。
在设计过程中,我们发现原来理论和实际有着很大的差别。
我们在课堂上学到的
东西,距离实际应用还有一定的距离,譬如模拟电路中关于直流电源的相关理论,
我们学得还不错,却在实际操作中遇到了很大问题,又找不到其中原因。
这告诉
我们,我们要学以致用,我们的知识要用到实际生活中。
有了这种思想,我想我
们在以后的学习中会更加注重理论与实际的联系,使我们所学的知识能够尽可能
的用到实处,而不仅仅是为了应付考试。
同时,在设计过程中,我们充分的利用了网络资源,在网络上搜索我们需要
的各种信息。
这使我们意识到了网络的重要性。
指导老师评语
课程设计成绩
指导老师签字
2011年月日
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- 模拟 电子 课程设计 直流 稳压电源 电路设计