1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題名稱：直流穩(wěn)壓電源專業(yè)名稱：電氣工程及自動(dòng)化學(xué)生班級(jí)： 學(xué)生姓名： 孫國太 周佳武指導(dǎo)老師： 楊誼華專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書直流穩(wěn)壓電源（一）設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法；2、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案；3、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)；（二）設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)：要求電源輸出電壓為12V，輸入電壓為交流220V，最大輸出電流為Iomax=500mA，穩(wěn)壓系數(shù)Sr5%。2、設(shè)計(jì)基本要求 1).設(shè)計(jì)一個(gè)能輸出12V的直流穩(wěn)壓電源；2).擬定設(shè)計(jì)步驟和測(cè)試方案；3).根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)；4).要求繪

2、出原理圖，并用Proteus仿真；5).在萬能板上制作一臺(tái)直流穩(wěn)壓電源；6).測(cè)量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)；7).具有過流保護(hù)。8).用三端穩(wěn)壓器W7800系列。9).撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。（三）設(shè)計(jì)提示1、參數(shù)測(cè)量集成電路選W7812穩(wěn)壓器。測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流為最大時(shí)，分別測(cè)得輸入交流比220V增大和減小10%的輸出vo，并將其中最大一個(gè)代入公式計(jì)算Sr，當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，Sr=VoVI/VIVO。2、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)字萬用表、萬能板、示波器3、設(shè)計(jì)用主要器件變壓器、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、集成穩(wěn)壓器（W7812）、電容、電阻若干。（四）設(shè)計(jì)總結(jié)1、總結(jié)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)用到的主要知識(shí)點(diǎn)，對(duì)設(shè)

3、計(jì)方案進(jìn)行比較。2、總結(jié)直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù)的測(cè)試方法。目 錄第一章 緒論4第二章 電路設(shè)計(jì)3.1直流穩(wěn)壓電源的基本原理53.2降壓變壓器53.3整流電路63.4濾波電路83.5穩(wěn)壓電路83.6保護(hù)電路93.7原理圖，PCB和proteus仿真93.8元器件選擇和電路參數(shù)計(jì)算說明10第三章 制作和調(diào)試3.1制作113.2注意事項(xiàng)11 3.2測(cè)試11 3.2.1空載檢查測(cè)試12 3.2.2負(fù)載檢查測(cè)試12 3.2.3質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試13第四章 總結(jié)和體會(huì) 4.1 總結(jié)心得14 附錄15 參考文獻(xiàn)15第一章 緒論 為加強(qiáng)對(duì)元器件的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用基本知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的能力，扎實(shí)基礎(chǔ)理論，我們現(xiàn)初次進(jìn)

4、行模電課程設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和測(cè)試作為此次課程設(shè)計(jì)的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計(jì)方案，即通過電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路這四部分的有機(jī)組合來最終實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)：方案論證，產(chǎn)品說明，原理說明，安裝工藝，調(diào)試與測(cè)試，焊接技術(shù)，元件清單，操作說明。為了全面介紹科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的技術(shù)方法，在加強(qiáng)的直接實(shí)驗(yàn)方法的同時(shí)，力求使學(xué)生盡快掌握當(dāng)前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，本課題設(shè)計(jì)使用了Altium Designer，Proteus等工具。通過本課題的設(shè)計(jì)，能夠加深對(duì)電路理論知識(shí)的理解和掌握，更主要的是學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法。學(xué)會(huì)運(yùn)用理論和實(shí)驗(yàn)兩種研究方法，解決實(shí)際問

5、題能力，更培養(yǎng)了我們掌握電子技術(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)技術(shù)，測(cè)量技術(shù)等實(shí)驗(yàn)研究方法，使其具有獨(dú)立實(shí)驗(yàn)研究的能力，以便在未來的工作中開拓創(chuàng)新。第二章 電路的設(shè)計(jì)21 直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源電路框圖如圖1所示。從圖中可知，系統(tǒng)由降壓變壓器、整流器、濾波器、穩(wěn)壓器和保護(hù)電路共五個(gè)部分組成。圖2.1.1直流穩(wěn)壓電源的電路框圖直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖2.1.2各部分的作用：圖2.1.2 整流與穩(wěn)壓過程22降壓變壓器降壓變壓器將電網(wǎng)220V、50Hz交流輸入電壓降壓后變?yōu)樗璧募s18V交流電壓，同時(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。 圖2.2.

6、1 直流穩(wěn)壓電源變壓器電路23整流電路一、單相整流電路（一）半波整流電路單相半波整流電路如下圖(a)所示，圖中Tr為電源變壓器，用來將市電220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時(shí)保證直流電源與市電電源有良好的隔離。設(shè)V為整流二極管，令它為理想二極管，RL為要求直流供電的負(fù)載等效電阻。由圖可見，負(fù)載上得到單方向的脈動(dòng)電壓，由于電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少，但整流效率低，輸出電壓脈動(dòng)大，因此，它只使用于要求不高的場(chǎng)合。（二）橋式整流電路為了克服半波整流的缺點(diǎn)，常采用橋式整流電路，如下圖所示，圖中V1、V2、V3、V4四只整流 二極

7、管接成電橋形式，故稱為橋式整流。1.工作原理和輸出波形設(shè)變壓器二次電壓u2=21/2U2sint，波形如電壓、電流波形圖(a)所示。在u2的正半周，即a點(diǎn)為正，b點(diǎn)為負(fù)時(shí)，V1、V3承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)有電流流過RL，電流路徑為aV1RLV3b，此時(shí)V2、V4因反偏而截止，負(fù)載RL上得到一個(gè)半波電壓，如電壓、電流波形圖(b)中的0段所示。若略去二極管的正向壓降，則uOu2。電壓、電流波形在u2的負(fù)半周，即a點(diǎn)為負(fù)b點(diǎn)為正時(shí)，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而導(dǎo)通，此時(shí)有電流流過RL，電流路徑為bV2RLV4a。這時(shí)RL上得到一個(gè)與0段相同的半波電壓如電壓、電流波形圖(b)中的2段所示

8、，若略去二極管的正向壓降，uu2。由此可見，在交流電壓u2的整個(gè)周期始終有同方向的電流流過負(fù)載電阻RL，故RL上得到單方向全波脈動(dòng)的直流電壓。可見，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍，所以橋式整流電路輸出電壓平均值為u=20.45U2=0.9U2。橋式整流電路中，由于每?jī)芍欢O管只導(dǎo)通半個(gè)周期，故流過每只二極管的平均電流僅為負(fù)載電流的一半，在u2的正半周，V1、V3導(dǎo)通時(shí)，可將它們看成短路，這樣V2、V4就并聯(lián)在u2上，其承受的反向峰值電壓為UR=21/2U2。同理，V2、V4導(dǎo)通時(shí)，V1、V3截止，其承受的反向峰值電壓也為UR=21/2U2。二極管承受電壓的波形如電壓、電流波形

9、圖(d)所示。由上圖可見，在交流電壓u2的整個(gè)周期始終有同方向的電流流過負(fù)載電阻RL，故RL上得到單方 向全波脈動(dòng)的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍。橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓UO提高，脈動(dòng)成分減小了。因此，采用二極管橋式整流電路進(jìn)行整流，將變壓器變換后的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗虻拿}動(dòng)直流電壓，使輸出電壓高，脈動(dòng)系數(shù)?。y波電壓?。?，提高整流效率。24濾波電路整流電路將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。應(yīng)在整流電路的后面加接濾波電路，濾去交流成分。(一)電容濾波1.電路和工作原理設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時(shí)接通

10、電路，u2為正半周，當(dāng)u2由零上升時(shí)，V1、V3導(dǎo) 通，C被充電，同時(shí)電流經(jīng)V1、V3向負(fù)載電阻供電。忽略二極管正向壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時(shí)間常數(shù)近似為零，因此uo=ucu2，在u2達(dá)到最大值時(shí)，uc也達(dá)到最大值，然后u2下降，此時(shí)，ucu2，V1、V3截止，電容C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)=RLC一般較大，電容電壓uc按 指數(shù)規(guī)律緩慢下降，當(dāng)下降到|u2|uc時(shí)，V2、V4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電 過程。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓。電容濾波電路對(duì)整流部分輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑處理，使它成為一個(gè)含交流成分很小的、更加平滑的直流電壓。即濾波

11、部分實(shí)際上是一個(gè)性能較好的低通濾波器，且其截止頻率一定是低于整流輸出電壓基波頻率的。雖然電容C1取得越大，脈動(dòng)系數(shù)就越小，脈動(dòng)成分就小，但一般取RLC1=T為交流電網(wǎng)電壓的周期（）。電容濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是在輸出電流IO不高時(shí)，體積小，成本低。電容濾波適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。25穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓器為電源的核心部分。盡管經(jīng)過整流濾波后的直流電壓，可以充當(dāng)某些電子電路的電源，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，它受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響很大。因此還必須有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。圖5為直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓器電路，通過三端可調(diào)線性集成穩(wěn)壓器W7812的穩(wěn)壓，輸出電壓在輸入電網(wǎng)波

12、動(dòng)10%、輸出負(fù)載變化以及溫度波動(dòng)幾種情況下仍然可以保持不變。 圖2.5.1 直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓器電路26 保護(hù)電路 對(duì)于一個(gè)功能完善的穩(wěn)壓電源來說，必須有一套完整可靠的保護(hù)電路，在串聯(lián)穩(wěn)壓電路中，若使用不慎，負(fù)載電流過大或輸出短路的情況是可能發(fā)生的。此時(shí)，W7812內(nèi)部調(diào)整管的功耗將劇增，尤其是在短路的情況下，全部輸入電壓都加到調(diào)整管兩端，這就會(huì)使調(diào)整管的功耗超過它的極限功耗PCM而損壞調(diào)整管，所以必須采用合適的過流保護(hù)電路。直流穩(wěn)壓電源保護(hù)電路如圖3.5.1所示。 圖3.6.1 直流穩(wěn)壓電源三極管過流保護(hù)電路2.7原理圖根據(jù)前面所述的，可以設(shè)計(jì)出下述供電電路圖：2.8元器件選擇和電路參數(shù)計(jì)算

13、說明一變壓器的選擇1）確定變壓器副邊電流I2 Ii=Io又副邊電流I2=(1.52)Io 取Io=Iomax=500mA則I2=2*0.5A=1A2）選擇變壓器的功率變壓器的輸出功率：PoI2*U2=12W由于變壓器的效率 =0.7，所以變壓器原邊輸入功率P1= P2/=17.2W，為留有余地，選用功率為20W 的變壓器。二濾波電路中濾波電容的選擇根據(jù)：RC（35）T2而 RUiIo C約為2000uF電容的耐壓要大于，考慮到交流電源電壓的波動(dòng)，故濾波電容C取容量為2200uF，耐壓為的電解電容。注意： 因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入

14、、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。三、選擇集成穩(wěn)壓器我們需要得到的是輸出為12V的直流穩(wěn)壓電源。固選擇W7812三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器； W7812三端固定式電壓輸出集成穩(wěn)壓器。第三章 制作和調(diào)試3.1 制作對(duì)電路進(jìn)行組裝：按照自己設(shè)計(jì)的電路，在面包板上插接元器件并焊接。焊接完畢后，應(yīng)對(duì)照電路圖仔細(xì)檢查，看是否有錯(cuò)接、漏接、虛焊的現(xiàn)象。對(duì)安裝完成的電路板的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，以便提供調(diào)整電路的依據(jù)。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整和測(cè)量，使電路的性能達(dá)到要求3.2 注意事項(xiàng)l 電源變壓器的絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)，以防止變壓器漏電。一般用兆歐表進(jìn)行檢測(cè)，也可以用萬用表。 l 電

15、源變壓器的一次和二次繞組不能搞錯(cuò)，否則將會(huì)造成變壓器損壞或電源故障。l 三端穩(wěn)壓器的輸入、輸出和公共一定要識(shí)別清楚，不能搞錯(cuò)。特別是公共端不能開路，如果開路，很可能導(dǎo)致負(fù)載損壞。l 二極管的引腳（或整流橋的引腳）和濾波電容器的極性不能接反，否則將會(huì)損壞元器件。l 檢查負(fù)載端不應(yīng)該有短路現(xiàn)象。3.3測(cè)試直流穩(wěn)壓電源的調(diào)整測(cè)試一般分為三步進(jìn)行，空載檢查測(cè)試、加載檢查測(cè)試和質(zhì)量指針測(cè)試。3.3.1 空載檢查測(cè)試（1）將變壓器的輸出端的正極端斷開，用萬用表測(cè)量變壓器的二次交流電壓值，其值應(yīng)符合設(shè)計(jì)值。然后檢查變壓器的溫升。若電壓器性能正常，則可以進(jìn)行下一步測(cè)試。（2）變壓器的正極輸出段接上，而將整流器

16、的正極輸出端斷開，接通電源，觀察電路有無異常。然后用萬用表測(cè)濾波電路輸出電壓U1，其值應(yīng)接近于1.4U2。否則短開電源檢查再通電測(cè)試。（3） 斷開負(fù)載，通電后測(cè)試輸出電壓UO ，其變化范圍應(yīng)為設(shè)計(jì)值。最后進(jìn)行穩(wěn)壓器輸出、輸入端的電壓差，其值應(yīng)大于最小電壓差。3.3.2 負(fù)載檢查測(cè)試下面進(jìn)行接負(fù)載檢測(cè)，接負(fù)載測(cè)試U2、U1、UO的大小，觀察其是否符合設(shè)計(jì)值，并根據(jù)UI、UO及負(fù)載電流IO核算集成穩(wěn)壓電路的功耗是否小于規(guī)定值。然后用濾波器觀察穩(wěn)壓器輸入輸出端的紋波電壓。此外還可檢查橋式整流電路四只二極管特性是否一致。3.3.3 質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試(1) 穩(wěn)壓系數(shù)Sr的測(cè)試在負(fù)載電流，環(huán)境，溫度不變的情況

17、下，輸出電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化。測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)，在負(fù)載電流為最大時(shí)。分別測(cè)得輸入電壓比220V增大和縮小10%，所得數(shù)據(jù)如下表：U1UO1UO2198V11.98V11.96V220V12.01V12.00V242V12.04V12.05V將所得數(shù)據(jù)代入公式 ：Sr=VoVI/VIVO。 得： Sr1 =-0.45% Sr2 =0.51% 所得數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)要求： Sr=VoVI/VIVO。 (2)最大輸出電流的測(cè)量連接好電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓，接一個(gè)變位器作為負(fù)載，串聯(lián)一個(gè)毫安表，通過改變電位器的阻值使輸出電壓降低5%左右，測(cè)量此時(shí)的電流I。按要求將Ui調(diào)節(jié)到12.1V,測(cè)出

18、此時(shí)的電流大小為497mA。此時(shí)測(cè)出電阻為24第四章 總結(jié)和體會(huì)通過這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，認(rèn)識(shí)到了自己的許多不足和缺點(diǎn)。要想把理論與實(shí)際聯(lián)系起來，還是需要一段時(shí)間的。要想做出一個(gè)實(shí)用的實(shí)物來，并不是自己想象中的那樣簡(jiǎn)單。其一，我們必須掌握一些必備的常識(shí)，比如，三極管引腳的判定以及電阻值的判定。其二，我們必須用科學(xué)的態(tài)度對(duì)待我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中所遇到的問題不能以“人品之類”話而敷衍過，應(yīng)該以作為一個(gè)工程人員應(yīng)用的素質(zhì)去面對(duì)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持冷靜，測(cè)試有條理。遵循物質(zhì)客觀規(guī)律，不隨便改寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其三，自己平時(shí)要多動(dòng)手、多動(dòng)腦，這樣當(dāng)問題來臨時(shí)你就不會(huì)手忙腳亂。該多畫就多畫些，以便能增加你對(duì)該軟件的熟練度。用起來稱心如意，這樣就不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。再如，在焊接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)區(qū)別不同類型的導(dǎo)線用不同類型的焊接方法及焊接的先與后順序。如果你不懂那些，你就會(huì)出現(xiàn)很大笑話。其四，要注意試驗(yàn)安全，不要輕易地嘗試不安全接法。在做設(shè)計(jì)時(shí)必須講求產(chǎn)品的實(shí)用性及美觀性。這就要求我們對(duì)所需器件進(jìn)