1、四川文理學(xué)院本科課程設(shè)計分類號UDC單位代碼10644密 級公 開 學(xué) 號課程設(shè)計題目課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)根底作 者：指導(dǎo)教師：系 別：專 業(yè)：提交論文日期：2023 年 6月 日論文辯論日期： 2023年 6月 日中 國 2023年 6月目 錄摘要 3Abstract4第一章.引言51.1引言51.2設(shè)計原理5第二章.總體設(shè)計思路 52.1 設(shè)計任務(wù)與要求52.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路5直流可變穩(wěn)壓電源的組成5直流穩(wěn)壓電源根本設(shè)計思路7第三章.電路方案及其計算過程73.1 整流電路模塊73.2 濾波電路模塊83.3 穩(wěn)壓電路模板93.4 補償電壓模板103.5 計算過程11第四章Multi

2、sim仿真 134.1 設(shè)計電路原理圖134.2 調(diào)試結(jié)果13第五章總結(jié) 14參考文獻15摘要本課程主要設(shè)計的是量程在015V 的可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源， 其最低功率要求在15W 以上，能測量直流穩(wěn)壓電源的紋波系數(shù)，具有過壓，過流保護，并且采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從 0 V 起連續(xù)可調(diào)，該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，電壓、電流指標(biāo)精度高，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：整流；穩(wěn)壓；數(shù)控；可調(diào)；補償電壓；過壓保護。AbstractThe designof this object is to make a

3、 0 15V adjustable regulated power supply, it is designed to supply more than 15W power requirements, measureing the ripple coefficient of the regulated power supply, with overvoltage protection. Adopted and integrated three-terminal voltage regulator circuit, the output voltage is adjustable and has

4、 overload protection integrated three-terminal voltage regulator, a wide range of output voltage, a voltage compensation circuit is designed to achieve continuous adjustable output voltage from 0V, the regulated power supply with stable performance. Simple structure. The high precision of voltage, c

5、urrent indicators. The advantages of convenient adjustment ect. Keywords: rectifier, regulator, numerical control, adjustable, offset voltage, over voltage protection.引言引言現(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設(shè)備中，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源來使其正常工作，而最常用的是能將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的直流電源，可見直流穩(wěn)壓電源似乎各類電子設(shè)備的重要組成局部，為設(shè)備的穩(wěn)定工作提供能量。設(shè)計原理直流電源分為兩類：一類是能直接供給直流電壓或電流的

6、，如電池、蓄電池、太陽能電池、硅光電池等；另一類是將交流電變換成所需的穩(wěn)壓的直流電流或電壓的，這類變換電路統(tǒng)稱為直流穩(wěn)壓電源。第二章總體設(shè)計思路2.1 設(shè)計任務(wù)與要求(1)用集成芯片制作一個0-15V的直流電源。 (2)功率要求15W以上。 (3)測量直流穩(wěn)壓電源的紋波系數(shù)。 (4)具有過壓、過流保護。2.2直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路 直流可變穩(wěn)壓電源的組成直流可變穩(wěn)壓電源一般由整流變壓器，整流電路，濾波器，穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和計數(shù)顯示電路組成如以下圖2.1 所示。圖2.1 穩(wěn)壓電源實際思路圖其中：(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變

7、比由變壓器的副邊按確定，變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。 (2)整流電路：利用單向?qū)щ娫瑢?0HZ的正弦交流電變換成脈動的直流電。 圖2-2整流電路(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大局部濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。圖2-3濾波電路(4)穩(wěn)壓電路:穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來到達穩(wěn)定輸出電壓的目的。直流穩(wěn)壓電源根本設(shè)計思路1首先將交流電源電壓變?yōu)榉险餍枰碾?/p>

8、壓。2將交流電壓變換為單向脈沖電壓，直流脈動電壓經(jīng)過濾波電路變成平滑的、脈動小的直流電壓，即濾除交流成分，保存直流成分，濾波電路一般有電容組成，其作用是把脈動直流電壓中的大局部紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。3穩(wěn)壓電路就是在交流電源電壓波動火負(fù)載變動時使直流輸出電壓穩(wěn)定。4在穩(wěn)壓電路中參加補償電壓實現(xiàn)可以從0v開始調(diào)節(jié)。5為了使電路實現(xiàn)過流，過壓保護，我們用可調(diào)節(jié)集成穩(wěn)壓電路實現(xiàn)。我們選擇可調(diào)節(jié)集成穩(wěn)壓電路LM713實現(xiàn)。第三章電路方案及其計算過程3.1 整流電路模塊該模塊主要利用二極管的單向?qū)щ娦越M成整流電路， 將交流電壓變換為單方 向脈動電壓。實現(xiàn)方法主要有三種：單相半波整流、單相全

9、波整流、單相橋式整流；在本設(shè)計中我們將用到單相橋式整流，其原理如下：U2正半周時D1、D4導(dǎo)通，D3、D2 截止，在負(fù)載電阻RL上形成上正下負(fù)的脈動電壓；而在 U2 負(fù)半周時，D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下負(fù)的脈動電壓。如果忽略二極管內(nèi)阻，有UoU2。正負(fù)半周均有電流流過負(fù)載，而且電路方向是一致的，因而輸出電壓的直流成分提高，脈動成分降低。單相橋式整流電路主要參數(shù)：輸出直流電壓 UO(AV) ,脈動系數(shù) S，二極管正向平均電流ID(AV) ,二極管最大反向峰值電壓U RM 。橋式整流電路解決了單相整流電路存在變壓器利用率不高的缺點，用一次級線圈的變壓器，到達了全波整流的目

10、的。圖3.1 單相橋式整流圖3.2單相橋式整流波形圖3.2 濾波電路模塊該模塊實現(xiàn)降低輸出電壓的脈動成分，盡量保存直流成分的功能。利用電容 和電感的濾波作用到達降低交流保存直流成分的目的。本設(shè)計中我們采用電容濾波，其原理如下：圖3.3 電容濾波利用電容的儲能特性，使波形平滑，提高直流分量，減小輸出波紋，其輸出波形如以下圖。圖3.4 電容濾波的波形圖電容濾波有以下特點:參加濾波電容后，輸出電壓的直流成分提高，脈動成分減小。 電容濾波放電時間常數(shù) t =RLC 越大，放電過程越慢，輸出直流電壓 越高，紋波越小，效果越好。為了獲得較好的濾波效果，一般選擇電容值滿足 RLC = (3 5) T/2 ，

11、此時，輸出電壓的平均值 UO =1.2U2 。 電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而減小，所以電容濾波適合于負(fù)載電流變化不大的場合。3.3 穩(wěn)壓電路模板在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以到達使輸出波形根本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.11.2)U2，直流輸出電流：I是變壓器副邊電流的有效值，穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。穩(wěn)壓電路原理電路見圖。圖3.5 穩(wěn)壓電路原理圖 仿真3.4 補償電壓模板在設(shè)計當(dāng)中采用三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器電路。它采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成

12、穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍寬，此穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓是1.25V， 而要求電壓從0V起連續(xù)可調(diào)，因此需要設(shè)計電壓補償電路才可實現(xiàn)輸出。補償電路原理電路如以下圖。圖3.6 補償電路原理電路 仿真3.5 計算過程1根據(jù)設(shè)計所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有 CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為2.5V36V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有平安可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和

13、電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。輸出電壓表達式為：U0=U32(1+R2/R1)=1.25(1+R2/R1)式中，1.25V是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器，一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。 輸出電壓可調(diào)范圍：1.25V37V 輸出負(fù)載電流：1A 能滿足設(shè)計要求,應(yīng)選用 LM317組成穩(wěn)壓電路。2選擇電源變壓器*確定副邊電壓U2: 根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=15V 又 Ui-Uomax(Ui-Uo)min Ui-Uoin(Ui-Uo)max

14、 其中：Ui-Uoinmin=3V，(Ui-Uo)max=40V 12VUi43V此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=(1.11.2)U2 可得變壓的副邊電壓： *確定變壓器副邊電流I2： Io1=Io 又副邊電流 I2=(1.52)IO1 取 IO=IOmax=800mA 那么I2=1.5*0.8A=1.2A *選擇變壓器的功率：變壓器的輸出功率：PoI2U2=15W 3選擇整流電路中的二極管：查手冊選整流二極管 IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V17V 最大整流電流 IF=1A0.4A 4濾波電路中濾波電容的選擇：濾波電容的大小可用下式求得。*求 Ui:

15、根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：設(shè)計要求 Uo15mV ，SV0.003 Uo=+6V+9V Ui=15V 代入上式，那么可求得 Ui*求濾波電容C：設(shè)定 Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 那么可求得C。 電路中濾波電容承受的最高電壓為15V，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。 注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、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。 5補償電路1.25v是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓， 但由于計算中存在的微小誤差使得不能用-1.25v，所以使用-2v 與電阻串聯(lián)再用

16、穩(wěn)壓二極管，這樣使得電壓能與集成穩(wěn)壓塊電壓相抵消，從而使得電壓能從0v開始調(diào)節(jié)。第四章.Multisim仿真4.1 設(shè)計電路原理圖圖4.1 0-15v設(shè)計仿真4.2 調(diào)試結(jié)果4.1滑動變阻器阻值為最大值時的調(diào)試結(jié)果4.2滑動變阻器阻值為0的調(diào)試結(jié)果藍色為輸入波紋，紅色為輸出波紋，波紋系數(shù)約為0.035%4.3波紋系數(shù)圖第五章.總結(jié)本次課程設(shè)計，我深感自己學(xué)到了很多。我是單人一組，什么東西都得靠自己進行查詢和理解，這使得我在完成課程設(shè)計上遇到了很多的問題，比方仿真軟件的使用方法，LM317元件的組成和功能，以及濾波電路等的運作原理。不過在解決它們的同時，我也學(xué)到了很多心的知識，這使我深刻體會到了

17、課程設(shè)計的重要之處。在設(shè)計開始之前，我對Multisim仿真軟件做了很多練習(xí)，對各功能都有了更深的了解；盡管如此，實際制作此次設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源時，我依舊遇到了很多的問題。在作了屢次調(diào)試之后，才得到了需要的數(shù)據(jù)。我認(rèn)為做課程設(shè)計同時也是對課本知識的穩(wěn)固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比方一些元件的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。參考文獻 1?實用電子電路手冊數(shù)字電路分冊 ?.高等教育出版社,1991 2郁漢琪.數(shù)字電子技術(shù)實驗及課題設(shè)計.高等教育出版社,1995 3康華光