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1、报告评分批改老师（尚4肉年而物理与电子信息科学系横拟电孑技术课程设计报告直流稳压电源的设计专业：电子信息科学与技术班级：09电2班学生姓名：谭白雪学号：09120220指导老师：陈设尊提交日期：2011年6月12日第一部分设计任务与要求31.1 设计题目及要求31.2 备选方案设计与比较3方案一3方案二3方案三41.2.4各方案分析比较4其次部分设计方案52.1 总体设计方案说明52.2 模块结构与方框图5第三部分电路设计与器件选择63.1 整流电路6模块电路及参数计算6工作原理和功能说明7器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）73.2 滤波电路7模块电路及参数计算7工作原理和功能说明83.3
2、 稳压电路8模块电路及参数计算8工作原理和功能说明8器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）93.4 过流爱护电路103.4.1 模块电路及参数计算103.4.2 工作原理和功能说明103.4过压爱护电路103.4.1 模块电路103.4.2 工作原理和功能说明103.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）11第四部分整机电路H4.1 整机电路图（非仿真图）114.2 元件清单12第五部分电路仿真125.1 仿真软件简介125.2 仿真电路图125.3 仿真结果（附图）13第六部分安装调试与性能测量146.1 电路安装（举荐附整机数码照片）146.1.1 焊接电路图146.1.2 焊接步
3、骤146.1.3 焊接时的留意事项146.2 电路调试15调试步骤及测量数据15故障分析及处理166.2.3测试时应留意的问题1763整机性能指标测量（附数据、波形等）17课程设计总结18参考文献19第一部分设计任务与要求1.l设计题目及要求1 .设计制作一个连续可调直流稳压电源2 .主要技术指标与要求：输入电压在220V10%时，输出电压从3-12V可调，输出电流大于0.5A；输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于510-3,输出内阻小于0.1;具有过流爱护、过压爱护功能：输出电流超过700mA时电路自动过流爱护，输入沟通电压超过250V时电路自动过压爱护；主要调整元件由晶体管构成。1.2备选
4、方案设计与比较1.2.1 方案一图原理图1.2.2 方案二图原理图方案三图原理图各方案分析比较1.方案说明：用单向桥式整流电路整流，使电压幅度减小；利用电容滤波，再将减小的波形用二极管使波形变得平稳，利用串联式稳压电路稳压，从而输出3V到12V的可调直流稳压电源。方案一：由220V沟通整流后，经电源稳压输出，但是由于这种方式产生的直流电压纹波比较大，无法得到稳定的电压输出，不符合我们的要求。本方案采纳了经典电源电路，并带有过压和过流爱护电路。但就限流部分的电阻难以精确，过压部分的压控开关相较于其他器件价格贵些。综合上述缘由我们就放弃了此方案。方案二：我们将从滤波电路输出的电压接到线性稳压电路，
5、线性稳压电路的输出可调值为312V的直流输出。此方案的优点是：电路简洁、很简洁调试，但是此电路存在一个致命的缺陷此电路的限流爱护虽然在原理上是可行的，但是由于通过限流电阻R3的电流相当高，则对电阻R3的功率要求特别高，但一般的电阻是不会有如此高的功率的，这样就往往导致电阻被烧坏。因此须要我们的进一步优化。方案三：以方案一，方案二为基础，对限流电路进行改进，采纳了经典的三极管过流爱护电路,过压部分采纳了由三极管、稳压管组成的简洁电路，并能通过滑动变阻器依据自己的意志来调定过压值，且便于调整、线路简洁。经过对此电路模拟仿真和实物调试，得到的各种试验参数都能达到客户要求。其次部分设计方案2.1 总体
6、设计方案说明方案的原理：电源变压器是将220V的沟通电压变为所需的电压值，然后通过整流电路将沟通电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压含有较大的纹波，故必需通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。此电压不稳定，会随着电网电压波动、负载和温度的改变而改变。因此在整流、滤波电路之后还须要接稳压电路，维持输出直流电压稳定。同时电路带有过压爱护电路和限流爱护电路在电压和电压超过肯定范围是断开电路从而起到爱护作用。带有人性化的数显部分为用户在运用供应了莫大的便利。2.2 模块结构与方框图模块结构直流稳压电源电路由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分组成。首先通过电源变压器获得合适
7、大小的沟通电压；然后运用整流电路将沟通电变成脉动直流电;其次经过滤波电路将整流后得到的脉动直流电中的沟通重量滤除；最终用稳压电路稳定直流电压。图直流稳压电路原理图整体电路方框图:滤波电路过压保护整流电路220数显部分稳压电路过流保拉图电路方框图第三部分电路设计与器件选择3.1 整流电路模块电路及参数计算*参数计算：设变压器的副边电压有效值为力，整流二极管D1D4的参数：VDRM=（21.4141.1=23.3VIDMAX=IOMAX=350mA工作原理和功能说明整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将变压器副边沟通电压U2变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。3.1.3器件说明（含结
8、构图、管脚图、功能表等）O14.O1-Z4OO7O11Z4。O1-M-1IM-4007图3.1.2二极管*lN4007功能表表IN4001最大周期性方向峰值电压50最大有效值电压35最大直流闭锁电压50半个正弦波信号为8.3ms时最大过载流50A最大满负荷反向电流，全周期,在75下30uA25下最大直流反向电流：在75下,在额定直流闭锁电压下：5.0uA50.0uA操作和存储温度范围-65+1753.2滤波电路3.2.1模块电路及参数计算*模块电路*参数计算Cl(35)TImax/2Umin=(970.5-6l7.5)uF;UCMU2l.l=25.9v;故选用220OUF、50V的铝电解电容器
9、。3.2.2工作原理和功能说明利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容C与整流电路的负载R1.并联（或串联），就可以将整流电路输出中的沟通成分大部分加以滤除，尽可能减小脉动的直流电压中的沟通成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。3.3稳压电路3.3.1 模块电路及参数计算*模块电路*参数计算调整管：设ICml10=50OmA；U（BR）CEOlUCEmax=Uimax-Uomin=19.36V-3V=16.36V；Uimax=U2l.l=19.36V;Pcm16.36V0.5A=8.07Wo故调整管我们采纳型号为TlP122的复合管。3.3.2 工作原理和
10、功能说明该模块由取样环节、基准电压、比较放大、调整环节四个部分是连成一体的。首先先通过三个串联电阻以及发光二极管取样，然后在通过三极管电路放大。放大后的数值输出给调整管的基极，经过复合三极管的放大功能，可以调整UO的电压值。这是一个深度反馈电路，从而保证了能够输出一个恒定稳压值。3.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）*复合管TlPl22结构图、管脚图TIP122bee图（八）复合管TIP122功能表表类型：晶体管电压Vceo:100V功耗Pd:65W集电极直流电流：5A直流电流增益hFE:1000封装类型：TO-220针脚数：3功耗：65W封装类型：TO-220总功率Plot:65
11、W晶体管数：1晶体管类型：功率达林顿最大连续电流1c：5A温度：25电压Vcbo:100V电流Ic3A电流Ic5A直流电流增益hf最小值：1000表面安装器件：通孔安装集电极电流IC平均值：5A最大饱和电压Vce2V模块电路及参数计算*模块电路*参数计算R=Ube700mA=l3.4.2 工作原理和功能说明当电路工作在正常电流范围内，限流电阻两端的电压无法达到0.7V限流三极管不工作。一旦电流过大限流三级管导通，为复合管基极分流，并使得复合管的放射极电流限制在70OmA内。3.4过压爱护电路模块电路当电压超过设定电压时，复合管基极电位变的很低几乎为零。使得复合管无法正常工作，从而整个电源停止工
12、作。3.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）*稳压管的结构图、管脚图图稳压管第四部分整体电路4.1 整体电路图4.2 元件清单直流稳压电源的设计与制作须要用到的相关元件如表4.2：表4.2元件清单元件名称型号数量备注整流二极管1N40074个红色发光二极管1个工作压V复合管TIP122各1个引脚接法不同电解电容（大）2个2200uF50V去耦电容1042个无正负级之分电解电容（小）CDllO1个47uF25V电阻若干插针若干变压器1个耐压值为15V万能板一块4.3 工具清单直流稳压电源的设计与制作须要用到的相关工具如表4.3：表4.3工具清单工具名称备注直流稳压稳流电源SG1732S
13、B5A双轨迹示波器OSCI1.1.OSCOPEGOS-620万用表DT9205A电烙铁NO.091A220-240V焊锡丝NO:B-2镒子锡取器NO.1.1.-135A松香第五部分电路仿真5.1 仿真软件简介Multisim软件就是一个特地用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim是一个完整的集成化设计环境。而且Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好的解决理论教学与实际动手试验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很便利地把刚刚学到的理论学问用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创建出真正属于自己的仪表。极大
14、地提高了学员的学习热忱和主动性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。5.2 仿真电路图,如图5.2图5.2原理图Oscillocopv-XSd图输出纹波图图5.3.2输入直流纹波图MuItimeter-XMMlMuItimeter-XMMl区图5.3.2最大输出电压与最小输出电压第六部分安装调试与性能测量6.1 电路安装（举荐附整机数码照片）6.1.1 焊接电路图图（八）实物元件面布局图图（b）实物图焊面面6.1.2 焊接步骤：在万能板上粘贴一张白纸，依据电路板上圆孔的位置在白纸
15、上一一对应；先对整个电路进行布局，然后按1：1的比例将电路图画在板子上。有铜圈的一面为焊接面，无铜圈的一面为元件面。依据电路的整体布局及电路图将元件从无铜圈面一一插入；运用电烙铁焊接时将其加热到350C左右，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧渐渐靠近，然后快速将电烙铁向上挪开。用导线焊接时，用老虎钳将导线皮去除，在露出的导线表面先放进已融入焊锡的松香中涂上一层锡丝，以便于焊接。依照电路图将元件一一焊接起来。6.1.3 焊接时的留意事项：长期放置不用的元件和板子，在焊接时要砂纸或是锻子先将其表层的氧化膜去掉。焊接时电烙铁的温度不宜太高也不能太低，应将之调整到一个相宜的温度（350C）o电路图的
16、绘制要美观、元件的布局应匀称。须要焊的点和相交的线在图中应用圆点标出，不相交的特殊两根相邻线应用飞线进行区分分开。飞线必需从元件面穿过，以防止与焊接面短路的现象。布局中三端稳压器应与电容有肯定大的空间，防止电容发热时对稳压器造成影响。元件引脚一般不能安置在电路主线上（特殊状况除外）。焊接时应留意区分电容、二极管等器件的正负极。切勿接反。电烙铁在不适用的时候要将其温度调至最低，以保证其运用寿命。6.2 电路调试6.2.1 调试步骤及测量数据依据原理图，用万用表测量焊接面和元件面。用万用表的蜂鸣档推断是否短路或查找有无虚焊、假焊等接触不良的连线与接点。若是有光明的蜂鸣声则表明线路是连通的，若无，则
17、表示电路未连通，出现断路现象。a.测元件面，主要测是否通路。在测试时，忽视焊接面，干脆在元件面进行测试。首先测试中间那条长横线，从头到尾进行测试，中间接点无需再进行测试。然后再分别测试每条竖线通不通路。b.测焊接面，主要测是否短路。测相邻但不相交的两根线之间是否短路，听蜂鸣器是否鸣叫，叫则表示短路。用万用表测试各个元件并推断其好坏，记录各组数据，通过测试可推断此电路的元件在焊接时都未烧坏。前期工作完成之后，断开过流，过压爱护电路然后起先通电。查看1.DE是否点亮，若点亮则进行电压的范围调试。由于实际电路与原理图有肯定的差距，所以本电路的取样端采纳了三个电阻进行调试。先对中间的电阻进行调试，记录
18、第一次电压值的调整范围，如表a；调整到最大值（最小值）然后调整上下的电阻使电压值达到要求范围，再转动中间电阻使其达到极限查看最小值（最大值）是否达到要求；若未达到则重复上述步骤，直到到达要求为止。最终结果如表b。a.首先调整过流部分，把电压调到一个适当值（大约4V）在输出端接人输出电阻（采纳大功率滑动变阻器）并上串联电流表进行数据测量。不断减小滑动变阻器的阻值直到1.ED熄灭，过流电路起到爱护作用，记录数据如表c。表cUo(V)3.083.083.083.083.083.08R1()302010520Io(mA)5090220400543543b.过压爱护调整，采纳接到滤波之后的直流信号源电路
19、做输入电源信号，调整直流信号源为20V,再调整电位器直到1.ED熄灭起先起到过压爱护，然后调整信号源稍稍减小输入电压，视察过压爱护是否解除，若未解除接着调整电位器。直到达到一超过20V就过压爱护电路起先发挥作用的效果，则把次电位器的阻值定下来。6.2.2 故障分析及处理故障一：由于步骤1的工作未做好就干脆通电了，发觉1.ED未亮。分析可能出现的缘由：二极管接反或已损坏，线未连好出现了断路。处理方法及修正：首先用万用表中的二极管档进行测试，发觉二极管并未反接和损坏。然后用万用表的电压档测试各个支路的电压，发觉经过调整管之后的电压为零，揣测可能是有线未接好。再一次对电路图发觉在1.ED这条支路与取
20、样电路间有一条线未连接。连上线,1.ED导通，调整取样电路电阻，有电压改变。故障二：调整取样电阻的上电位器，发觉没有作用。分析可能出现的缘由：电位器坏了。处理方法及修正：用万用表的电阻档接在电位器的中间脚和其中一边的脚上，调整电位器发觉阻值没有改变。换一个新的电位器，问题解决。故障三：采纳上述方案二的过流爱护电路，限流电阻很简洁烧坏。分析可能出现的缘由：由于通过限流电阻的电流相当高，则对限流电阻的功率要求特别高,但一般的电阻是不会有如此高的功率的，这样就往往导致电阻被烧坏。处理方法及修正：采纳方案三的经典过流爱护电路，并且采纳大功率的水泥电阻。故障四：调整过压爱护分析可能出现的缘由：可能2K电
21、位器过小为为稳压管分的压不足以使稳压管击穿。处理方法及修正：换为5K的电位器，爱护电路起先起到作用，其科学接法如图d所示；图d科学接图故障五：在测稳压系数时，在测17V电压时，电路突然烧坏。分析可能出现的缘由：放置电路的桌面上有引脚，导致某个地方短路。处理方法及修正：经过测试发觉1.ED和过压部分的那个三极管都烧坏了。换上新的电路仍旧能接着运行。623测试时的留意事项：测试之前，应在桌上铺一张白纸，防止在焊接电路时，桌面上留下的焊锡、元件引脚或线与焊接面接触造成短路。直流稳压电源器的限流旋钮应依据电路允许最大电流进行调整，这样可以爱护电路和电源。开电源前应将电压旋钮旋到最小。6.3 整机性能指
22、标测量（附数据、波形等）稳压系数Sv*数据测量表有负载无负载Ui(V)13.619.7Uo(v)8.969.16*计算过程Sv=O13.6（19.7-13.6）8.96=0.05632纹波电压Us（应毫伏表的精确度不高所以数据有些误差）*数据测量表Uo(V)4581113Us(mV)0.10.20.10.10.1*纹波电压图图（八）输出纹波图图（b）滤波后的纹波图6.3.1 调试过流爱护电流*数据测量Uo(V)3.083.083.083.083.083.08Rl(C)302010520Io(mA)50902204005435346.3.2 内阻R。的测试*数据测量表6.3.4UolUo2Io9
23、.05V9.00V225mA*计算过程Ro=(9.05-9.00)V225mA=0.22课程设计总结欢乐并着苦痛的模电课程设计就要步入尾声，我们最终走到了收获的季节了。在此次课程设计中，使我更加扎实的驾驭了有关模拟电子技术方面的学问，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过不断的思索和检查最最终找出了缘由所在，也暴露出了前期我在这方面的学问欠缺和阅历不足。并且，收获一群纯真的挚友，还让我对生活、人际交往、领导实力方面有新的相识和体会。稳压电源的设计试验不仅加深了我们对整流、滤波、稳压电路的相识与理解，而且让我们对相关试验工具和电子元器件有了初步的了解，对本专业发展方向的把握又上升了一个层次。在试
24、验中，我们深深体会到本专业动手操作实力的重要性，同时教会我们试验的严谨与科学性。整个试验中，必需认仔细，容不得一丝马虎。试验前，仔细查找资料，了解试验的每个步骤及其留意事项，尽量避开不必要的错误发生。焊接应比照电路图一步一步进行，不行慌乱大意，急于求成。该焊接的地方要焊好，不行出现虚线或是虚点。测试时，要留意测试工具的测量范围，旋到相应的测量档位，留意正负的接法，不要烧坏测试用具。出现错误时，先自己仔细分析电路，找出出错之处，如自己解决不了，需向老师请教。力求达到试验的真实性、科学性，尽量降低试验误差。当然在此次课程中，也让我清晰的意识到了自己所学学问的浅薄，虽然在期末的考试中取得了比较优秀的
25、成果，但是学到的东西都很浅显，与实际运用有很大的差别。俗话“实践出真知”还是相当正确的，不去焊接我就恒久都不懂其实细微环节很重要，或许一不当心你就要虚焊，或少焊线。，就像我自己少焊一根线，导致的是奢侈了一下午的时间去查找。这也就让我学到了不要忽视小问题；还有不去调试，我也就不知道理论与现实的差距。在这学期的试验中，不仅培育了我独立思索、动手操作的实力，团结合作精神。更重要的是，在试验课上，我们学会了许多学习的方法。首先要提的上网查找实力的提高，在查找资料过程中，发觉了一些如电路图发烧友，21IC网等有用的网站，在这个互联网的时代，我觉得我们高校生应多利用网络资源来阅读信息，查找资料，学会如何更
26、好的利用网络这个工具。除了在专业上的收获，我收获的还有一批队友情，一些管理阅历。很荣幸，能成为我们加佳组的组长，并和他们一起奋斗了一个学期。玲玲，活泼开朗，做事仔细，主要负责运用MUItiSim画图，为了完成任务，努力自学软件和请教他人；元元，专用摄影师，主要担当材料整理方面的内容，关切集体事情；孝为及建岗，硬件组成员，主动查资料，专业学问较好；锦楚，软件组成员，负责ProieI画图，特别吃苦耐劳，一般交代的任务能立刻完成。从一起先到现在即将结束，我看的是我们的成长，我们加佳组从一个起先只有这个名字到最终真正实现它“团结，优秀，”的涵义。对于怎样把这个组做好，我想身为组长我还是做出了很大的努力
27、的，虽然有时也有些方法不当的导致效果不佳。但我的确是心系与我们的小组的，就我自己而言我要求自己做到：第一，每次会议前都打算好会议内容。其次，必需是最早到的，不让组员等待。第三,记录好每个组员的发展状况。对组员的要求，首先，不允许迟到，迟到一次扣平常分2分。其次，要做好会议笔记。最终，支配的任务必需按时、按量完成。我在管理方面的阅历不是很足，也是第一接触这种新课程的上课理念，因此活动中出现问题是不行避开的。刚起先的时候小组成员太过于依靠小组长，并没有主动想过通过其它渠道去解决，一有问题就起先询问组长。在这个时候我会一再要求小组成员要自己通过各种渠道查资料，特殊是网络。除此之外，最大的挑战就是电路
28、的设计，计算、爱护电路、调试、问题的解决，当把原理应用到实际电路的时候就会很无力，因为学问实在是学的太浅薄了，有时真的是无从下手。但是人就是要接受不断的挑战，才能不断的进步吗！所以这次的课程设计也给我带来了巨大的折服感。实物出来后我很荣幸收获了一个工作上的好伙伴，虽然我们不是一个小组的，但我们肯定是最好、最默契、最有效率的搭档。当然过程是甜中伴着苦的，有时往往几个小时杀的没搞出来，不过最终通过我们两的不懈努力还是把电路给调好了。所以说努力和搭档都很重要。虽然老师说每组至少交一个成品就可以了，但是我本着多给组员熬炼的机会的想法，还是很希望他们都能自己制作一个。他们也没让我悲观都很主动的参与了实物
29、制作，除了一两个真的是太忙的同学就没参与，不过他们也在被人焊接时去看了他们制作的。“发觉、改正、成长”这短短的三个词总结了我在这次课程设计中收获到的一辈子都享用不尽的财宝。因为人生就是那么一个过程，不断的发觉，然后刚好的更正，最终我们成长。【参考文献】1模电课程设计参考资料（电子文档）.张玉璞，李庆常.电子技术课程设计M.北京：北京理工高校出版社.梁宗善.电子技术基础课程设计M.武汉：华中理工高校出版社.4阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京：高等教化出版社，2006.5康华光.电子技术基础（第五版）.北京：高等教化出版社，2006.童诗白.华成英.模拟电子技术基础（第3版）.北京:高等教化出版社，2001.孙肖子.模拟电子电路及技术基础.西安:西安电子科技高校出版社，2008.
