琼州学院本科生课程设计

                  《模拟电子技术》课程设计

     设计题目：     集成直流稳压电源的设计                    

专    业：    电子信息科学与技术                     

班    级：     20##级                    

学生姓名：       吕文康                    

学    号：       11214073                   

指导教师：         谢海霞                

                 20##年六月

                        集成直流稳压电源的设计

                                      李震

              （琼州学院 电子信息工程学院，海南，三亚 572022）

 

   

 摘要：直流稳压电源广泛应用于各种电子产品,不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，再经变压、整流、滤 波、和稳压四个主要部分构成。本设计的主要内容是围绕着如何使串联可调直流稳 压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了稳压电源的设计方 法，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路设计仿真，并在 电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。

   关键词：电源、稳压、整流、滤波、保护

1 设计任务

1.  设计一个双路直流稳压电源。

2.  输出电压 Uo = ±12V ，

    最大输出电流 Iomax = 1A 。

3.  输出纹波电压 ΔUop-p ≤ 5mV ,

    稳压系数 S_U≤ 5×10-3 。

4.  选作：加输出限流保护电路。

2 电路设计与参数计算

整体电路

1）整流电路参数

输出电压平均值：

输出电流平均值：

平均整流电流：

最大反向电压：

整流二极管的选择（考虑电网%波动）：

2）滤波电路参数

二极管导通角θ：

 

滤波电容的选择：

一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于。

3）实际计算过程

（1）要使W7812正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于2V的压降，因此W7812输入端直流电压必须保证在14V以上。W7812输入端的电流是许对变压器副边输出电压U₂(t)整流、滤波后得到的。假设整流电路内阻为0，负载电流为0，W7812输入端有最大电压U=1.414U_ef，U_ef是U₂(t)的有效值。由于滤波电容不可能无限大，所以U<1.414 U_ef,根据经验可知U=1.2 U_ef，得U_ef=14.4V，考虑到整流桥经过两个二极管约有1.4V的压降，得变压器可取15V。

（2）变压器选择：变压器选择双15V变压，考虑到电流不需要太大，最大电流为2A，实际选择变压器输出功率为30W，可以很好地满足要求。

（3）整流桥：考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流时工作电流的2~3倍。选取RS301（100V,3A）即可，实际购买过程中选择了2W10也符合设计要求。

（4）滤波电路：考虑到对纹波电压要求比较高，所以选择了2200uF、耐压值为25V的电解电容。

（5）去耦电容：去耦电容的选择是由W7812和W7912芯片要求的，查手册可）知分别为0.1uF和0.33uF，用来滤除高频分量，防止产生自激。

（6）为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入220uF、耐压值为25V的电解电容。

（7）W7912支路的原件参数与W7812支路相同。

（8）为防止电源输出端短路，需安装保险管；为防止W7812和W7912因过热而烧坏，需加装散热片。

至此，所有元件的参数都已确定。

3 电路仿真与分析

（1）采用EDA仿真软件Multisim10对双路直流稳压电源电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。下图为在仿真软件Multisim10 仿真的电路图。

直流稳压电源电路

滤波电路输出

(2) 通过仿真中的波特图仪器测试出波形和使用万用表测出的输出电压的大小

                  

从上图可以看到输入的正弦信号经过整流、滤波、稳压后最终得到我们所需要的直流电压

4 电路安装与调试

    拿到PCB板后，就可以进行焊接、装配与调 试工作。

 ? 1、元器件检查与整形 ? 检查PCB是否有断线、短路、破损等情况； 检查元件型号、数量是否与清单一致； ? 对主要元器件（如电源线、变压器、整流二 极管等）进行参数测定。 ? 使用工具对相关元件按照相关技术规范进行 整形。（严禁粗暴整形）

? 2、焊接 ? 焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。 焊点要有光滑整齐的外观，足够的机械强度 以及可靠的电气连接。 ? 3、装配 ? 注意： ? （1）变压器副边中心抽头要接到地线上。 ? （2）220V电源线与变压器原边接线要有热 缩管保护，防止触电短路。

4、调试 （1）检查电源插头是否短路。 （2）各输出对地是否短路 若上述两步均可通过，即可进行通电检查。 逐级测量各点参数是否符合设计要求。 ? 5、常见问题处理 ? （1）变压器副边无输出 ? 断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大， 更换新的变压器。 ?

? （2）整流电路输出电压不达标 ? 整流二极管方向是否正确； ? （3）滤波电容发热 ?整流二极管方向是否正确； ? （4）电源指示灯不亮 ? 限流电阻是否正确焊接；发光二级管极性 是否安装正确。 ? （5）稳压输出电压不正常 ? 是否正确安装稳压器；电压调整电路是否 焊接正常。

5 设计总结

本次课程设计不仅仅是了解了有关集成直流稳压电源的知识，更重要的是能将书本上的理论和所学的知识与实际的动手操作相结合。不但提高了大家的动手能力，更激起了大家对本专业学习的兴趣。

参考文献

1、《电子电路实验及仿真》   路勇   北京交通大学出版社  清华大学出版社

2、《电子技术基础实验与课程设计》  高吉祥  电子工业出版社

《模拟电子技术》课程设计评分表

设计题目：集成直流稳压电源的设计

学生姓名：李震          指导教师签名：       年   月   日

第二篇：直流稳压电源设计实验报告

电子技术课程设计

电气与电子工程 系 电气工程及其自动化 专业

题目： 直流稳压电源设计

学生姓名：

班号：

学号：

指导教师:

时间：21XX年 06月 21日 ~ 20XX年 06月 25日

指导教师评语：

成绩：

直流稳压电源设计报告

一、设计题目

题目：直流稳压电源设计

二、设计任务：

设计并制作用晶体管、电阻器、电容组成的直流稳压电源。

指标：1、输入电压：

2、输出电压：3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压；

3、输出电流：最大电流为1A；

4、保护电路：过流保护、短路保护。

三、理电路和程序设计：

一 电路原理方框图：

图1.1

四、原理说明：

(1)选用集成稳压器构成的稳压电路，

选用可调三端稳压器LM317，其特性参数Vo=(1.2V~37V),Iomax=1.5A,最大输入、输出电压差（Vi-Vo）max=40V。符合本任务的基本要求 。

(2)选电源变压器

集成稳压电源的输出电压Vo即是此电路的输出电压。稳压器的最大允许电流ICM〈Iomax，输入电压根据公式

Vomax+(Vi-Vo)min≤Vi≤Vomin+(Vi-Vo)max可求出其范围为12V≤Vi≤43V。故副边电压取V2=12V，副边电流取I2=1A变压器的副边输出功率为P2≥V2 I2 =12W，由下表可得变压器的效率为0.7。则原边输入功率P1＞P2/η=17W。为留有余地，选取功率为20W的变压器。

图1.2

(3)选整流二极管及波电容

整流二极管D选IN4001，其极限参数为VRM≥50V，IF=1A，满足要求。滤波电容C可由纹波电压△Vop-p和稳压系数来确定。由式

Vi=△Vop-pVi /VoSv得△Vi =2.2V，由式 C=Ict/△Vi=Iomaxt/△Vi得C=3636μF。电容C的耐压应大于17V，故取2只2200μF/25V的电容相并联。

(4)电阻RP1的取值

由式Vo=(1+Rp1/R1)1.25，取R1=240Ω，则RP1=336Ω时输出电压为3V，RP1=1.49Ω时输出电压为9V ，故取4.7KΩ精密线绕可调电位器。当RP1阻值调至最小端时输出电压为1.25V，当阻值大于1.5KΩ后输出电压不会继续增大，使用Multisim9仿真时为13V,但实际测试时为10V左右。

五、设备清单：

图1.3

六、电路原理图

（1）

 （参考图1.4）

（2）实际设计电路图

图1.5直流稳压总电路图

七：制板(protel下原理图和PCB图设计)

一、原理图设计

●(1)进入原理图设计系统，新建原理图文档schematic document

●(2)在设计管理其中添加相关的原理图元件库

常用的有protel Dos schematic libraries.ddb

●(3)选择相关器件到图纸（双击左键即可）

●(4)连接电线，注意连线时必须要用工具条上的place wire工具，而不能用place line工具，器件之间的电路必须要连通。

●（5）修改元器件属性。注意：双击左键打开属性对话框，修改相关属性和参数。左键+空格键可以修改元件方向。

●（6）保存文件，至此原理图以设计完毕

八：PCB图设计

●（1）准备电路图和网络表，利用原先画好的原理图生成网络表，用设计菜单下的创建网络表命令。

●网络表创建好后要查看各元器件的封装类型，如有些元器件的封装没有，则必须在原理图中通过修改元件属性，添加其封装。重新生成网络表。

●2）规划电路板

新建PCB文档，在机械（ mech1 ）层确定电路板物理尺寸，用 place/track命令。

用同样的方法在禁止布线层（ keepout ） 层规划电路板的电气边界。画好后点右键释放鼠标。

●（3）网络表与元件的装入

●装入pcb元件库，点击browse pcb 窗口中的下拉列表框中选择libraries选项

●单击add/remove按钮，添加相关pcb元件库。添加：“ connectors ”、 “generic footprints”、 “ipc footprints”。

●（3）利用网络表文件装入网络表和元件，用设计菜单下的家在网络表命令。可以预览有没有错误，如果有错误，则必须，知道没有错误，按execute按钮即可。在此过程中有可能预先没有装入全部的元件库，或者原理图中未给出封装类型，因而会造成网络表不全等。

●（4）元件的自动布局，用tools/auto placement/auto placer命令，选择statisticl placer选项，选中group和rotate,在后面输入VCC和 GND，点ok完成自动布局，更新pcb图。

●自动布局并不一定合理，可以根据需要进行手动调整。

●（5）自动布线

●设定自动布线参数，包括工作层面的设置，自动布线参数的设置，信号层（signal Layer）对于单层板，信号层只需要底层即可，对于双层板，要有top和bottom两层，丝印层只需top层，其它层根据需要设置，一般选keep out layer 和 multi-Layer层。

●设置布线规则，包括走线的宽度、线路拐角模式、线之间的安全距离、过孔的类型等

●（6）完成自动布线，执行auto route/all命令

●（7）手工修整电路板

九：PCB设计图：

图1.6

（图1.7 为手工修整PCB设计效果图 ）

十：总结：

通过这次电路设计，我从中了解了直流稳压电源和贯通了书上的知识，同时也了解到了自己对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。

在做的过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣。从开始的朦胧到后面得到的结果。