模电课程设计报告直流稳压电源的设计.docx
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模电课程设计报告直流稳压电源的设计
模电课程设计报告
设计题目:
直流稳压电源的设计
学院名称:
电子与信息工程学院
专业:
电气工程及其自动化
班级:
姓名:
学号:
32
指导教师:
2010年6月日
一、设计任务要求
1.实验目的
2.设计任务
3.设计要求
二、电路设计
1.降压整流滤波电路
2.稳压电路
三、制作调试
1.元器件选择
2.焊接与安装
3.调试
四、分析总结
1.误差分析
2.改进措施
3.心得体会
一、设计任务要求
1.实验目的
通过直流稳压电源的设计、安装和调试,要求学会:
(1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及稳压管来设计直流稳压电源;
(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
2.设计任务
设计一个稳压直流电源满足:
(1)带短路保护;
(2)输出电压从4-6V可调,输出电流1A。
3.设计要求
(1)电源变压器只做理论设计;
(2)合理选择器件设备;
(3)完成全电路理论设计,自制电路图,焊接安装调试;
(4)撰写设计报告。
二、电路设计
直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如图1-1。
图1-1
1.降压整流滤波电路
电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。
整流滤波电路:
整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
再经过滤波电路滤除较大的纹波成分,输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
这里我们选择桥式。
图1-2为桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。
图1-2
由于电容的储能作用,使得输出波形比较平滑,脉动成分降低,输出电压的平均值增大。
并且我们选择电解电容,利用其充放电特性,使整流后地脉动直流电压变成相对比较稳定地直流电压,要注意的是电解电容有极性,不能接反。
2.稳压电路
(1)稳压管
最简单的稳压电路由稳压管组成如图1-3所示。
从稳压管的特性可知,若要使稳压管始终工作在它的稳定区内,则V0基本稳定在Vz左右。
图1-3
当电网电压升高时,若要保持输出电压不变,则电阻器R上的压降应增大,即流过R的电流增大。
这增大的电流由稳压管容纳,它的工作点将由b点移到C点,由图1-4特性曲线可知此时Vo≈Vz基本保持不变。
图1-4
因此,I要大,才能保证U稳定。
但此时负载电流调节范围有限制,且电路稳定性差。
所以要做调整和弥补措施。
(2)串联晶体管稳压电路
图1-5
射极输出电路(如图1-5)的输入是固定值的VZ,因而输出电压VO=VZ-VBE也为固定值。
当电网电压波动时,由于VZ基本不变,所以VO也基本不变,VI的变化由VCE调节,因此三极管被称为调整管。
当RL变化引起IO的变化时,只要△IZ在稳压管的正常范围内,VZ就基本保持不变。
即VO基本恒定。
图1-6
由三极管特性曲线(图1-6)可知:
Ib↑Ic↑Uce↓
稳压过程:
UL↓Ube↑Ib↑Ic↑Uce↓UL↑
(3)具有放大环节的电路
图1-7
由图1-7所示,
Uab=UDZ+0.7
Uad=Uab(R3+R4+WI)/(R4+WI有效)
稳压过程:
UL↓Uab↓Ib2↓Ic2↓Uc2↑Ib1↑Uce1↓UL↑
正常工作时:
Ub3 输出短路时: UL=0 Ube3>>0.7,T3饱和。 Uce3<0.7,Ube1<0.7,T1截止。 三极管作用: T1功率调整; T2放大; T3所在的蓝色区域为保护电路。 三、制作调试 1.元器件选择 (1)电阻 R1=R3=R4=R6=1KΩR2=R=510ΩR5=3.3KΩ W1为10KΩ电位器 (2)稳压管 VDZ=2.7V (3)发光二极管 当电流I>5mA时亮 (4)三极管 T1: 2SD313 T2、T3: S9014 脚标接法如图1-8和1-9所示。 图1-8图1-9 应用时必须注意引脚功能,不能接错,否则电路将不能正常工作,甚至损坏集成电路。 表1-1和1-2为T1主要参数。 表1-1 表1-2 2.焊接与安装 总电路图如1-10所示。 图1-10 元器件装焊顺序依次为: 电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管,其它元器件为先小后大。 焊接时,要使焊点周围都有锡,将其牢牢焊住,防止虚焊。 引脚有长短的电容器,要注意极性。 芯片在安装前最好先两边的针脚稍稍弯曲,使其有利于插入底座对应的插口中。 电位器也是有方向的。 装完同一种规格后再装另一种规格,尽量使电阻器的高低一致。 焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。 当电路连接完后,检查电路是否有短路。 3.调试 (1)将电路输入端引出的正负导线连接到10V直流电源上,二极管发光,用万用表测输出端电压,调节电位器观察输出电压能否调节,最后使之为5V。 (2)输入电压在8-12V时,测得输出电压为4.8-5.2V。 (3)输入电压10V,测得负载电压UL为5V。 (4)开路电压Uo为5.08 (5)输出端短路时,测得短路电流为I=11.8mA, Ube3=0.69V,Ube1=0.02V。 根据电路可分析知数据均较正确。 四、分析总结 1.误差分析 输入8—12V时,输出电压在5V左右,误差较小;Ube3略小于0.7,Ube1近似为0总体误差都较小,符合试验要求 误差的原因有1)线路上的电阻产生误差2)读数时产生误差 2.改进措施 (1)焊线尽可能短,减小电阻 (2)尽量不跨线连接电路线,避免线与线接触导致短接(3)电阻间分开一些,让电阻不要过热,影响数据的值 3.心得体会 通过这次课程设计,我对模电知识有了更深的了解,尤其是对线性直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。 同时自己设计,自己操作连接电路,让我的动手能力有了提高,在调试时,让我对需要的原理知识更加掌握。
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