模電設(shè)計性實驗實驗報告

1、模電設(shè)計性實驗實驗報告1.課程設(shè)計目的1）學(xué)會選擇變壓器，整流二極管，濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計直流穩(wěn)壓電源；2）結(jié)合所學(xué)的電子電路的理論知識完成直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計；3）通過該設(shè)計學(xué)會并掌握常用電子元器件的選擇和使用方法；4）掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法；5）加強自主性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，加強團隊合作，提高創(chuàng)新意識2.課程設(shè)計考核題目2.1課程設(shè)計任務(wù)用lm137設(shè)計一個輸出1a的恒壓源,輸出電壓為-3-10v2.2課程設(shè)計要求1）畫出系統(tǒng)電路圖，并畫出變壓器輸出、濾波電路輸出及穩(wěn)壓輸出的電壓波形；畫出變壓器副邊電流的波形。2）輸入工頻220v交流電的情況下，確定變壓器變比；

2、3）在滿載情況下選擇濾波電容的大?。ㄈ?倍工頻半周期）；4）求濾波電路的輸出最大電壓；5）求電路中固定電阻阻值、可調(diào)電阻調(diào)節(jié)范圍。2.3 設(shè)計思路直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，直流穩(wěn)壓電源包括變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓電路，負載組成。其框圖如下 3.設(shè)計電路圖; 降壓電路 通過變壓器將電網(wǎng)照明電壓降低到所需要的電壓值，公式如下：n 2121=l l u u 整流電路整流電路是由整流管構(gòu)成的電路。其原理是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮兂擅}動的直流電。在輸入電壓的正半周，其極性為上正下負，即a u b u ，二極管1d ,3d 導(dǎo)通，2d ,4d 截止，在負

3、載端得到一個半波電壓；負半周同理。濾波電路 在直流穩(wěn)壓電源電路中一般采用電容濾波，其原理是利用充放電的時間不同，充電快，放電慢，使輸出維持一定的電壓。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，使輸出電壓趨于平滑。 穩(wěn)壓電路對電路進行穩(wěn)壓，經(jīng)過整流濾波后得到的波形并不穩(wěn)定，原因是電壓不穩(wěn)定，負載變化，因此需要對電路進行必要的穩(wěn)壓。在117集成穩(wěn)壓器中，只需要合理設(shè)定2r ,3r ,通過改變他們的比值就可以輸出所需要的電壓。 4.設(shè)計所需電子元件220v 交流電壓源，變壓器，二極管3n246，定值電阻，可調(diào)電阻，電容及三端可調(diào)式輸出集成穩(wěn)壓器lm138，其中l(wèi)m138的主要參數(shù)如下：輸出電壓從-1.2

4、v 至-37v 可調(diào);最大輸出電流:1.5a;基準(zhǔn)電壓:1.25v;輸入、輸出電壓差為340v.5.設(shè)計步驟1）確定穩(wěn)壓電路的最低輸入直流電壓u imin :u imin (u omax +(u i -u o )min )/0.9式中：(u i -u o )min 為穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出電壓差，而lm137的允許輸入、輸出電壓差為340v ，現(xiàn)取為3v ；系數(shù)0.9是考慮電 網(wǎng)電壓可能波動10%。 代入數(shù)據(jù)，計算得：u imin(10+3)0.9=14.4v這里取15v。2）選擇電源變壓器：確定電源變壓器副邊電壓及電流：u2 u imin/1.1, i2i imin因為輸出電流最大為1a,所

5、以取i2為1.1a,u2 15/1.1=13.6v。輸入的交流電壓：u1=220v,所以變壓器的變比為：n=220/13.6=16.18, 1/n=0.062.3）選擇整流二極管：利用單向?qū)щ姸O管，把50hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。整流二極管的平均電流：id=1/2*i(omax)=0.5a二極管承受的最大反向電壓：urm=1.414*u2=19.233v 所以根據(jù)算出的最大反向壓降和導(dǎo)通電流可以選擇二極管為3n246型4）選擇濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。此次設(shè)計采用單向橋式整流濾波電容濾波。題目要求是5倍工頻半周期，所以c

6、1=5*t*imax/2uimin=3819uf 所以應(yīng)選擇3.9mf/14v的電解電容5）設(shè)計穩(wěn)壓電路： 穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。 本次試驗使用的是三端可調(diào)式輸出集成穩(wěn)壓器lm138.設(shè)計要求為輸出電壓-3-10v間可調(diào)，而輸出電壓又與穩(wěn)壓電路的r1與r2有關(guān)，u o=1.25*(1+r2/r1)，取r2=120,r所以r2min=168，r2max=840；所以滑動變阻器r2=1k的可調(diào)范圍應(yīng)選在17%84%。6.實驗結(jié)果與誤差分析調(diào)節(jié)滑動變阻器r2為84%時，用直流電壓表測得直流穩(wěn)壓電源兩端的電壓-10.035v；調(diào)節(jié)滑動變阻器r2為17

7、%時，用直流電壓表測得直流穩(wěn)壓電源兩端的電壓-3.032v。計算最大誤差=(|-10.035-(-10)|/|-10|)100%=0.35%。誤差分析：在計算變壓器副邊電壓時，u imin取的是近似值比實際值大，導(dǎo)致變壓器副邊電壓比理論值大，進而影響直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓；由于直流穩(wěn)壓電源的最大輸出電流是1a，所以穩(wěn)壓器的輸入電流應(yīng)大于1a，而在計算濾波電容時將其取為1a，導(dǎo)致濾波電容比實際值大，進而影響直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓； 在計算u o輸出電壓時，采用了近似運算 u o=1.25*(1+r2/r1)，而實際上u o=1.25*(1+r2/r1)+i adj*r2導(dǎo)致實際輸出電壓比理論值大

8、。7.仿真圖1，經(jīng)過變壓器后的波形圖2 濾波后的波形 圖3 穩(wěn)壓后的波形 8.設(shè)計總結(jié)：通過這次模電課程設(shè)計，我們將掌握了的有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識應(yīng)用在實踐之中，雖然在設(shè)計過程中遇到了一些問題，但經(jīng)過小組成員一次又一次的思考與討論之后，最終解決了問題，這也暴露出了前期準(zhǔn)備不充分，設(shè)計不全面的問題。通過自己親手設(shè)計制作，我們收獲到了許多在課堂上學(xué)不到的知識與經(jīng)驗：做事應(yīng)分清層次，有條理的進行。在此次設(shè)計試驗中，要將直流電源的每一個部分依次完成，不要急功近利；實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，無論課本上講的內(nèi)容如何，只有事實才是真正的真理； 團隊的力量大于個人，團隊的默契程度可以將各種困難一一化解，不是一個人厲害就行，要以大局為重。 同時，在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘