昆明學院課程設計(大作業(yè))報告(電子)-322

1、課程設計（大作業(yè)）報告課程名稱： 模擬電子技術 設計題目： 直流穩(wěn)壓電源 院 系： 信息技術學院 班 級： 物聯(lián)網工程1班 設 計 者： 學 號： 指導教師： 設計時間： 2015.12.282015.12.31 昆明學院昆明學院課程設計（大作業(yè)）任務書姓 名： 院（系）：信息技術學院專 業(yè)：物聯(lián)網工程學 號：任務起止日期：2015.12.282015.12.31課程設計題目：直流穩(wěn)壓電源課程設計要求：使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設計一個5V電壓的直流穩(wěn)壓電源要求：穩(wěn)壓電源輸出電壓5V，輸出電路500mA，要求給出輸入電壓范圍、最大輸出電路、最大輸出功率等參數。理論設計完成后，使用面包板搭建實物電

2、路進行調試、驗證。最后，按格式要求完成課程設計報告。工作計劃及安排：1、 布置任務、講授設計0.5天2、 查閱資料、總體設計1天3、 安裝電路0.5天4、 調試、故障排除1天5、 書寫設計報告0.5天6、 驗收、考核0.5天指導教師簽字 年 月 日 課程設計（大作業(yè)）成績學號： 姓名： 指導教師：課程設計題目： 直流穩(wěn)壓電源總結： 總結本次設計，讓我更進一步的了解到了直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標，也讓我認識到在此次設計電路中所存在的問題。而通過不斷地努力去解決這些問題，在解決問題的過程中我也有了不少收獲；我覺得課程設計對我們的幫助是很大的，它需要我們將學過的理論知識與實際系統(tǒng)地

3、聯(lián)系起來，加強我們對學過的知識的實際應用能力！同時也了解到自己對于理論和實際應用的統(tǒng)一和對于器件在實際中的使用還有很大的不足。但對于自己動手能力是個很大的鍛煉。加深了對模擬電路設計方面的興趣，從開始的朦朧到后面得到的結果。這次的穩(wěn)壓電路設計雖然還有很多的缺點，不過我會做得更好的。 最后，感謝老師的精心指導！ 指導教師評語：成績：填表時間：指導教師簽名： 設計課題題目直流穩(wěn)壓電源一、設計任務與要求1設計任務使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設計一個5V電壓的直流穩(wěn)壓電源。2設計要求（1）掌握直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用；（2）合理選擇集成穩(wěn)壓器，完成電路理論設計、繪制電路圖；（3）穩(wěn)壓電源輸出電壓5V

4、，輸出電流500mA,要求給出輸入電壓范圍、最大輸出電流、最大輸出功率等參數。二、方案設計（1）使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設計一個5V電壓的直流穩(wěn)壓電源。（2）選擇正弦交流、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計電路。（3）掌握直流穩(wěn)壓電源的調試及主要技術指標的測試方法。（4)選擇設計的方案，方案一：單相半波整流電路： 單相半波整流簡單，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小。 方案二： 單相全波整流電路： 使用的整流器件較半波整流時多一倍，整流電

5、壓脈動較小，比半波整流小一半。無濾波電路時的輸出電壓Vo=0.9V，整流器件所承受的反向電壓較高。 方案三:橋式整流電路使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，輸入交流電壓利用率較全波整流電路高。綜合3種方案的優(yōu)缺點:本實驗選用橋式整流電路來設計。（5）系統(tǒng)框圖三、電路原理分析（1）電路圖及原理： 直流穩(wěn)壓電源是一種將交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的安裝，它需經過整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)完成。如圖所示，交流電輸入后，經過1N4007組成的橋式整流電路，再經過電容濾波后，成為V的直流電，該電壓經過三端集成穩(wěn)壓器W7805以后，成為穩(wěn)定

6、的5V直流輸出，供給負載使用。完整電路圖（2） 電路設計a.整流：橋式整流電路的工作原理如下：E2為正半周時，對D1、D3加正向電壓，D1、D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成E2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，E2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成E2、D2、Rfz 、D4通電回路。在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓約為反向擊穿電壓的一半或三分之二。UoU

7、i橋式整流部分電路圖整流波形b.濾波：當Ui為正半周并且數值大于電容兩端電壓Uc時，二極管D1和D3管導通，D2和D4管截止，電流一路流經負載電阻RL，另一路對電容C充電。當UcUi，導致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負載放電，Uc按指數規(guī)律緩慢下降。當Ui為負半周幅值變化到恰好大于Uc時，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷顟B(tài)，Ui再次對C充電，Uc上升到Ui的峰值后又開始下降；下降到一定數值時D2和D4變?yōu)榻刂?，C對負載放電，Uc按指數規(guī)律下降；放電到一定數值時D1和D3變?yōu)閷ǎ貜蜕鲜鲞^程。濾波波形電容濾波部分電路濾波電容電路的分析示意圖c.穩(wěn)壓：穩(wěn)壓部分電路使用集成線性穩(wěn)壓電路78

8、05。7805三端穩(wěn)壓IC內部電路具有過壓保護、過流保護、過熱保護功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠實現1A以上的輸出電流。器件具有良好的溫度系數，因此應用范圍很廣泛?？梢赃\用本地調節(jié)來消除噪聲影響，解決了與單點調節(jié)相關的分散問題，輸出電壓誤差精度分為3%和5% 。7805內部電路圖穩(wěn)壓波形(3)參數計算理想狀態(tài)下負載R1倆端的電壓可以有下面公式求出：Um=22E0.90E橋式整流計算公式整流管D1和D2承受的反向峰值電壓為:Ud=2E1.41E選擇電容濾波時需要滿足下列的條件：RC（35）T2（濾波電容選擇條件公式）大電容C1濾除低頻波，C2小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比。具

9、體電容的選擇可以用公式：C=4Pi*Pi/(R*f*f)輸入電壓Ui的范圍7805的輸入電壓最大值為36V最大輸入電壓為36V7805的最小輸入輸出壓差為2V最小輸入電壓為7V7VUi36V負載電阻RL范圍計算 輸出電流為 500mA Io1.5A，輸出電壓50.2V 9.6RL10.4 元器件清單序號元件型號主要參數數量備注1D1、D2D3、D41N4007正向電壓：1V最大正向平均整流電流：1A最高反向耐壓：1000V4整流二極管2C1CAPACITOR電容量：1000F工作電壓：63V1電解電容3C2CLASSX1-1U電容量：1F14W7805輸入電壓：36最大輸出電流：1.5A輸入輸

10、出壓差:2V1三端穩(wěn)壓集成電路5RL電阻：101負載電阻6導線7面包板18函數發(fā)生器DG102219數字示波器DS1102E1 四、安裝與調試1.1安裝（1）橋式整流電路的安裝在小功率電源中，采用的是橋式整流電路，在安裝前，主要檢查整流二極管是否接反，否則會損壞器件。（2）濾波電路的安裝經整流后的電壓仍具有較大的交流部分，必須通過濾波電路將交流分量濾掉。盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平滑的直流分量?？梢岳秒娙輧啥穗妷翰荒芡蛔兓蛄鹘涬姼械碾娏鞑荒芡蛔兊奶攸c，將電容與負載并聯(lián)，或將電感與負載串聯(lián)就能起濾波作用。與橋式整流電路連接檢查無誤后，通電測試。（3） 穩(wěn)壓部分的安裝W7805的引

11、腳使用：W7805整流濾波電路安裝好后，再連入集成穩(wěn)壓器，輸入端加直流電壓（調試好的整流濾波電路做輸入），可以用滑動變阻器作等效負載，調節(jié)電位器，輸出電壓隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。（4） 組裝與測試將整流濾波電路和穩(wěn)壓電路相連接并接上負載，進行測量各值是否滿足設計要求。如果符合設計要求，便可以進行調試。1.2 故障檢測及排除（1）穩(wěn)壓后電壓沒有穩(wěn)定通過調節(jié)輸入電壓在7-36V左右,使7805的輸入輸出電壓差在2V左右，7805能夠正常工作，達到穩(wěn)壓效果。 （2）輸出電壓過低 通過調試各個器件數值，檢測到濾波電容容量過小。 排除:更換適合的濾波電容。（3）輸出電壓為0V 經檢測三端穩(wěn)壓管三

12、個接線端接錯。 排除：重置三端穩(wěn)壓管 (4)出現短路電流 導致的原因：橋式整流電路中的二極管接反排除：將接反的二極管反置1.3 仿真圖仿真電路圖仿真示波器顯示圖 整流 濾波實物圖 5、 結論與心得體會（1）結論 本次課程設計利用集成穩(wěn)壓電路實現了一個5V電壓的直流穩(wěn)壓電源輸出，輸出電路500mA，也給出了輸入電壓范圍、最大輸出電路、最大輸出功率等參數。在理論設計完成后，使用面包板搭建實物電路進行調試、驗證并使用仿真電路來進行比較分析。1.1 特點 本次電路的設計簡單易操作，功耗小， 效率高；體積小，重量輕；穩(wěn)壓范圍較寬；濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少；電路形式靈活多樣等特點

13、。1.2 電路設計方案的優(yōu)缺點優(yōu)點:(1)集成電路應用廣泛，采用集成電路不僅減少了電子設備的體積和成本，提高了可靠性，使安裝調試和維修變得比較簡單，而且大大簡化了系統(tǒng)的設計。（2）使用單相橋式整流電路來設計，使用的整流器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，輸入電壓利用率比較高。(3)電路簡潔、瞬態(tài)響應速度較快、無高頻開關噪聲；成本低；工作可靠性較高。缺點：（1）穩(wěn)壓穩(wěn)定性差、容易跑頻、功能比較單一、輸入輸出壓差小。（2）內部功耗大，轉換效率低，一般只有45%左右；體積大，重量重，不便于微小型化；濾波效率低，必須具有較大的輸入和輸出濾波電容；輸入電壓動態(tài)范圍小，線性調整率低；輸出電壓不能高于輸入電

14、壓。1.3 改進與展望 穩(wěn)壓電源雖然具有諸多的優(yōu)點，但其最大的缺陷在于轉換效率比較低，通常僅為35%-60%，因此需要提高穩(wěn)壓電源的效率，改進穩(wěn)壓電路的設計，來達到更好的效果。 隨著科學技術的發(fā)展，在直流穩(wěn)壓電源領域，以電子計算機為代表的要求供電電壓低，電流大的電源大都由開關電源擔任，要求供電電壓高，并且小電流、低電壓電源都采用集成穩(wěn)壓器。因此，直流穩(wěn)壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。在穩(wěn)壓電源發(fā)展動態(tài)中，當前電源技術的發(fā)展方向仍然是：提高效率、可靠性和技術性能，進一步小型化、輕量化和降低成本。因此，體積或重量、效率、可靠性和成本，就成了評價電源的四項共同性能參數。而且，實現開關電源小型化

15、，關鍵也要靠提高開關頻率、效率和集成化技術。因此在未來穩(wěn)壓電源發(fā)展中，我希望穩(wěn)壓電源能夠實現開關電源小型化，開關頻率高、效率高和集成化技術。1.4 心得體會 通過這次課程設計，我學到了很多書本上沒有的知識，鞏固了所學的理論知識，也增強了自己靈活運用所學知識到實踐中的能力。真真切切地體會到了：把理論運用的實踐中，再把實踐提高的更高的理論的過程。此外，我還學到了許多實驗方法和操作經驗，讓我明白，無論是在學習還是生活中，不管做什么事都要三思而后行。這次的課程設計，我獲益匪淺，雖然從了解原理到設計電路，再到安裝調試和課程設計報告的書寫，花了很多時間，但是，在這個過程中，我不僅培養(yǎng)了獨立思考的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設計中我還學會了很多的學習方法及相關軟件的使用。成就感讓我滿足、欣慰，也讓我深深體會到了做學問一定要有認真、嚴謹的治學態(tài)度，這也將對我以后的學習和工作有著莫大的幫助，相信以后我會以更加積極地態(tài)度對待我的學習，對待我的生活。我的激情永遠不會結束，相反，我會更加努力，努力的去彌補自己的缺點，發(fā)展自己的優(yōu)點，去充實自己！勇敢的挑戰(zhàn)自己，認真的對待每一個實驗，珍惜每一分每一秒，學到最多的知識和方法，鍛煉自己的能力