多功能正負(fù)直流電源的設(shè)計(jì)

中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2023/2023學(xué)年第一學(xué)期學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名：楊建軍學(xué)號(hào)：0805014117課程設(shè)計(jì)題目：多功能正負(fù)直流電源的設(shè)計(jì)起迄日期：12月26日～1課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：中北大學(xué)指導(dǎo)教師：程耀瑜，李文強(qiáng)系主任：程耀瑜下達(dá)任務(wù)書(shū)日期:2023年12月26日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1．設(shè)計(jì)目的：本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程要求，培養(yǎng)學(xué)生在查閱資料的根底上，進(jìn)行實(shí)用電路設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用課程中所學(xué)的理論獨(dú)立地解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外還培養(yǎng)學(xué)生用專(zhuān)業(yè)的、簡(jiǎn)潔的文字,清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。2．設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求〔包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等〕：〔1〕掌握橋式整流電容濾波電路的工作原理；〔2〕掌握穩(wěn)壓三極管的選型；〔3〕掌握正直流電源〔＋5V,＋3.3V,＋24V〕電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；〔4〕掌握負(fù)直流電源〔－12V〕電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；〔5〕掌握方案設(shè)計(jì)與論證；〔6〕掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對(duì)仿真結(jié)果的分析、總結(jié)；3．設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等〕：〔1〕提供核心器件的工作原理與應(yīng)用介紹；〔2〕提供用Protel99設(shè)計(jì)的電路原理圖，也可給出印刷板電路圖；〔3〕提供用Multisim、MaxPluss、Proteus等其他軟件對(duì)電路的仿真結(jié)果與分析；〔4〕提供符合規(guī)定要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；〔5〕提供參考文獻(xiàn)不少于三篇，且必須是相關(guān)的參考文獻(xiàn)；課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)4．主要參考文獻(xiàn)：閻石.數(shù)字電子技術(shù)根底.北京：高等教育出版社，1998；王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003；畢滿(mǎn)清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006；5．設(shè)計(jì)成果形式及要求：〔1〕電路原理圖，仿真結(jié)果；〔2〕課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6．工作方案及進(jìn)度：2010年12月26日12月29日～12月12月31日～2011年2011年1月51月7日：系主任審查意見(jiàn)：簽字：年月日中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

學(xué)生姓名：楊建軍學(xué)號(hào)：0805014117學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)題目：多功能正負(fù)直流電源的設(shè)計(jì)

指導(dǎo)教師：程耀瑜職稱(chēng):教授李文強(qiáng)職稱(chēng):講師

2023年1月7日目錄設(shè)計(jì)目的……………………1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)………………1設(shè)計(jì)電路原理和原理圖……1對(duì)整個(gè)電源各功能的仿真測(cè)試結(jié)果………5設(shè)計(jì)總結(jié)……………………7參考文獻(xiàn)……………………8附錄…………9多功能正負(fù)直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)報(bào)告一．設(shè)計(jì)目的：主要針對(duì)模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程要求，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)用電路設(shè)計(jì)、仿真、安裝、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用課程中所學(xué)的理論獨(dú)立地解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)選題的設(shè)計(jì)任務(wù)。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)〔1〕掌握橋式整流電容濾波電路的工作原理；〔2〕掌握穩(wěn)壓三極管的選型；〔3〕掌握正直流電源〔＋5V,＋3.3V,＋24V〕電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；〔4〕掌握負(fù)直流電源〔－12V〕電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；〔5〕掌握方案設(shè)計(jì)與論證；〔6〕掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對(duì)仿真結(jié)果的分析、總結(jié)。三．設(shè)計(jì)電路原理和原理圖穩(wěn)壓直流電源是由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成在本實(shí)驗(yàn)中我們采用了橋式整流器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的整流，其輸出電壓和輸入電壓的有效值之間關(guān)系為：Ｕ0=0.9Ｕ2。我們采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓管LM317、固定式三端穩(wěn)壓管LM78系列、LM79系列來(lái)實(shí)現(xiàn)3.3Ｖ、5Ｖ、24Ｖ、-12Ｖ的多項(xiàng)選擇擇電源電壓。LM317的原理如下：穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo＝1.25〔1＋R2/R1〕。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V。其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱(chēng)為最小輸出電流，也有的資料稱(chēng)為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠(chǎng)家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒(méi)有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差異較大。LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓原理如下：用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格廉價(jià)。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的LM78或LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出電壓為正6V，LM7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)3.3V的電源電壓時(shí)利用LM317采用了R1=450Ω，R2=725Ω。分別利用LM7805、LM7912來(lái)實(shí)現(xiàn)5V、-12V電源的電壓的輸出。利用電容實(shí)現(xiàn)電流濾波的作用。分塊設(shè)計(jì)：1．+3.3V：電源穩(wěn)壓塊LM317的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V，且輸出電壓可用如下公式計(jì)算：Vo＝1.25〔1＋R2/R1〕。令Vo=3.3V，R1=450Ω，可計(jì)算得到R2=725Ω。連接電路并對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下列圖所示：2．+24V：根據(jù)電源穩(wěn)壓塊LM317輸出電壓計(jì)算公式，令Vo=24V,R1=450Ω,可計(jì)算得到R2=8.19KΩ。連接電路并對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下列圖所示：3．+5V：電源穩(wěn)壓塊LM7805本身的輸出電壓就是+5V，所以，只要在其左右兩邊加上濾波電容即可得到穩(wěn)定的+5V輸出電壓。連接電路并測(cè)試，結(jié)果如下列圖所示：4.-12V：LM7912是輸出電壓Vo=-12V的電源穩(wěn)壓塊，要得到-12V的穩(wěn)定輸出電壓，只需在LM7912的兩邊加上濾波電容。電路圖及測(cè)試結(jié)果如下列圖所示：因LM7912本身的原因，誤差較大。整合以上各分塊電路，變壓器：原線(xiàn)圈數(shù)：副線(xiàn)圈數(shù)=18：1得整個(gè)多功能正負(fù)直流電源的原理圖如下：四．整合后對(duì)整個(gè)電源各功能的仿真測(cè)試結(jié)果-12V+24V的測(cè)量值+5v的測(cè)量結(jié)果+3.3v測(cè)量結(jié)果五．設(shè)計(jì)總結(jié)在本次設(shè)計(jì)中，由于LM7912本身誤差使得我們測(cè)量數(shù)據(jù)為-12.642V，偏理論值較大，在利用protel99SE制作電路板時(shí)，無(wú)法找到LM7824，故采用LM317來(lái)實(shí)現(xiàn)24V的輸出，在電路原理圖繪制中，連線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用可以為我們節(jié)省很多時(shí)間，在PCB電路板的制作過(guò)程中，各種元器件封裝屬性對(duì)PCB網(wǎng)絡(luò)表格的載入尤為重要，在PCB布線(xiàn)的過(guò)程中，元器件的布局對(duì)PCB制作成功至關(guān)重要。在利用Multisim仿真時(shí)，我們利用電路模塊封裝來(lái)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試，在3.3V輸出過(guò)程中，通過(guò)不斷的調(diào)整R2/R1的值，直到測(cè)試結(jié)果為3.313V，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)是在不斷的嘗試、修改、測(cè)試，經(jīng)過(guò)屢次調(diào)整取得比擬理想的結(jié)果。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我們對(duì)一些集成電路的應(yīng)用，Mutisim，protel99se軟件的運(yùn)用有了更為深度的了解,三人一組使我們體