课程设计实习报告.docx

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1、长沙学院课程设计说明书题目直流稳压源的设计系(部)电子与通信工程系专业(班级 )电气工程及其自动化二班姓名龙敏学号2023042209指导教师刘亮、龙英、马凌云教师起止日期2023 年 12 月 5 号10模拟电路课程设计任务书一设计题目直流稳压电源的设计二技术参数和设计要求1. 技术参数1设计一个可以输出12 伏、5 伏和可以连续调整的直流电压源;（2） 输出电流额定值为 150mA 最大为 500mA;（3） 额定电流输出时，V0/ V010%。2. 设计要求（1） 依据技术参数设计电原理图;（2） 计算并选择电路元件及参数(含电源变压器)；（3） 仿真调试电路；（4） 撰写设计说明书。三

2、设计工作量设计时间一周，2023 年下学期进展。四工作打算星期一：布置设计任务，查阅资料；星期二星期三：设计方案论证，进展电路设计，计算并选择电路元件及参数； 星期四：仿真调试电路星期五：撰写设计报告书，进展个别辩论。五参考资料1. 彭介华，电子技术课程设计指导，北京：高等教育出版社，1997；2. 高吉利，电子技术根底试验与课程设计，北京：电子工业出版社，2023；3. 童诗白，模拟电子技术根底，北京：高等教育出版社，1988；4. 康华光，电子技术根底模拟局部，北京：高等教育出版社，20235. 本课程教材六指导教师马凌云 刘亮龙英七系部审批长沙学院课程设计鉴定表姓名龙敏学号2023042

3、209 专业电气工程及其班级二班自动化设计题目直流稳压源的设计指导教师刘亮教师指导教师意见：评定等级：教师签名：日期： 辩论小组意见：评定等级：辩论小组长签名：日期： 教研室意见：教研室主任签名：日期：系部意见：系主任签名：日期：名目第一章、直流稳压电源的设计51、什么是直流稳压电源 5(2)、直流稳压源的组成5（3） 、直流稳压电源各单元电路的原理方案6a、电源变压器6b、整流电路7C、滤波电路7d、稳压电路7（4） 、设计原理图及具体功能8其次章 运用 Multisim 对电路进展仿真91、什么是 Multisim 9(2)、运用 multisim 对电路进展仿93、仿真结果说明 9第三章

4、用 protel 软件画出原理图10（1） 什么是 protel10（2） 、运用 protel 画出原理图11第四章 用 PCB 生成电路111、什么是 PCB 11(2) 、建立 PCB 文件11(3) 运用 PCB 生成原理图12第五章 误差分析、数据记录及其心得121、误差分析122、数据记录123、心得12参考文献13第一章、直流稳压电源的设计1、什么是直流稳压电源电子设备中需要的直流电源可以用干电池例如大多数半导体收音机或其它直流能源例如太阳能电池 等。但是相对来说，这些电源每“瓦时”所需的费用较高。在有沟通电网的地方，一般承受将沟通电变 为直流电的直流稳压电源。直流稳压电源是先把

5、沟通电变为脉动的直流电，再通过滤波电路和稳压电路，是输出直流电压稳定。(2)、直流稳压源的组成个环节才能完成，根本框图如图 2-1 所示：变压整流滤波稳压u1u5u2u3u4u1u2u3u4u50t t0t00t0t直流稳压电源要将 220V 工频沟通电转换成稳压输出的直流电压，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四四个环节的工作原理如下：(1) 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V 沟通电压变换成符合需要的沟通电压，并送给整流电路， 变压器的变比由变压器的副边电压确定。(2) 整流电路：整流电路将沟通电压变换成脉动的直流电压。常用的整流电路有全波整流、桥式整流等。桥式整流电路是由四个二级管

6、构成的一个整流电路，电压供给 可以是一组沟通电源输出为全波的脉动直流电。其优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大 反向电压较低，同时因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率 较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。全波整流电路中一种是桥式整流，另一种是双半波整流。要求供给的电压的变压器为两个一样线圈串连在一起，三个线头两端各接一个整流管， 构成两个半波整流电路两个二级管的末端接在一起，同中间的串连接头，分别为电路的正负极。(3) 滤波电路：整流电路是将沟通电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般 电子设备所需

7、直流电源的脉动系数要求小于0.01。故整流输出的电压必需实行确定的措施尽量降低输出 电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较抱负的直流电，这样的 电路就是直流电源中的滤波电路。尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动 等因素的影响很大，因此，还必需有稳压电路，以维持输出直流电压的根本稳定。(4) 稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压维持稳定，根本不随沟通电网电压和负载的变化而变化。3、直流稳压电源各单元电路的原理方案a、电源变压器电源变压器是将沟通电网 220V50HZ 的电压变为所需要的电压值，并送给整

8、流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。选择电源变压器（1） 确定副边电压U2:依据性能指标要求：Uomin=3VUomax=18V又 Ui-Uomax(Ui-Uo)minUi-Uoin(Ui-Uo)max其中：Ui-Uoinmin=3V，(Ui-Uo)max=40V21VUi43V此范围中可任选 ：Ui=25V=Uo1 依据 Uo1=(1.11.2)U2可得变压的副边电压：（2） 确定变压器副边电流I2 Io1=Io又副边电流I2=(1.52)IO1 取 IO=IOmax=1A则 I2=1.51A=1.5A（3） 选择变压器的功率变压器的输出功率：PoI2U2=37.5Wb、整流电路整流

9、电路常承受二极管单相全波整流电路，电路如图 2 所示。在 u2 的正半周内，二极管 D1、D2 导通，D3、D4 截止；u2 的负半周内，D3、D4 导通，D1、D2 截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是全都的。输出直流电压V1 与沟通电压有效值V2 关系为V1=1.1V2 通过 每只二级管的平均电流 0.45V2/R在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的 平均值的一半 。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 U2 是变压器副边电压有效值。C、滤波电路滤波电路选用一个 700 F 的大容量电解电容 C1 和一个 0.33

10、 F 的小容量涤纶 CL11 型电容 C2 并联滤波，如图3 所示。理论上，在同一频率下容量大的电容其容抗小，这样一大一小电容相并联后其容量小的电容 C2 不起作用。但是，由于大容量的电容器存在感抗特性，等效为一个电容与一个电感串联。在高频状况下的阻抗反而大于低频时的阻抗，小电容的容量小，在制造时可以抑制电感特性，几乎不存在电感。 在大电容 C1 上并联一个小电容 C2 可以补偿其在高频下的缺乏。当电路的工作频率比较低时，小电容不工作容抗大相当于开路。大电容的容量越大滤波效果越好。当电路的工作频率比较高时输入信号的 高频干扰成分，大电容由于感抗大而处于开路状态。这时高频干扰成分通过小电容流到地

11、线，滤除各种高频干扰成分。电路的输出波形如以下图d、稳压电路稳压电路选用三端集成直流稳压器，其电路连接方式一般如以以下图 所示。性能上，常用的集成稳压器有三端固定式、三端可调式和开关式。以三端固定式为例，其正输出为 7800后两位代表输出的额定稳压值，00 是统称系列，负输出为 7900 系列，常见的有 05、06、08、09、12、15、18、24 八种。一般要求最小的输入、输出电压差UI-U0为 2 V 3 V；输出稳压的容差约为5%；最大输出电流IOmax 有 0.1 A 如 78L12，0.3 A 如 78M12和 1.5 A 如 7812等多种，局部器件的最大输出电流可达 2.2 A

12、；其最大输入电压UImax 一般是 7818 档以下为 35 V，7824 档为 40 V； 电压调整率SU 一般为 0.01%/V；输出电阻R0 小于 0.1 ；纹波抑制比SVP 一般为 50dB；温度系数ST 一般为每度 1mV 2.4 mV。图 4 中，引脚 1 为电压变换的输入端，引脚 2 为电压变换后的输出端，引脚 3 为接地端。电容 Ci 作用是改善纹波和抑制输入的过电压，一般取值为 0.33 F。C0 作用是改善负载的顺态响应，一般可选取0.1F 的电容，当承受大容量的电解电容时效果更好。稳压电源的输入输出端要跨接一个二极管，以防止集成稳压器输出调整管损坏。（4） 、设计原理图及

13、具体功能U5 LM117HVinVout ADJ13XMM512R1100kR3C14 0.1F14C16 10F5.1k 50%Key=A R4 05.1kC17 10FKey=A 50%XMM67C15 0.1FU6 LM137HLINEVREG VOLTAGECOMMONR218100XMM315XMM1U3LM7812CT8LINEVREG VOLTAGEU1 LM7805CTLINEVREG VOLTAGE111C6C8COMMONC2COMMONC114V12D1T1220 Vrms50 Hz100nF500FC3 100nF 100uF100nFC12100uF041C11mF5

14、 0TS_PQ4_16231B4B42C7 100nFC9 370F0XMM4C10 C4100nF100uFC5C13U4 LM7912CTLINEVREG VOLTAGECOMMON100nF10X0MuMF29U2 LM7905CTLINEVREG VOLTAGECOMMON10本设计是把几个供电模块集成到一个供电电源上，能够同时供给固定输出+12 V、-12V最大输出电流 1 A 和固定输出、+5V、+5V最大输出电流 1 A的直流电输出。（1） 输出+/-12 V：核心器件选用稳压器 7812 和 7912，组合应用这两个稳压器件与一个硅整流桥相接， 按以以下图连好电路就能输出+/-

15、12 V 的电压。组合用7812 和 7912 时，公共输出接地端用的是变压器输出端口的+12 V 并分别接入 7812 的接地引脚GND和 7912 的电压输入引脚Vin；硅整流桥的正、负输出端口则分别接入 7812 的电压输入端Vin和 7912 的接地端；滤波电容用了两个 1000 uF 首尾相接，连接处接公共输出接（2） 输出+/-5V：核心器件选用 7805 三端集成稳压器，其输出电压为+5 V，额定电流 1A。当变压器变压后输出 8.4V 沟通电，经 KBPC810 硅整流桥，整流后输出约 6 V 电压，滤波后由 7805 三端集成稳压电源处理，输出+5V 电压，电流最大输出为 1

16、 A.7905 稳压器则输出为-5V。（3） 输出正负可调1.2V-37V,(-1.25V)-(-37V): 核心器件选用LM117 三端集成稳压器和LM137 三端集成稳压器。其次章 运用 Multisim 对电路进展仿真1、什么是 MultisimMultisim 是美国国家仪器NI推出的以Windows 为根底的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析 力气。(2)、运用 multisim 对电路进展仿3、仿真结果说明220V、50Hz 沟通电经过变压器 TR1，输出 20V 的波动电压，经过整流桥后，呈

17、现的是图三全波整流波形，接着，经过 1uF 的滤波电容后，变为含有较小谐波的直流电压，波形如图四所示趋向于直线，接近直流，最终，电压通过 7812 稳压器，谐波被去除，成为较为稳定的直流电，如图五所示，到达试验要求。而-12V 电压由于承受 7912 稳压器， 输出类似于+12V，输出波形全都。第三章用 protel 软件画出原理图（1） 什么是 protelProtel 99 承受全的治理方式，即数据库的治理方式。Protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计治理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。全部Protel 99 设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一

18、的综合设计编辑窗口。Protel 99 软件沿袭了Protel 以前版本便利易学的特点，内部界面与Protel 98 大体一样，增加了一些功能模块。Protel 公司引进了德国INCASES 公司的先进技术，在 Protel99 中集成了信号完整性工具，准确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消退盲目性。Protel99 简洁使用的特性就是的“这是什么”帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计 中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助参谋。（2） 、运用 protel 画出原理图就似乎你到一个图书馆

19、里找一些书，你必需知道书的名字，然后按分类到相应的名目中检索类似。所以你 要找元件，必需生疏元件元件名称，搜寻工具使用方法等。元件库有个可用元件库，常用的元件和插接件在安装软件时就安装到了可用元件库中，一些不常用的元件 是依据生产厂商归类的，主要使用搜寻工具，输入元件名去搜寻，元件名不要输入得太准确，由于不同厂 商命名元件规章不同。比方LM7812，你输入 78*12 才好搜得到第四章 用 PCB 生成电路1、什么是 PCB当我们设计了原理图，生成了网表，下一步就要进展PCB 设计。(2) 、建立 PCB 文件要进展PCB 设计，必需有原理图，依据原理图才能画出 PCB 图。依据上述板框导航生

20、成一张“IBM XT bus format”形式的印制板边框。选择PCB 设计窗口下的“Design”中的“Add/Remove Library”，在对话框上选择“4 Port Serial Interface.ddb”,在“Design Explorer 99Examples”文件夹中选取，点取“Add”,然后“OK”关闭对话框。在左侧的导航树上，翻开“4 Port Serial Interface.prj”原理图文件，选择“Design”下的“Update PCB”,点取“Apply”,“Update Design”对话框被翻开，点取“Execute”选项。对话框“Confirm Comp

21、onent Associations”对话框将被翻开，网络连接表列出，选择应用“Apply” 更 PCB 文件，由于 Protel99 承受同步设计，因此，不用生成网表也可以直接到PCB 设计。这时，一个的带有网络表的PCB 文件将生成。(3) 运用 PCB 生成原理图第五章 误差分析、数据记录及其心得1、误差分析（1） 仿真都是比较抱负状态下进展的，所以在实物成型时由于电阻、电容等器件本身的误差会导致确定的误差。（2） 滤波电容选择的不同也可能导致误差。（3） 在测量整流之后的波形时，应当留意电路的连接，不然得不到要求的波形。（4） 滤波电容选择时，不行太大也不行太小，不然会造成滤波效果不好

22、。（5） 试验时连线留意连好，不然可能造成不必要的错误。2、数据记录经过仿真之后显示的波形根本满足试验设计的要求，输出在电流表、电压表的测量下，在误差允许的状况 下满足设计要求分别输出：12V/1A，5V/1A，一组可调正电压+(-1.2V)+(-37)V/1A。3、心得这次我所选的这个课题本以为做过就很简洁，其实不然，电路的简洁程度让我头疼，不过只要认真认真的去弄了，还是能搞出来的。线性直流稳压电源在日常生活中的应用是格外广泛的，其性能的稳定性是保证设备正常运行的重要前提，所以如何设计高性能、高指标的稳压电源具有重要意义。本次设计的直流稳压电源承受的是集成稳压器，这样设计可以使得输出的电压更

23、加的稳定，也使电路更加的简洁。 这样可以对稳压电源各个局部的设计原理睬更加清楚，而且对所学学问的稳固和提高有很大帮助。 本次设计通过稳压电源电路的设计， 使我对硬件电路的制作过程有了充分地了解，感觉最难的是电路的参数设计这一块，这局部涉及的内容较多，要真正弄懂它的原理其实真的不是一件易事。 这次的课程设计使我们在课堂上学到的学问应用实践上来，更深刻的理解了学到的学问。但是从中我们更学到了很多课堂上学不到的东西，例如熬炼了我们的实际操作力气和抑制困难的信念，这次的课程设计让我们受益匪浅。参考文献1 吴友宇，伍时和，凌玲. 模拟电子技术根底M. 北京：清华出版社，2023.2 康华光,陈大钦.电子技术根底模拟局部(第四版)M.北京：高等教育出版社, 2023. 3张丽华，刘勤勤.模拟电子技术根底仿真试验M.西安：电子科技大学出版社，2023.4 刘岚，叶庆云.电路分析根底M.北京：高等教育出版社，2023. 5华成英.模拟电子技术根底M.北京：高等教育出版社，2023.6 彭介华，电子技术课程设计指导，北京：高等教育出版社，1997；7 高吉利，电子技术根底试验与课程设计，北京：电子工业出版社，2023； 8童诗白，模拟电子技术根底，北京：高等教育出版社，1988；9康华光，电子技术根底模拟局部，北京：高等教育出版社，2023 10本课程教材