固定的直流稳压电源-课程设计论文

课程设计说明书题目：固定的直流稳压电源设计课程名称：模拟电子技术学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2013年6月7日成绩课程设计任务书设计题目固定的直流稳压电源设计学生姓名所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班设计要求：1.设计制作一个直流稳压电源电路；2.输入电压为220V的交流电压，频率为50Hz；3.输出直流电压为+15V、-15V两种稳定电压；4.最大输出电流为Iomax=1A；5.纹波电压小于10mV，稳压系数Sr小于5％。学生应完成的任务：1.设计电路图，并利用Multisim仿真，得出符合设计要求的电路图；2.用AltiumDesigner设计原理图；3.用AltiumDesigner09设计PCB板；4.制版；5.电路安装与调试；6.书写课程设计报告。参考文献：[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.[2]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].北京：北京大学出版社，2012.[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[5]古树忠，刘文洲，姜航.Altiumdesigner教程—原理图、PCB设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2010.工作计划：5月27日—5月28日原理图设计与仿真；5月29—5月30日用AltiumDesigner设计原理图；5月31日设计PCB板；6月3日—6月4日制版；6月5日安装与调试；6月6日—6月7日书写课程设计报告。任务下达日期：2013年5月27日任务完成日期：2013年6月07日指导教师（签名）：学生（签名）：固定的直流稳压电源设计摘要：本次设计主要设计一个固定的直流稳压电源，将220V的电压通过一系列的电路转换为我们需要的15V直流稳压电源，主要通过电压器降压，桥式全波整流将交流电装变为单向脉动的直流电压，滤波电路滤去交流成分，稳压电路维持输出直流电压的稳定，就可以将220V的电压转换成稳定的正负15V直流电压。关键词：变压器；整流；滤波；稳压目录1.设计背景…………………………………………………………………11.1了解模拟电子技术基础的特点………………………………………11.2掌握Multisim软件和DXP软件………………………………………12.设计方案…………………………………………………………………12.1设计分析………………………………………………………………12.2方案选择………………………………………………………………23.方案实施…………………………………………………………………33.1原理图设计……………………………………………………………33.2电路仿真………………………………………………………………53.3设计PCB、制版、安装、调试…………………………………………64.结果与结论………………………………………………………………74.1测试结果………………………………………………………………74.2结论……………………………………………………………………85.收获与致谢………………………………………………………………86.参考文献…………………………………………………………………87.附件………………………………………………………………………911.设计背景1.1了解模拟电子技术基础课程的特点模拟电子技术基础课是入门性质的技术基础课，目的是使学生掌握模拟电子技术的理论、基本知识和基本技能。使用的模拟电子电路几乎都要通过调试才能达到预期的指标，掌握常用电子仪器的使用方法、模拟电子电路的测试方法、故障的判断和排除方法、仿真方法是教学的基本要求。了解各元器件参数对电路性能的影响是正确调试的前提，而对所测试的电路原理的理解是正确判断和排除故障的基础。1.2掌握Multisim软件和DXP软件掌握一种电子电路计算机辅助分析和设计软件对学习数字逻辑电路、模拟电路、模拟电路以及数字-模拟混合电路都有很重要的作用。因此选择Multisim，它提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪器表。DXP软件是一个高效的PCB制版软件，先设计原理图，然后制版。2.设计方案2.1设计分析直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。设计方案如图。图1电源电路图单向交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成直流电源。变压器的作用是降压，整流电路的作用是将全波改为半波，滤波电路的作用是滤去交流成分，稳压电路的作用是稳点输出电压。本次设计输出直流电压为+15V、-15V。22.2方案选择1.变压器电路选择：要想得到最后为+15V,-15V的直流电压，首先将220V的电压降为22V的电压。选择三端子的变压器，有一端子接地。2.整流电路选择：整流电路分为单向半波整流和桥式整流。图2单向半波整流波形图3桥式整流波形由波形可知桥式整流可将整个波形都变为正半轴。经它整流后的输出电压为0.9U。而单向半波整流后的输出电压为0.45U。桥式整流电流利用率更高。综上，uOu2OO3我们选择桥式整流，电路如图。图4桥式整流电路图3.滤波电路：滤波电路分为电容滤波电路，LC滤波电路。在桥式整流电路的基础上，输出端并联一个电容C就构成了电容滤波电路。LC滤波则是并联一个电容，再串联一个电感。电容滤波电路是最简单的滤波电路，且我们所设计的电源最大输出电流Io=1A，因此我们采用电容滤波电路。图5电容滤波电路图4.稳压电路：集成三端稳压器分为可调式三端稳压器和固定式三端稳压器。可调式三端稳压器的电压可调，固定式三端稳压器电压不可调。因为我们要做的是固定直流稳压电源，因此我们选固定式三端稳压器。3.方案实施3.1原理图设计1．整流电路整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，桥式整流电路主要由整流二极管组成。二极管的最大反向工作电压等于变压器副边的峰值电压U2的1.5倍。因为U2为24V，所以U为36V。整流二极管选用1N4001，电路如图。4图6整流电路2．滤波电路滤波电容必须满足RC=（3-5）T/2。（U=15V,I=1A,f=50HZ）所以选用2200uF的电容。但要注意电容是带极性的，接反容易发生爆炸，电路如图。图7滤波电路3.稳压电路稳压电路设计比较简单，只需要两个稳压器7815、7915来设计电路。它有三个端口，一个输入，一个输出，一个接地组成。另外，为了防止稳压器因过压而损坏，我们需要在稳压器两端各加一个保护二极管。但要注意方向。5图8稳压电路3.2电路仿真一切准备工作做好，现在我们用Multism仿真，把所设计的电路图的器件在Multism上都找出来，然后连线，最后用两个万用表测试结果，如图图9原理图在用Multism仿真是应注意：1.4个整流二极管的方向一定要注意，不可以接反。2.C7,C8,C9,C10是有极性的，而且极性不能接反。3.注意7815和7915，如果库里没有，不能用其它相似的器件代替。4.注意7815和7915的接线，注意箭头。6图10仿真结果3.3设计PCB、制版、安装、调试制版：用AltiumDesigner09设计原理图，并制作PCB版，注意布线，允许跳线，但跳线数不得超过五根。PCB版制作要求：1.单位采用公制单位（mm）。2.电源线和地线要求采用0.8mm或是0.6mm,如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm。3.信号线采用0.5mm。如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm。4.焊盘的内径用0.9mm或0.85mm。外径根据需要进行修改，设为X方向1.6mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0mm，Y方向1.6mm。按照自己设计的电路，在在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。对安装完成的电路板的参数及工作状态进7行测量，以便提供调整电路的依据。经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。21211212121212121212121212321123132图11PCB图安装前应检查元器件的质量，安装是特别要注意电解电容、集成芯片等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装。静态调试当连好电路板的线路时，先不要急着通电，而因该从以下几个方面进行检测：A.对照原理图，用万用表一一检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。B.对照原理图，检查各元件是否接正确。动态调试接通220V的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试,看电压是否在正常的范围内变化。4.结果与结论4.1测试结果1.测试仪器测试仪器如表所示：8表1测试仪器名称型号数量备注1数字万用表DT9205A1无2双踪示波器BS-55021无2.测试结果接通220V电压，检测输出电压稳定，为+15.00V、-15.00V。误差为0.实验很成功！4.2结论本设计主要利用电源变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器固定式来设计同时输出+15V、-15V电压直流稳压电源。其结构简单，使用元器件较少；系统的可靠性好，其精度高，成本低，便于维修，且可作为一个独立的模块为其他电子设备提供电能。总而言之，本次设计还是比较成功的。5.收获与致谢收获通过这次设计，了解了书本上没有的知识，更加巩固了所学的知识，也增强了自己灵活运用所学知识到实践中的能力。此外，也学到了许多的经验，做什么事都有思前想后，我们在焊接时，就因为没有深入思考，把六脚开关接成了开关起作用时的状态，好在检查时发现了。这次的课程设计，获益匪浅，也让我深深体会到了做学问一定要有认真、严谨的治学态度，这也将对我以后的学习和工作起到莫大的帮助。有最后不足的地方希望老师指正，以后一定改正，加强。感谢感谢同学，没有同学的帮助，自己很难快速完成本次设计；感谢老师，没有老师的教导，自己更本不知道对与错；感谢学校，没有学校的实践，自己根本不可能有机会设计。感谢所有爱我的人和我爱的人，谢谢你们！！6.参考文献9[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:高等教育出版社，2005.[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[5]张阳天，韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：高等教育出版社，2005.7.附件实验原理图D1Diode1N4001D2Diode1N4001D3Diode1N4001D4Diode1N40012200ufC1CapPol12200ufC2CapPol1GND330nFC3Cap330nFC4CapD5Diode1N4148D6Diode1N4148123P2Header3IN31OUT2GNDU2L7915ABVIN12OUT3GNDU1MC7815ACT1uFC5Cap21uFC6Cap212P1Header2图12原理图PCB版21211212121212121212121212321123132图13PCB图10实物图图14实物图元器件清单表2元器件清单1N40012200uF电解电容1uF电解电容330nF涤纶电容LM7815LM79151N4148两管脚排针三管脚排针导线4个2个2个2个1个1个2个1个1个若干11指导教师评语：课程设计报告成绩：，占总成绩比例：40％课程设计其它环节成绩：环节名称：原理设计，成绩：，占总成绩比例：20％环节名称：PCB设计，成绩：，占总成绩比例：20％环节名称：安装调试，成绩：，占总成绩比例：20％总成绩：指导教师签字：年月日本次课程设计负责人意见：负责人签字：年月日