電工電子技術(shù)課程設(shè)計報告要求

電工電子技術(shù)課程設(shè)計課 題： 班 級： 學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)老師：年 月 日ViVo比較放大調(diào)整部分基準(zhǔn)電壓串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源電路大體上可分為調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路等四部分，其框圖如下圖所示：設(shè)計要求：1、輸出電壓：12V。2、最大輸出電流：。3、電源內(nèi)阻：。4、穩(wěn)壓系數(shù)：。5、紋波輸出電壓（峰峰）5mV。6、具有過流及短路保護功能，當(dāng)負(fù)載電流為時保護功能工作。一 初步確定電路：根據(jù)題目設(shè)計要求，技術(shù)指標(biāo)不算很高，電路結(jié)構(gòu)不需太復(fù)雜，力求簡潔明了，元器件參數(shù)采用通用，質(zhì)量可靠的，為此初選電路如圖所示：圖 1串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源電路由變壓器，整流器，濾波電路，穩(wěn)壓電路與負(fù)載組成，其中穩(wěn)壓電路又由調(diào)整部分，取樣部分，比較放大部分，基準(zhǔn)電壓電路等四部分組成。仿真圖如下：圖 2二電路基本原理：1串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的組成：1）變壓器：初級與交流電流網(wǎng)連接，次級與整流器連接，用于改變交流電源的大小，使初級輸出的交流電壓符合設(shè)計要求。2）整流器：具有單向?qū)щ娦阅艿脑骷瑢⒔涣麟娮兂芍绷麟?，最常用的為硅二極管。3）濾波器：將整流電路輸出的脈動支流中的交流成分濾掉，通常由電感線圈，電容器和電阻中的一個元器件或幾個元器件組成。4）穩(wěn)壓器：在輸出電壓，輸出電流和環(huán)境溫度發(fā)生變化時，自動維持輸出電壓的穩(wěn)定，同時，對紋波電壓還有濾波作用。2串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)要求：1）輸出電壓要符合額定值。2）輸出電壓要穩(wěn)定。造成輸出電壓不穩(wěn)定的原因： 交流電壓的供電電壓不穩(wěn)，整流器的輸出電壓也按比例變化； 由于整流器有一定的內(nèi)阻，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生一定的變化時，輸出電壓也就隨之發(fā)生變化； 當(dāng)整流器的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，元器件的特性也發(fā)生變化，也導(dǎo)致輸出電壓的變化；在實際應(yīng)用時常以電網(wǎng)電壓變化-10%10%時輸出電壓相對變化的百分?jǐn)?shù)來表示。3）電源內(nèi)阻（Rs）要小。電源內(nèi)阻表示在輸出電壓（Ui）不變的情況下，當(dāng)負(fù)載電源變化時，引出輸出電源變化量的大小。Rs越大，當(dāng)負(fù)載電流較大時，在內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降也較大，因此輸出電壓就變小。4）輸出紋波電壓要小。輸出紋波電壓是指電源輸出端的交流電壓分量。5）要有過流保護等措施。三電路工作原理：如圖1所示，220V交流電經(jīng)18V變壓器產(chǎn)生兩組18V的低壓交流電，VD1，VD2，VD3，VD4和C1構(gòu)成整流濾波電路，產(chǎn)生20V的支流電壓，VT4，VD5，VD6和R2為恒流源負(fù)載，VT5和R0為過流保護電路，VT1和VT2為電壓調(diào)整器，VT3，VD7，R3，RP1，R5和R4構(gòu)成輸出電壓取樣比較電路，RP1調(diào)整輸出電壓大小。1） 穩(wěn)壓過程。當(dāng)輸出電壓因某種原因下降時，VT3的基極電壓Ub也下降，VD7兩端的電壓恒定，因此VT3的電壓Ube隨之下降，VT3的工作點往截止區(qū)靠近，就造成VT3的集電極電壓Uc上升，即VT2的基極電壓上升，從而使調(diào)整管VT1的Uce電壓下降，使輸出電壓上升。若輸出電壓U0因某種原因上升時，其過程恰好相反。這樣輸出電壓因某種原因變化時，VT1和VT2構(gòu)成的電壓調(diào)整器就能夠調(diào)整輸出電壓，使其保持恒定。2） 輸出電壓調(diào)整過程。RP1用于調(diào)整輸出電壓大小。當(dāng)RP1滑動端向上滑時，VT3的基極電壓Ub就上升，VD7兩端的電壓恒定，因此VT3的Ube電壓隨之上升，集電極電壓Uc就下降，即VT2的基極電壓下降，從而使調(diào)整管VT1的Uce電壓上升，使輸出電壓變小。若當(dāng)RP1滑動端向下時，輸出電壓則會變大。3） 過流保護過程。VT5和R0為過流保護電路，R0阻值比較?。ù蠹s為0.4）當(dāng)輸出電流I0變、較小時，在R0上產(chǎn)生的電壓較小，不足以使VT5導(dǎo)通，因此其不起作用。當(dāng)輸出電流I0過大時，在R0上產(chǎn)生的電壓增大，使VT5導(dǎo)通，VT5的集電極電壓下降，即VT2的基極電壓下降，電壓調(diào)整管VT1的Uce電壓增大，是輸出電壓下降，起到保護作用。4）四確定電路參數(shù)：（1）電源變壓器T： Vi=VCE1+V0,為了保證調(diào)整管工作在放大區(qū)，一般取V CE1=38V。根據(jù)設(shè)計要求，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降10%時，Vmin=0.9Vi，此時應(yīng)保證在最大輸出電壓Vomax=12V時，調(diào)整管仍然能正常工作，應(yīng)有 VCE1min=Vimin-Vomax=0.9Vi-12V5V, Vi18.8V, U2Vi/1.2=15VImax=Ui（1+10%）=22V。所以U2=Ui/1.2=20/1.2=16.7V，U2max=（1+10%）U2=18.37V，U2min=(1-10%)U2=15.03V。總上所述，U2=15V。所以取電源變壓器的兩側(cè)為帶中心抽頭的雙18V繞組，輸出電流是電源額定電流的I0的1.5倍，所以I0=1.5/1.5=1A。 （2）整流二極管VD1，VD2，VD3與VD4： 最大整流電流Dim1.5(I0/2)=0.75A，Urm2 (1+10%)U2=42.42V， 因此，VD1，VD2，VD3，VD4選用DXGP15。（3）濾波電容C1： 根據(jù)電容C1的表達(dá)式： C1=（35）T/2R=4T/2R=2T/R， 已知輸出交流電的周期為： T=1/f=1/50=0.02s， R=Uimin/1.5I0=18/1.5=12 ， 因此，C1=20.02/12=3333.33UF, 對于耐壓，因為： Urm U2max=1.41418.37=25.8V。 所以C1應(yīng)選用3300UF/25V的鋁電解電容器。（4）調(diào)整管VT1： U(BR)CEO1UCE1max=Uimax-Uomin=Imax=22V, I(CM1)1.5I0=1.5A, P(CM1)1.5I0UCE1max=1.522=33W,所以,調(diào)整管應(yīng)選用3DD1001A三極管，參數(shù)為 U(BR)CEO=150V，I(CM)=5A，P(CM)=90W，并測得放大倍數(shù)20,取其為50。（5）其他小功率VT2，VT3，VT5： U(BR)CEOUCE1max=22V, I(CM) 1.5I0/50=0.03A=30mA, P(CM) 1.5I0UCE1max/50=1.522/50=660mW.所以VT2,VT3,VT5應(yīng)選用C9013，其參數(shù)為U(BR)CEO=30V，I(CM)=300mA ,P(CM)=700mW，并測得放大倍數(shù)=100。（6）基準(zhǔn)電壓Uz和R3： 根據(jù)UzUomin=6V，Izmin5mA，選用2CW24穩(wěn)壓管，其參數(shù)為Uz=3.24.5V, Izmin=10mA ,Izmax=55mA。 由 (Uomax-Uz)/IzmaxR3 (Uomin-Uz)/Izmin, 得 （12-3.8）/0.055R3（6-3.8）/0.01，140 R3220 所以R3選取200的電阻。（7）取樣電路R5，Rrp1，R4： 通常取樣電阻小，流過的電流大，有利于提高電壓穩(wěn)定性。一般取樣回路的電流在1030mA之間。 這里當(dāng)負(fù)載開路時，通過取樣電路的最小電流為：2%I0=2%1A=20mA，則取樣電阻值為 R5+Rrp1+R4=Vo/0.02=600， 設(shè)上面計算可知Vz=6V，因此可作為穩(wěn)壓電源的基準(zhǔn)電壓VREF。當(dāng)Rrp1中點滑動到底端時，輸出電壓為V0=12V，這時有R4V0/（Rrp1+R4+R5）=VREF，得R4=6001/2=300，當(dāng)Rrp1中點滑動到頂端時，輸出電壓V0=9V，。這時有 Rrp1+R4=VREF（R5+Rrp1+R4）/Vo=400，所以Rrp1=400-300=100，R5=200。由于回路電流小，R5，R4取1/8W即可。（8）保護電路R0： 圖中VT5和R0組成限流型過流保護電路。 當(dāng)輸出電流為1.2IL并通過檢測電阻R0，使U(R0) UBE(on)時，VT5導(dǎo)通，限流保護電路開始工作。此時， R0=UBE(on)/I0 =0.7/(1.21.5)=0.38, P(R0)=I0I0R0=(1.21.5) 0.38=1.26W, 所以R0選用0.39的電阻，電阻功率可選2W。三極管采用9013。五參考文獻(xiàn)：1電子線路實驗與課程設(shè)計 機械工業(yè)出版社2電子元器件的選用與檢測 機械工業(yè)出版社3電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊 機械工業(yè)出版社4電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 高等教育出版社5電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計指導(dǎo) 東南大學(xué)出版社六實驗與調(diào)試：（1）電源內(nèi)阻Rs的測試。按圖連接好測試電路，使被測電路輸出9V/1.5A電壓，標(biāo)準(zhǔn)電壓也輸出9V電壓，這時V2應(yīng)為0V，調(diào)整負(fù)載使輸出電流為0mA，這時讀出V2值，即為負(fù)載電流變化量I0=1.5A時引起的輸出電壓的變化量U0，這樣就可以算出Rs=U0/I0。（2）紋波電壓的測試。連接好測試電路后，使被測電路輸出9V/1.5A電壓，這時讀出電子毫伏表的值就是紋波電壓。（3）過流保護電流的測試。調(diào)節(jié)電位器，使輸出電壓為9V，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL的值從最大逐漸減小，直到輸出電壓減少到一定值時記下輸出電流的值，這就是限流保護電路的動作電流值。 七.設(shè)計心得：我們最近做了課程設(shè)計，經(jīng)過這么長時間的辛苦的勞作，我們終于完成了各自的課程設(shè)計！在這個設(shè)計的過程中，我了解到很多我平常不了解的東西！ 1.學(xué)習(xí)是沒有止境的。在做這個課程設(shè)計之前，我們沒有接觸PSPICE，以為這個課題非常難。但是在完成這個設(shè)計的時候，可以正確地使用了。 2.多和同學(xué)討論。我們在做