昆明學(xué)院課程設(shè)計(大作業(yè))報告(電子)-322

1、課程設(shè)計（大作業(yè)）報告課程名稱： 模擬電子技術(shù) 設(shè)計題目： 直流穩(wěn)壓電源 院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 班 級： 物聯(lián)網(wǎng)工程1班 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2015.12.282015.12.31 昆明學(xué)院昆明學(xué)院課程設(shè)計（大作業(yè)）任務(wù)書姓 名： 院（系）：信息技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué) 號：任務(wù)起止日期：2015.12.282015.12.31課程設(shè)計題目：直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計要求：使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設(shè)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(shù)。理論設(shè)計完成后，使用面包板搭建實物電

2、路進(jìn)行調(diào)試、驗證。最后，按格式要求完成課程設(shè)計報告。工作計劃及安排：1、 布置任務(wù)、講授設(shè)計0.5天2、 查閱資料、總體設(shè)計1天3、 安裝電路0.5天4、 調(diào)試、故障排除1天5、 書寫設(shè)計報告0.5天6、 驗收、考核0.5天指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 課程設(shè)計（大作業(yè)）成績學(xué)號： 姓名： 指導(dǎo)教師：課程設(shè)計題目： 直流穩(wěn)壓電源總結(jié)： 總結(jié)本次設(shè)計，讓我更進(jìn)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(biāo)，也讓我認(rèn)識到在此次設(shè)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(shè)計對我們的幫助是很大的，它需要我們將學(xué)過的理論知識與實際系統(tǒng)地

3、聯(lián)系起來，加強(qiáng)我們對學(xué)過的知識的實際應(yīng)用能力！同時也了解到自己對于理論和實際應(yīng)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(shè)計方面的興趣，從開始的朦朧到后面得到的結(jié)果。這次的穩(wěn)壓電路設(shè)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(dǎo)！ 指導(dǎo)教師評語：成績：填表時間：指導(dǎo)教師簽名： 設(shè)計課題題目直流穩(wěn)壓電源一、設(shè)計任務(wù)與要求1設(shè)計任務(wù)使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設(shè)計一個5V電壓的直流穩(wěn)壓電源。2設(shè)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(shè)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(shù)。二、方案設(shè)計（1）使用晶體管或集成穩(wěn)壓電路設(shè)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(shè)計電路。（3）掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。（4)選擇設(shè)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(shè)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(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的安裝，它需經(jīng)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(jīng)過1N4007組成的橋式整流電路，再經(jīng)過電容濾波后，成為V的直流電，該電壓經(jīng)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(fù)載使用。完整電路圖（2） 電路設(shè)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(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成E2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，E2為負(fù)半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)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(nèi)導(dǎo)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(dāng)Ui為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓Uc時，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C充電。當(dāng)Uc>Ui，導(dǎo)致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載放電，Uc按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)Ui為負(fù)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?dǎo)通狀態(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(shù)值時D2和D4變?yōu)榻刂梗珻對負(fù)載放電，Uc按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。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

8、電路7805。7805三端穩(wěn)壓IC內(nèi)部電路具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠?qū)崿F(xiàn)1A以上的輸出電流。器件具有良好的溫度系數(shù)，因此應(yīng)用范圍很廣泛?？梢赃\用本地調(diào)節(jié)來消除噪聲影響，解決了與單點調(diào)節(jié)相關(guān)的分散問題，輸出電壓誤差精度分為±3%和±5% 。7805內(nèi)部電路圖穩(wěn)壓波形(3)參數(shù)計算理想狀態(tài)下負(fù)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

9、值和你要濾除頻率的平方成反比。 具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(fù)載電阻RL范圍計算 輸出電流為 500mA Io1.5A，輸出電壓5±0.2V 9.6RL10.4 元器件清單序號元件型號主要參數(shù)數(shù)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：1000µF工作電壓：63V1電解電容3C2CLASSX1-1U

10、電容量：1µF14W7805輸入電壓：36最大輸出電流：1.5A輸入輸出壓差:2V1三端穩(wěn)壓集成電路5RL電阻：101負(fù)載電阻6導(dǎo)線7面包板18函數(shù)發(fā)生器DG102219數(shù)字示波器DS1102E1 四、安裝與調(diào)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(jīng)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?jīng)電感的電流不能突變的特點，將電容與負(fù)載并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載串聯(lián)就能起濾波作

11、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(diào)試好的整流濾波電路做輸入），可以用滑動變阻器作等效負(fù)載，調(diào)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(fù)載，進(jìn)行測量各值是否滿足設(shè)計要求。如果符合設(shè)計要求，便可以進(jìn)行調(diào)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(diào)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(dá)到穩(wěn)壓效果。 （2）輸出電壓過低 通過調(diào)試各個器件數(shù)值，檢測到濾波電

12、容容量過小。 排除:更換適合的濾波電容。（3）輸出電壓為0V 經(jīng)檢測三端穩(wěn)壓管三個接線端接錯。 排除：重置三端穩(wěn)壓管 (4)出現(xiàn)短路電流 導(dǎo)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(jié)論與心得體會（1）結(jié)論 本次課程設(shè)計利用集成穩(wěn)壓電路實現(xiàn)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(shù)。在理論設(shè)計完成后，使用面包板搭建實物電路進(jìn)行調(diào)試、驗證并使用仿真電路來進(jìn)行比較分析。1.1 特點 本次電路的設(shè)計簡單易操作，功耗小， 效率高；體積小，重量輕；穩(wěn)壓范圍

13、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。1.2 電路設(shè)計方案的優(yōu)缺點優(yōu)點:(1)集成電路應(yīng)用廣泛，采用集成電路不僅減少了電子設(shè)備的體積和成本，提高了可靠性，使安裝調(diào)試和維修變得比較簡單，而且大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計。（2）使用單相橋式整流電路來設(shè)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(yīng)速度較快、無高頻開關(guān)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(nèi)部功耗大，轉(zhuǎn)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

14、大的輸入和輸出濾波電容；輸入電壓動態(tài)范圍小，線性調(diào)整率低；輸出電壓不能高于輸入電壓。1.3 改進(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)穩(wěn)壓電路的設(shè)計，來達(dá)到更好的效果。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在直流穩(wěn)壓電源領(lǐng)域，以電子計算機(jī)為代表的要求供電電壓低，電流大的電源大都由開關(guān)電源擔(dān)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(shù)中占有十分重要的地位。在穩(wěn)壓電源發(fā)展動態(tài)中，當(dāng)前電源技術(shù)的發(fā)展方向仍然是：提高效率、可靠性和技術(shù)性能，進(jìn)一步小型化、輕量化和降低成本。因此，體積或重量

15、、效率、可靠性和成本，就成了評價電源的四項共同性能參數(shù)。而且，實現(xiàn)開關(guān)電源小型化，關(guān)鍵也要靠提高開關(guān)頻率、效率和集成化技術(shù)。因此在未來穩(wěn)壓電源發(fā)展中，我希望穩(wěn)壓電源能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)電源小型化，開關(guān)頻率高、效率高和集成化技術(shù)。1.4 心得體會 通過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多書本上沒有的知識，鞏固了所學(xué)的理論知識，也增強(qiáng)了自己靈活運用所學(xué)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(xué)到了許多實驗方法和操作經(jīng)驗，讓我明白，無論是在學(xué)習(xí)還是生活中，不管做什么事都要三思而后行。這次的課程設(shè)計，我獲益匪淺，雖然從了解原理到設(shè)計電路，再到安裝調(diào)試和課程設(shè)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(shè)計中我還學(xué)會了很多的學(xué)習(xí)方法及相關(guān)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(xué)問一定要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，這也將對我以后的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，對待我的生活。我的激情永遠(yuǎn)不會結(jié)束，相反，我會更加努力，努力的去彌補(bǔ)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(rèn)真的對待每一個實驗，珍惜每一分每一秒，學(xué)到最多的知識和方法，鍛煉自己的能力，這些就是我在課程