《模拟电子技术》课程设计说明书-多路输出直流稳压源.doc
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1、武汉理工大学模拟电子技术课程设计说明书目 录 摘要 关键词 2 1.设计内容及要求 3 1.1 设计的目的及主要任务3 1.2 设计思想3 2.方案设计与认证4 2.1设计原理及方法 4 2.2方案一 4 2.3方案二6 3.单元电路设、参数计算及器件选择7 3.1 单元电路设计7 3.2元件参数的计算及选择9 4.电路的安装与调试10 5.电路性能参数的测试方法与手段10 6电路的设计特点和改进意见11 7.系统所需元件清单12 8参考文献13 9整体电路原理图14 多路输出直流稳压源摘要设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。本次设计的课题为多路输出直流稳压电源,它旨在通过电子元件的
2、特性将220V/50HZ的交流电转换为多路输出的直流电压。具体要求为:输出+12V/1A、-12V/A、+5V/1A、-5V/1A以及+3+18V/1A的可调正电压。在电路设计中输入的是220V的交流电压,而输出的是直流的不同电压值的直流电压。所以如何将交流电压转换为直流的不同规格的电压,就成为设计的重点。本次实验中输入的是220V的交流电而输出的是直流电压,这在电子产品中应用非常广泛。由于所学知识的限制,只能设计出简单的模拟电子电路。对此本实验中使用变压器、整流二极管、电容、稳压器、电阻等元件能够达到上述实验目的。在实验理论过程中,我们既可以验证模拟电路理论的正确性和使用性,又可以在此过程中
3、间发现新问题,形成新思路,产生新设想。通过试验方案的比较与调试,最终取得了阶段成功。 关键词:变压器、整流二极管、LM317、LM337 1.设计内容及要求1.1设计的目的及主要任务1.1.1设计的目的1.1.1.1学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。1.1.1.2掌握稳压电源的主要参数与测试方法。 1.1.2 设计任务及主要技术指标 1.1.2.1要求设计制作一个多路输出直流稳压电源,可将220V/50HZ的交流电转换为多路直流稳压电源。要求输出电压Uo和电流IO :+12V/1A,-12V/1A,+5V/1A,-5V/1A,和一组可调正电压+3+18V/1A
4、。1.1.2.2 选组电路方案,完成对准确方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选组、并画出电路原理图,阐述基本原理。1.1.2.3安装时并按规定格式写出课程设计报告书。1.2设计的思想能够输出多路的直流电压是本次实验的重点所在。对于本次实验来说在电子电路的设计中,使用变压器可以实现将220V的交流电压转换为所需的有效值较小的交流电压,接着通过整流二极管的整流、滤波电容的滤波、稳压器的稳压以及其他一些分压措施最后达到输出多路固定电压和可调电压的目的。2.方案设计与认证2.1 设计原理及方法本次实验原理框图如下: 图2-1 实验原理框图通过以上的设计思路及原理,经过对各个知识的熟悉几应用,很快就
5、可以设计出本次实验的大略图。再经过计算论证实验选择可取的几个方案,最后通过对各个设计方案的比较认证选择最佳方案便可成功完成实验。2.2方案一 2.2.1方案原理 采用LM317、LM340K-12、LM309、LM320H-52.2.1.1 LM317稳压器 LM317是常见的可调集成稳压器,最大输出电流为2.2A,输出电压范围为1.25V37V。 图2-2-1-1 LM317的接线图1、2脚之间为1.25V基准电压。为保证稳压器的输出性能,R1应小于240欧姆改变R2值即可调整稳压电压值D1、D2用于保护LM317。2.2.1.2用LM340K-12、LM309、LM320H-5构成固定输出
6、部分的电路的原理 主要的固定输出部分电路如图所示: 图2-2-1-2 固定输出部分电路图 由输出的固定电压的各种要求,通过计算最终得出如图所示的电路图。2.2.2原理总图 图2-2-2方案一的原理图 2.2.3方案优点1.此电路可同时输出多路电压,而不需要其他的转换;2.这里的输出电压都是通过稳压器直接输出的,很稳定是符合人们的2.2.4方案不足 1.本方案的电路的连接非常复杂; 2.此方案的可行性不好,因为需要太多的稳压器集成块,这样耗费很高。2.3方案二 2.3.1方案原理 采用LM317和LM337配合电阻分压来达到输出目的,由于LM317的输出端和可调端之间的电压一定这样就可以由公式U
7、o=1.25V(1+R1/R2)设置不同的电阻配合开关的使用达到输出所要求的电压的目的。LM337的使用方法和LM317的相似1。2.3.2方案优点: 1. 在这个设计中我们会发现电路的布局非常简单; 2. 所使用的器件都比较常见,这样使得整个方案具有很强的操作性。2.3.3方案不足: 2.3.3.1不能同时输出多路的电压;2.3.3.2. 输出不同的电压时需要转换开关比较麻烦。总结:通过以上两种方案的分别测试及其实验结果,比较其优缺点。方案一尽管精度高但注意的问题特别多,很难实现。然而方案二取材容易,性价比高,很容易实现。因此这次实验最终选择方案二2。3.单元电路设计、参数计算及器件选择3.
8、1单元电路设计3.1.1变压器的工作原理通过原理我们可以自己绕制变压器3-1-1 变压器的工作原理3.1.2整流堆的工作原理整流是利用二极管的单向导电作用,构成单相半波、全波、桥式或倍压整流电或利用其它半导体器件,如SCR可控硅等,将双向的交流电压U2变成单向脉动直流电压。在本设计中二极管是整流电路的关键元件。本设计采用单相桥式整流电路3。3-1-2 整流二极管的工作原理3.1.3滤波电容的选择 各滤波电容C满足Rl*c=(3-5)T/2式中T输入交流信号的周期,Rl为整流滤波电路的等效负载电阻。3.1.4三端稳压器工作的原理:IN1OUT3ADJ2LM317C2C1R1电压调节ViVo100
9、F240R2.100F三端可调输出电压集成稳压器是在三端固定式集成稳压器基础上发展起来的生产量大应用面广的产品,它也有正电压输出LM117、LM217和LM317系列、负电压输出LM137、LM237和LM337系列两种类型,它既保留了三端稳压器的简单结构形式,又克服了固定式输出电压不可调的缺点,从内部电路设计上及集成化工艺方面采用了先进的技术,性能指标比三端固定稳压器的高一个 图3-1-4 LM317接线图数量级,输出电压在1.2537V范围内连续可调。稳压精度高、价格便宜,称为第二代三端式稳压器4。LM317是三端可调稳压器的一种,它具有输出1.5A电流的能力,典型应用的电路见图3-1-4
10、。该电路的输出电压范围为1.2537V。输出电压的近似表达式是其中 VREF=1.25V。如果R1=240,R2=2.4k,则输出电压近似为13.75V。3.2元件参数的计算及选择3.2.1. 选集成稳压器,确定电路形式选可调式三端稳压器(LM317),其特性参数为:Uo=1.237V,Iomax=1.5A,最小输入输出压差(Ui-Uo)min=3V,最大输入输出压差(Ui-Uo)max=40V,均满足性能指标要求。取R1=220V,由式 Uo=1.25(1+RP/R1),则RP min= 308,RP max =2.948K,故取RP1为5 K的可调电位器。3.2.2.选电源变压器通常根据变
11、压器的副边输出功率P2来选变压器。由LM317的输入电压Ui的范围为Uomax+(Ui-Uo)min=Ui= Uomin +(Ui-Uo)max则 18V+3V= Ui=3V+40V 21V= Ui= Ui min/1.1得 U2=21/1.1V=19VI2=Iomax=1A,取I2=1A,变压器副边输出功率P2=I2U2=19W。变压器的效率为0.7,则原边输入功率P1=P2/=27.1W。由上分析,副边输出电压为19V,输出电流为1A,一般选功率为26W的变压器。3.2.3.选整流二极管及滤波电容 整流二极管VD选IN4004,其极限参数为URM=50V,而1.4U2=26.6V,符合要求
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