模拟电子技术.docx
- 文档编号:5114448
- 上传时间:2022-12-13
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:358.01KB
模拟电子技术.docx
《模拟电子技术.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟电子技术.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
模拟电子技术
《模拟电子技术》课程设计报告
设计题目:
串联式稳压电源设计
姓名:
学号:
班级:
光电1101
同组姓名:
指导老师:
邹崇涛
成绩:
设计时间:
串联式稳压电源设计
摘要:
电子设备中都需要稳定的直流电源,功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压,滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分,使之成为平滑的直流电压,稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定。
电子设备都离不开直流电源。
许多电子设备要由电力网上的交流电所变化的直流电来提供电。
根据电子设备的不同对电源的要求也不一样。
比如说有的电子设备消耗功率大些就要求直流电源提供较大的功率,有的电子设备的工作性能对电压波动很敏感就要求电源的输出电压要稳定、纹波系数要小,也有的要求直流电源输出的电压可调。
可见稳定的直流电源在电子设备中的重要作用。
关键词:
整流滤波稳压
一、设计任务与要求
1)用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路
2)要求输出:
输出直流电压Vo=12V±0.2V
输出直流电流Io=0-200mA
电网电压(220V)波动范围为10%
输出内阻ro<=0.1Ω
输出纹波电压Voac<=2mV
有过流保护
二、方案设计与论证
方案一:
采用变压器变压,电容滤波,稳压管稳压,滑动变阻器调压构成的系统来实现串联式稳压电源设计。
此方案能基本满足题目要求,电路图如下所示
但由于稳压管不能很好的满足题意,而且此电路没有保护措施,故舍弃,提出方案二。
方案二:
经有中间抽头的变压器输出后整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路整流后的脉动直流接滤波电路滤波电路由两个电容组成先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波从而使得滤波后的电压更平滑波动更小。
滤波后的电路接接稳压电路稳压部分的电路如图
(2)所示方案二的稳压部分由调整管比较放大电路基准电压电路采样电路组成。
当采样电路的输出端电压升高(降低)时采样电路将这一变化送到A的反相输入端然后与同相输入端的电位进行比较放大运放的输出电压即调整管的基极电位降低(升高)由于电路采用射极输出形式所以输出电压必然降低(升高)从而使输出电压得到稳压
三单元电路与参数计算
3.1变压器选取
在电子电路及设备中,一般都需要稳定的直流电源供电。
单相交流电首先经过变压器变成低压的交变电压。
根据要求要输出5~12V稳定可调的电压,考虑到其他因素(例如调整管上的压降和电压的小幅波动等),在此预留2V的余量。
所以在滤波后,即使市电电压达到最低时,应有14V电压。
根据计算变压器副边至少要输出11V的电压,如果选用副边输出为12V的变压器,那么当市电波动到最小的时候副边为10.8V,不够11V。
故在此选二次边输出15V的变压器。
其输出最大功率为
P=UI=15×0.2=3W
所以选择15V/220V5W的变压器。
3.2整流电路
在经过一个单相桥式整流,其电路组成为四只二极管,其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内,负载上的电压和电流方向始终不变。
其工作原理是无论交变电压来的是正半周还是负半周,都只用两个管子(一对桥臂上的两个二极管)导通,即整成直流
波形。
故选择4支IN4001构成整流桥。
3.3滤波电路
滤波电路是由两个部分组成一个是接在整流电路后的另一个是在输出前加的,在这里我们一并说明。
首先,在整流电路后的滤波电路有两个电容组成的,两个都
是耐压值为25V1000μ的电解电容(C1C3),另一个是普通的103电容(C2C4)。
如右图所示:
关于C1的选择:
首要的是电容大小的选择。
等效电阻应为最大输出电压比最大输出电流,即60Ω。
那么,C1的选择应为
故选择1000μ的电容。
虽然这两个滤波电路一前一后,但是其工作原理是一样的。
首先电解电容是有正负极的,它就是利用电容充放电的原理把波形变得平滑。
考虑到市电的波动后电解电容(C1C3)其耐压值为
故选耐压值为25V的电解电容。
在此特别说明电容的耐压值理论上是越高越好,但是一般在耐压值附近其容抗才能够达到给定的参数值。
而电容103(C2C4)是为了滤掉纹波才加上的。
3.4基准电压电路
在此次设计中必不可少的一部分就是要有一个基准电压电路为后面的差动放大提供一个基准的电压。
如左图所示:
它也可以叫稳压管稳压电路在此次设计中用一个红色发光二极管来代替稳压管。
这是因为由于本电路中的电流都很小,稳压管很难工作在稳压区,不过在实际测量后我们发现红光管在电流超过5mA时稳压效果不错,同时还兼顾了电源指示灯的作用在试验中测得其导通后电流在5mA~10mA时电压将会稳定在2V左右。
由于有了这些参数他也有利于计算限流电阻的值。
其上限和下限分别为
电流I是下一步差动放大的基极电流,因为其值很小所以在这里我们忽略不计。
.5比较电路和放大电路
比较放大电路是连接在基准电压电路后面的,为了实现电压可调固在电路中引入了放大环节,加深电压负反馈以提高输出电压的稳定性,并且还抑制了温度的漂移。
如右图所示。
由于在此对精度的要求不高,又从经济的角度上考虑后在此用一个长尾式差分放大电路来实现。
控制流过T2的电流为1mA。
R2上端的电位(滤波后)波动应为16V~21V,故R2取20KΩ。
三极管选择两个9013的NPN管子。
首先三极管工作必要有一个合适的静态工作点Q。
在此滤波后电压V=20V,U=0.7V,R=20KΩ,U尽量选在中间即10V。
3.6调整电路
在本电路中调整管是保证电路安全工作的核心元件,它是由一个大功率管(T4)和一个普通的NPN管子(T3)组成的复合管。
这是因为流过集电极和发射极的电流可能很大,
一般管子承受不了这么大的电流故选用一个大功率管。
其基极接在差动放大电路的集电极上,
由于差动的集电极上电流过大,用万用表测量后发现T4的β值为75,如果不用复合管至于那个单管,那么,当输出电流为最大200mA时,基极电流应为3mA左右,显然这里不能有3mA基极的电流,故此用复合管对β进行补偿,这样以后基极电流就可以小到缪安级了。
而集电极接在滤波电路的后面,射极接上采样电路后从射极输出构成电压跟随,这样有利于对电压的稳定。
至于调整管的管功耗,当输出5V200mA时,滤波后的电位器既调整管集电极的电位正常应为19V,那么,管压降应为14V,功率应为
P=UI=14×0.2=2.8W
所以本电路的管功耗最多为2.8W。
3.8采样电路
采样电路是配合着差动放大和基准电压来实现电压的可调。
工作原理就是电位器的2号引脚上的电位和基准电压近似相等,通过基准电压值和调节电位器改变电位器2脚以下的电阻从而控制电流。
再利用电流在采样电路中几乎没有从电位器的2脚流走。
故可推断出整个采样电路的电压。
在这里我们假设电位器2脚的电位就是基准电压2V。
所以,当电位器滑动到最上端时,输出电压最小,为
当电位器滑动到最下端时,输出电压最大,为
经综合考虑后R、R和W1分别选5.6KΩ和1.5KΩ电阻和5KΩ的电位器。
这样选下来电压可调的理论范围在4V~16V。
故优于设计条件的5V~12V。
所用元器件型号及参数:
材料
参数
数量
1.整流二极管
1n4001
4只
2.电解电容
1000u/25V
2只
3.三极管
9013
5只
4.大功率三极管
3A/50V
1只
5.红色发光二极管
1只
6.大电阻
2.7Ω/1W
1只
7.1/4W电阻
510Ω,1.5K,2K,5.6K,10K,12K
各1只
8.瓷片电容
0.01μ
2只
9.变压器
15V/220V5W
1只
10.万能印刷板
80×100mm2
1块
11.松香、焊锡
若干
12.二芯带插头电源线
1根
四、安装、调试及性能测试
原理图做好后,下一步就是焊接了。
1.首先在通用板上布局好各元器件的焊接位置。
我们拿出器材,预热电烙铁,将元器件按原理图整齐有序的插入到万用板上面,为了让它更美观,我们进行了几次大的调整,多次微调,最终敲定了最后的布局。
2.然后,紧张而激动的我们开始了焊接。
我们很注意焊接顺序:
电阻、二极管、IC插座、三极管、电容器,逐一焊接。
先焊平面的,后焊立体的,原则是有利于焊接。
要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高
3.我们将元件整形后插入对应位置,电路板平放在台面上,一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热,另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触,使锡丝熔化,当锡丝熔化一定量时(多了不好少了不行),立即将锡丝离去,烙铁继续保持少许时间,让焊锡围绕焊盘自由流动,形成一个完全覆盖焊盘的钟形焊点
4.按照接线位置的要求,将连接线焊接到对应的插孔。
5.元件焊好后,将多余引脚剪掉,剪脚后的焊点露出引脚0.5-1mm。
6.焊接好了,线也剪了,再检查元件有无错焊、漏焊,引脚是否正确无误。
我用万用表按照原理图,逐个检查,逐个测试。
其中发现有些线漏接了,于是用烙铁给焊上。
再次检查,没有错误。
7.我们接通了电源,指示灯没有亮,我们怀疑是不是灯坏了,于是用万用表检查发现灯是坏的,就换了一个灯。
再次联通电源,灯亮了。
8.我们改变变阻器阻值,用万用表测输出电压的范围,所得最小为4.44v,最大为9.17v。
达不到所要求的,于是我们检查是否电阻的阻值,电容,及线路是否是错误的,最后发现是差分放大电路的三极管接反了。
我们立即纠正过来,再次测试,输出电压达到了所要求的。
五、结论与心得
作为新手,我们开始将焊板子看成一件很难的事情,有些不敢去弄。
在焊好了第一个原件后,我们发现其实焊板子并没有我们想象的那么难,相反,我们倒觉得蛮好玩。
我们焊板子时会烫到手,有时还烧到了头发。
确实挺笨的。
在这个试验中,我们一起看图,找资料,一起焊,一起检查测试。
虽然说过程有些曲折,但我们分工明显,团结。
我们发现,在学习或在工作中自主学习与相互合作都是很重要。
这次课程设计使我们获得了更多的实践知识,平时在学习书本知识时,觉得难以理解,对元件的认识也是不太清楚的。
但经过这次的实物制作,我们认识了更加多的电子元器件,对书本知识有了更加实际的认识和理解,的确让我们收获不少。
平时对书本知识的学习我们只是记,却没有将知识结合实践和实物来理解,是一种理论的学习,在实践中会存在很大的问题。
但经过这次课程设计——串联式直流稳压电源设计与制作,让我们运用了书本的知识(电路、模电等),让我们将书本上的知识真正的运用到实践中,并且也制作出了产品。
这就是一次理论和实践的结合吧!
同时我们也认识到合作的重要性。
平时我们只是学习书本上得理论知识,对于实际的东西没有一个较为清楚的了解和认识。
只是学习课本就有些纸上谈兵的感觉,我们毕竟是要将理论和实际相结合的。
这次的实验中,起码我们知道怎么来焊板子,怎么样来发现问题和解决实际问题。
将书本中的知识运用于实际中,或许这个过程有些艰辛或者说有些挫折。
但能依靠自己所学来解决,是对我们的一种考验。
最大的考验是我们的耐心,在解决问题时能不厌其烦地检查一遍又一遍,算了一遍又一遍,也许花了六七个小时,但是却没有丝毫的退却,我们的耐性的道路锻炼。
合作意识也得到了提升,依靠某一个人来完成貌似更为艰辛,一起探讨提高了工作效率,也加深了同学间的友谊和沟通。
课程设计让我们学到了很多,不仅让我们对知识理解加深,也加强了我们的动手能力,提高了我们理解能力;也学会了电子领域及其重要的两个软件,为我们后续课程及实训打下了良好的基础,更重要的是此次课程设计还让我们体会到学习的方法及实践动手能力的重要性,也培养了我们整个制作的兴趣!
。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 电子技术