模擬電路課程設(shè)計(jì)2

1、模擬電路課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源組長：費(fèi)鑫組員：戴若男、胡晶、鄧杰、賀聰 陳柳第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)輸入電壓在220v10%時輸入電壓從5-12v可調(diào)（且盡量向低端擴(kuò)展）；輸入電流大于0.5A輸入紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)小于0.05，輸出內(nèi)阻小于 0. 2 當(dāng)輸入電流超過0.7A，輸入交流電壓超過250v時，有過流、過壓保護(hù)作用噪音盡可能低學(xué)會選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及分立穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試以及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法第二部分 設(shè)計(jì)思路直流穩(wěn)壓電源一般由直流電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路組成，基本框圖如下:各模塊結(jié)構(gòu)的作用：電源變壓器：降壓變壓器，它將電網(wǎng)22

2、0V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正選交流電變換成脈動的直流電壓。濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。第三部分 設(shè)計(jì)方案方案一采用變壓器、二極管、電阻、穩(wěn)壓管、三極管等元器件。220V的市電經(jīng)變壓器變壓后變成電壓值較小的交流，再經(jīng)橋式整流電路和濾波電路形成直流，穩(wěn)壓部分采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。比例運(yùn)算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，所以其輸出電壓也可以調(diào)節(jié);同時，為了擴(kuò)大輸出

3、大電流，輸出端加晶體管，并保持射極輸出形式，就構(gòu)成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 整流電路采用了橋式整流電路，元件是IN4007.電容C1起到濾波作用，將直流中的交流成分濾去，而C2可以防止復(fù)合調(diào)整管T1，T2產(chǎn)生自激振蕩，一旦產(chǎn)生，電容將能將自激振蕩信號旁路掉，同時兼濾波功能，使電路工作穩(wěn)定性提高。 方案一原理圖方案二： 方案二中的變壓、整流和濾波電路與方案一相同，但在比較放大部分改用LM741運(yùn)算放大器，同時在取樣部分后端并接一電容消除當(dāng)負(fù)載變化時對電源的影響 方案二原理圖兩種方案比較 方案一中分立元件較多，焊接時比較麻煩且可能會導(dǎo)致電路性能的不穩(wěn)定，而且我們在方案一電路的仿真中發(fā)現(xiàn)電路

4、的輸出紋波較大且輸出的波形在調(diào)節(jié)輸出電壓大小時會有一個跳動現(xiàn)象出現(xiàn)。而采用方案二在仿真時電路的各項(xiàng)性能明顯優(yōu)于方案一，且方案二因?yàn)椴捎昧诉\(yùn)放作為比較放大部分在實(shí)際焊接中也較為方便。綜合考慮，我們選擇方案二第四部分 電路設(shè)計(jì)與器件選擇變壓器的選擇整流電路濾波電路調(diào)整電路取樣部分放大電路模塊一 變壓器的選擇演算步驟： a、一般整流濾波電路電路有2v以上的電壓波動UD b、根據(jù)NPN型硅BJT的輸出特性曲線易知,Q2的管壓降一般需要維持在3v以上才能使其穩(wěn)定工作在放大區(qū) c、在濾波電路中，負(fù)載電壓VL與變壓器變壓出來的電壓V2一般有如下關(guān)系 VL=(1.11.2)V2 （我們?nèi)L=1.2V2） d

5、、電網(wǎng)波動220V10% e、在整流電路中有VL =0.9V2綜上條件：對整個電路運(yùn)用KVL定律有：V2min=【（UD+UQ1CE+UR4+U0max）/1.2】/0.916.7V 電網(wǎng)上升10%: V2max=1.1V2min=18.37V變壓器最大功率: Pmax=0.7V2max=12.859V 故變壓器型號可選擇 18V,13W模塊二 整流二極管的選擇演算步驟：a、ID= IL b、VRM= V2故 IDmax= 0.7A=0.35A VRM= V2max （1+10%）28.6V則二極管可選擇：最大正向電流0.5A 最大反向電壓30V模塊三 濾波電容演算步驟： a、d=RLC(35

6、)T/2 b、RL=U0/I0 c、T=1/f 其中RL是整流濾波電路中的等效負(fù)載電阻，T為輸入的交流信號周期 根據(jù)濾波電容選擇的條件，取周期為5T，輸出電壓電流分別為12V和0.7A 則得 C0.0292F 2900UF 當(dāng)電網(wǎng)上升10%時。整流電路輸出電壓值最大，此時濾波電容承受的最大電壓為Vmax=18.37V 故濾波電容可選C 3000UF 耐壓值 18.37V模塊四 調(diào)整管的功率 調(diào)整管T極限參數(shù)的確定 調(diào)整管是串聯(lián)穩(wěn)壓電路中的核心元件，它一般為大功率管，主要考慮極限參數(shù)ICM、V(BR)CEO和PCM。Q2的計(jì)算可以考慮極限情況： Imax=0.7A Vmax=18.37V Pma

7、x=12.86W因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)實(shí)際應(yīng)用中，單管BJT組成的放大電路往往不能滿足特定的增益、輸入以及輸出電阻，故調(diào)整放大部分采用組合放大。本電路調(diào)整放大部分采用共集-共集放大 所以Q1管的射級電流IQ1=Imax/Q2 PQ1max=VmaxIQ1 因?yàn)橐话闳龢O管的 值都比較大，取約為 50 則PQ1max0.252W 則調(diào)整部分三極管的功率可取 PQ120W PQ2 1W模塊五 取樣電路演算步驟：a、因?yàn)殡妷盒枵{(diào)到5V及以下，故V基準(zhǔn)5V 穩(wěn)壓管可選34V(D2提供基準(zhǔn)電壓)b、取樣部分由R4、RV1、R5構(gòu)成 因?yàn)槿硬糠滞容^放大管Q4構(gòu)成了同相放大電路，通過公式 Vi=VpVn=Vf= 可

8、推出當(dāng)RV1的動端在最上端時， =VREF 當(dāng)RV1動端在最下端時， =VREF取VREF=3V，通過可得到取樣部分各電阻的比例關(guān)系式取R5=2k得R4=2.33k RV1=4k Vo在(414V)模塊六 放大部分 LM741和R1、R3構(gòu)成放大電路部分，R3起降壓作用，給LM741的工作提供一個適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娏鳎琑1同穩(wěn)壓管一起為LM741的工作提供工作基準(zhǔn)電壓，由于這部分電路的電流比較小，所以電阻可取大一些的整機(jī)電路元件清單第五部分 電路仿真 仿真軟件簡介在此課程設(shè)計(jì)中，我們組采用了proteus7.8軟件。Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)