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1、湖南工学院*课题名称：半导体直流稳压电源的设计和测试院 部：电气与信息工程学院专 业：电子信息工程班级：通信1103设计人：李泽告 指导老师：雷美艳时 间： 课程设计任务书半导体直流稳压电源的设计和测试（一）设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；（二）设计要求和技术指标1、技术指标：要求电源输出电压为土 12V （或土9V / 5V）等，输入电压为交 流220V，最大输出电流为lomax =500mA，纹波电压Vop-p 5mV，稳压系数Sr U, V1、V容C向负载电阻=RL放电，由于放;电时间常数T =RlC
2、一般较大，电容电 Uc时,V2、V4导通,，电容W其输出电压波形近似为一锯为萩得良好滤波效杲，一般取:（丁为输入交流由压旳周期）压uc按 .充电，输出电压增大，以Jn 1 I j I I 12 I 齿波直流乂后重复上述充放电：过程扌I丨ill lii IU I .kfD2 |.l I 1.1 I 1.1 I2波形浪浦电流出电压ifl ifl i -乍次被桥式整眾电路电謎鴻电路电压、电流波形（二）其他形式滤波电路1电感滤波电路电路如下图所示，电感L起着阻止负载电流变化使之趋于平直的作用。直流分量被电感L短路，交流分 量主要降在L上，电感越大，滤波效果越好 。 一般电感滤波电路只使用于低电压、大电
3、流的场合。2.p 型滤波为了进一步减小负载电压中的纹波可采用 p 型LC滤波电路。由于C2 对交流容抗小，而电 感对交流阻抗很大，因此，负载 Rl上的纹波电压很小。L电感滤波电蹈负载电 流小时Ji型LC祷披电路2.5稳压电路（一）三端固定输出集成稳压器介绍CW7800系列（正电源），CW7900系列（负电源）LM系列。输出电压：5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V输出电流：78L XX / 79L XX输出电流 100 mA ; 78M XX / 9M XX 输出电流 500 mA ;78 XX / 79 XX 输出电流 1.5 A。如 CW7805 输出
4、5 V，最大电流1.5 A ; CW78M05 输出5 V，最大电流 0.5 A ;CW78L05 输出5 V，最大电流 0.1 A封装和符号：如正负5V(ZjGNDH口31CW7S0013CW7900金属封装理料封裝LM系列是一个低压差电压调节器系列。其压差在1.2V输出，负载电流为800mA时为1.2V。它与国家半导体的工业标准器件 LM317有相同的管脚排列。 LM1117有可调电压的版本，通过 2个外部电阻可实现1.2513.8V输出电压 范围。另外还有5个固定电压输出(1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V )的型号。 输出电流可达800mA线性调整率：0.2% (Max)负
5、载调整率：0.4% (Max)温 度范围一LM1117 : 0 C 125 C LM1117I : -40 C 125 C2.5原理图根据前面所述的，可以设计出下述电路图:UJm.Ht*斗I-IAIJ-11 It占 Ai f-L itIt Jrt -I- rHi| M If- r|片|lVM HAC2.6 元器件选择和电路参数计算说明 一变压器的选择工作原理：当变压器一次侧施加交流电压 Ui,流过一次绕组的电流为Il,则 该电流在铁芯中会产生交变磁通， 使一次绕组和二次绕组发生电磁联系， 根据电 磁感应原理, 交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势, 其大小与绕组匝数以 及主磁通的最大值成正比
6、, 绕组匝数多的一侧电压高, 绕组匝数少的一侧电压低, 当变压器二次侧开路, 即变压器空载时,一二次端电压与一二次绕组匝数成正比, 变压器起到变换电压的目的。当变压器二次侧接入负载后,在电动势 E2 的作用下,将有二次电流通过, 该电流产生的电动势, 也将作用在同一铁芯上, 起到反向去磁作用, 但因主磁通 取决于电源电压,而 U1 基本保持不变,故一次绕组电流必将自动增加一个分量 产生磁动势Fi,以抵消二次绕组电流所产生的磁动势 F2,在一二次绕组电流Li、L2 作用下,作用在铁芯上的总磁动势（不计空载电流I0）,F1+F2=0, 由于Fi=l iNi,F2=l 2N2,故 I1N1+I 2N
7、2=0,由式可知，li 和 I2 同相，所以：Ii/I2=N 2/N i=i/K式i-i由式可知， 一二次电流比与一二次电压比互为倒数， 变压器一二次绕组功率基本 不变，（因变压器自身损耗较其传输功率相对较小） ，二次绕组电流 I2 的大小取 决于负载的需要，所以一次绕组电流 Ii 的大小也取决于负载的需要，变压器起 到了功率传递的作用 。设变压器的输出电压为V2，负载电压为VL则有：VL=（i.ii.2 ）V2=i2V式 i-2计算得出V2=10V 。根据电路的指标，我们应当选一个把 220V交流电压降为12V的变压器二选择整流电路中的二极管变压器的副边电压U2=12V桥式整流电路中的二极管
8、承受的最高反向电压为：U rm 2U2=17V ,桥式整流电路中二极管承受的平均电流为：I d =0.5l0max=250mA选用 IN4001。查手册选整流二极管IN4001 ,其参数为：反向击穿电压Ubr= 50V17V,最大整流电流If=1A 0.25A在这里我们选用整流堆W08M三滤波电路中滤波电容的选择根据：RC(35) T2而RMJi IOC=1875uF电容的耐压要大于 .2U 22 12 1.118.7V，考虑到交流电源电压的波动，故滤波电容C取容量为2200 F ,耐压为25V的电解电容。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感， 易引起自激振荡, 形成高频干扰，所以
9、稳压器的输入、输出端常 并入瓷介质小容量电容用来抵消 电感效应，抑制高频干扰。四、选择集成稳压器我们需要得到的是输出为的直流稳压电源。固选择 CW78 (LM78 ) 系列三端固定式正电压输出集成稳压器； CW79 (LM79 )系列三端固定 式负电压输出集成稳压器，第四章制作和调试4.1 制作对电路进行组装： 按照自己设计的电路， 在面包板上插接元器件并焊接。 焊接完 毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。对安装完成 的电路板的参数及工作状态进行测量， 以便提供调整电路的依据。 经过反复的调 整和测量，使电路的性能达到要求4.2 注意事项 电源变压器的绝缘电阻进行检测，
10、以防止变压器漏电。一般用兆欧表进 行检测，也可以用万用表。电源变压器的一次和二次绕组不能搞错， 否则将会造成变压器损坏或电 源故障。三端稳压器的输入、输出和公共一定要识别清楚，不能搞错。特别是公 共端不能开路，如果开路，很可能导致负载损坏。二极管的引脚（或整流桥的引脚）和滤波电容器的极性不能接反，否则 将会损坏元器件。检查负载端不应该有短路现象。4.3 测试直流稳压电源的调整测试一般分为三步进行， 空载检查测试、 加载检查测试 和质量指针测试。空载检查测试（1）将变压器的输出端的正极端断开，用万用表测量变压器的二次交流电 压值，其值应符合设计值。然后检查变压器的温升。若电压器性能正常，则可以
11、进行下一步测试。（2）变压器的正极输出段接上， 而将整流器的正极输出端断开， 接通电源， 观察电路有无异常。然后用万用表测滤波电路输出电压 U1，其值应接近于1.4U2。 否则短开电源检查再通电测试。（3）开负载，通电后测试输出电压UO ，其变化范围应为设计值。最后进行稳压器输出、输入端的电压差，其值应大于最小电压差。4.3.2 负载检查测试下面进行接负载检测，接负载测试 U2、Ui、Uo的大小，观察其是否符合设 计值，并根据Ui、Uo及负载电流Io核算集成稳压电路的功耗是否小于规定值。 然后用滤波器观察稳压器输入输出端的纹波电压。 此外还可检查桥式整流电路四 只二极管特性是否一致。433质量
12、指标测试(1)稳压系数Sr的测试在负载电流，环境，温度不变的情况下，输出电压的相对变化引起输出电压 的相对变化。测量稳压系数，在负载电流为最大时。分别测得输入电压比220V增大和缩小10%，所得数据如下表：、输出端口 /v 输入电压/v、+12V-12V+5V-5V+3.3V220v11.97V-11.87V4.98 V-4.96V3.32V242v11.98V-11.87V4.97 V-4.97V3.31V198v11.96V-11.88V4.97 V-4.97V3.33V将所得数据代入公式 ：Sr= AVoV i/ AViVo。得：Sri =0.00%Sr2 =0.00%所得数据满足设计要
13、求：Sr= AVoV i/ AViVo。(2 )纹波电压的测试使为U i =220V伏并保持不变，在额定输出电压或额定输出电流的情况下，用示波器测出输出电压中纹波电压的峰值。U=0.04V.谢辞经过一些天的努力设计，第一次作这个课程设计，由于经验的匮乏， 如果没有老师的督促指导， 以及一起工作的同学们的支持， 想要完成这个设 计是难以想象的。在这里首先要感谢我的老师。 理论知识是非常重要的， 老师的耐心教导， 对设计任务书的指示， 中期检查等整个过程中都给予了我们悉心的指导。 除 了敬佩 老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学 习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次
14、要感谢和我一起作设计的其他同学， 他们在设计中勤奋工作， 克服 了一些阻碍来完成此次的模电课程设计， 并承担了大部分的工作量。 如果没 有他们的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。第六章 总结和体会这次课程设计给我带来了很大的收获，让我学到了很多，第一次用 PCB 做 电子产品 ,不仅掌握了简单的电子电路的设计与制作，也掌握了一些芯片的原理 与作用。总体来说，这次电源的制作是比较成功的。接电路之前，一定要通过查资料把电路中的每个元件的作用弄明白和把每个 芯片的管脚的功能弄清楚， 明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应。 在电路设 计中，应该仔细认证， 从中我们可以学到很多东西， 可以提高自己
15、发现问题解决 问题的能力， 使自己的动手能力有一定的提高。 出现故障时要积极面对， 在检查 线路时一定要有耐心， 不要因为麻烦就放弃。 遇见错误要一步一步的按照原理图 来，先一步一步的测试，然后整体测试。不要没顺序没条理，这里测一下那里测 一下，最后又什么都没查出来，那样既浪费了时间又浪费了精力。这次电源的制作我不是一次性成功的， 我做了两次， 主要原因是在转印的时 候没有弄好， 碳粉没有完全印上去， 在腐蚀的时候走线上有很多的孔， 似乎导线 有的快要断了， 为了避免焊接好元器件后测试发现不符合设计的要求， 我坚决重 新腐蚀了一块 PCB 板，经最后测试，我做的电源还是非常成功的。通过这学期的
16、课程设计， 我受益匪浅， 认识到了自己的许多不足和缺点。 要 想把理论与实际联系起来，还是需要一段时间的。要想做出一个实用的实物来， 并不是自己想象中的那样简单。其一，我们必须掌握一些必备的常识， 比如， 三极管引脚的判定以及电阻值 的判定。其二，我们必须用科学的态度对待我们在实验中所遇到的问题不能以 “人品 之类”话而敷衍过，应该以作为一个工程人员应用的素质去面对，发现问题，解 决问题。在实验时应保持冷静，测试有条理。遵循物质客观规律，不随便改写实 验数据。其三，自己平时要多动手、多动脑，这样当问题来临时你就不会手忙脚乱。 该多画就多画些， 以便能增加你对该软件的熟练度。 用起来称心如意，
17、这样就不 会浪费时间。再如，在焊接导线时， 应区别不同类型的导线用不同类型的焊接方 法及焊接的先与后顺序。如果你不懂那些，你就会出现很大笑话。其四，要注意试验安全， 不要轻易地尝试不安全接法。 在做设计时必须讲求 产品的实用性及美观性。这就要求我们对所需器件进行合理布置。团结就是力量，在做设计的过程中我们必须讲究团队精神，各施其职。这样就能起到事半功倍的作用，毕竟一根筷子易折断，一个巴掌拍不响。面对一个课题必须严肃而认真地对待，作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。今后我们会继续努力。一个学期结束了，在上了这么久的模拟电子技术基础课程，在最后的一次课程设计中，我
18、发现了许多的问题。发现自己对模拟电子这门课还存在很多的不足之处，理论知识的理 解不是很深。本周开始老师组织我们进行课程设计的实训，短短几天，我觉得 收益颇多。 首先，从课程设计本身来说，我学到了很多东西，巩固了课堂上学 到的模拟电子技术的应用知识这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是 远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论， 才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设 计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到 过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学 过的知识
19、理解得不够深刻，掌握得不够牢固上了半年的课，我觉得还不如这一星期的实训实用 ,当然 ! 课本知识是需要积 累的,但要运用到过程中才能更好的掌握。这就就是“纸上得来终觉浅，绝知此 事要躬行。”的真实写照吧！附录元件清单名称型号数量备注电容（uf）0.1474705个 1个 4个22002个电阻12k4703002个 2个 1个整流桥1个LED5个稳压芯片LM7812LM7912各一个LM7805LM7905LM1117六角开关一个排针若干变压器9w一个工具尖嘴钳、斜口钳、镊子、刀子；烙铁、烙铁架；打火机附录B参考文献1 .王振宇，李香萍，沈燕。实验电子技术北京：电子工业出版社，2004 2 胡宴如，耿苏燕。模拟电子技术（第二版）北京：高等教育出版社，2005.3 熊幸明，王新辉，曹才开.电工电子技能训练。北京：电子工业出版社， 2004.4 康华光。 （模拟部分）.第五版.北京：高等教育出版 社，2005.郭培源. .北京：高等教育出版社，2000.章忠全. 电子技术基础实验与课程设计.北京：中国电子出版社，1999.7谢自美.电子线路设计 .武汉：华中理工大学出版社，1994.