中原工学院模电课设.docx

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1、直流稳压电源与充电电源一. 直流稳压电源与充电电源的任务:设计一直流稳压电源与充电电电源电路，输出电压3V、6V、两 档，且正负极性可以转换。整机直流稳压电源与充电电源电路整体电路框图，如下J整流滤波|_ _Y稳W_-充电电路充电电路1. 整流滤波电路采用桥式整流电容滤波电路。2. 稳压电路采用带有限流型保护电路的晶体管串联稳压电 路。3. 充电电路采用两个晶体管恒流源电路。二. 主要技术指标：1. 输出电压：3V、6V两档，且正负极性可以转换。2. 输出电流：额定电流为150mA，最大电流500 mA。3. 额定电流输出时，AUo/Uo小于10%。4. “慢充”或“快充”:能对4节5号或7号

2、可充电电池 “慢充”或“快充”。慢充的充电电流为50mA60mA ,快充的充电 电流为 110mA130mA。三、直流稳压电源与充电电源的设计方案：整体电路的设计应由后级往前级进行。即先设计稳压电路，再设计 充电电路，最后设计整流电路。1. 稳压电路设计稳压电路采用带有限流保护电路的晶体管串联稳压电路。电路基本设计方案如下：1. 由于稳压输出电流Io100mA,因此调整管采用复合管。2. 提供基准电压稳压管可以用发光二极管LED代替，兼做电源指示 灯用。3. 由于Uo为3v、6v两档固定值，且不要求调整，因此可将取样电 阻分为两个，用1*2波段开关进行转换。4. 输出端用2*2波段开关来转换U

3、极性。O5. 过载保护电路米用限流保护电路，且二极管用发光二极管LED代 替，兼做过流指示灯使用。稳压电源原理如下图稳压电路的组成性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。利用晶体管放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为辅在电流。电路采用设计输出方式，因而引入了电压负反馈可以稳定输出电压。串联型稳压电源电路的组成用三极管输出电压可调的特点所组成的稳压电源，因三极管与 负载相串联，所以，又称为串联型稳压电源。串联型稳压电源可实 现输出电压可调的目的。稳压电源中的稳压电路由四个单元组成。（1）基准单元：限流电阻R2和稳压管D1组成稳压电路的基准单 元，该单元

4、的作用是为稳压电路提供自动调整所需的基准电压UZ。（2）取样单元：电阻R3、R4和电位器RP组成稳压电路的取样单 元，因该单元与负载电阻RL相并联，所以该电路两端电压的变化 情况直接反映了输出电压的变化情况。（3）放大单元：稳压电路中的放大单元由三极管T2、电阻R1和稳 压管D1等器件组成，该电路可将取样电路所采到的电压UB2与基 准电压UZ进行比较，并产生与输出电压变化情况成正比的控制信 号，控制信号经放大后产生控制电压，控制调整管T1的输出电压， 以保证稳压电源输出电压的稳定。（4）调整单元：稳压电路中的调整单元由三极管T1和外接的负载 电阻RL等器件组成，调整管T1与负载电阻RL等组成射

5、极输出器。 射极输出器是串联电压负反馈电路，因电压反馈可以稳定输出电 压，所以，稳压电源的输出电压将很稳定。因稳压电源的输出电流等于调整管的集电极电流，当输出电流 太大时，可采用复合管作为调整管，以提高电路的输出电流.由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载 电流一样大。当输出电流过大或发生短路时，调整管会因电流过大 或电压过高而损坏，所以需要对调整管加以保护。电路中，R2、 LED1组成减流型保护电路。此电路设计在I0P=1.2I0时开始起保 护作用，此时输出电流减小，输出电压降低。故障排除后电路应能 自动恢复正常工作。在调试时，若保护提前作用，应减少R2值； 若保护作用迟

6、后，则应增大R2之值。四 直流稳压电源与充电电源工作原理稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压 和负载的变化而变化。稳压电路的基本组成：又VT1和VT2组成的 复合管（调频管）、又R2和LED1组成的过流保护、由R3和LED2 组成的稳压电路、由VT3组成的放大器、由R4和R5加R6组成的取 样电路。在设计中，由于滤波电路输出电压和电流不是太稳定，常利用电容 器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点将电容 器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基 本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=（1.1 Lg，直流输出电流：i/上（I2是变

7、压器副边电流的有效值。），稳压电路可以采用复合管稳压电路。其组成框图如图所示比较放大器*取样电路基准电 压稳压电路方框图具有放大环节的串联型晶体管稳压电路是由调整元件比较放大准电压和取样电路等几部分组成稳压电路原理图如图所示稳压电路原理图VT1、VT2是复合管作为电压调整管，LED2为发光二极管同时又有稳 压管的作用，提供基准电压，R3是它的限流电阻，它们在一起组成 稳压电路。电阻R4/R5和R6组成分压器，其作用是把输出电压的变 化量取出一部分，加到由VT3组成的放大器的输入端，所以叫做取 样电路。VT3是比较放大管，R1是它的集电极负载电阻，也是VT2 的基极偏置电阻，它将基极的取样电压与

8、发射极的基准电压进行比 较并将其差值进行放大。从VT3集电极输出的信号直接加到复合管 VT1和VT2的基极。VT3输出电流控制电压调整管c、e极间等效电 阻的大小。C1、C2、C3是滤波电容。C2、VT1、VT2、R1又组成有源 电子滤波电路。稳压电路的过程是这样的：当输出电压U0上升时，电路将发生 如下变化：取样电路从输出电压中取样，使VT3基极电位Ub3上升， 因稳压管LED2的作用使VT3发射极电位Ue3不变，则VT3发射结正反偏置电压Ube3上升，使VT3基极电流Ib3增加，VT3集电极电流Ic3增加，流过R1的电流I增大，R1上压降增大使复合管基极电位Ub1下降，使VT1发射结正向偏

9、置电压Ubel下降，VT1基极电流Ib1 下降，使VT1的c、e间等效电阻R增加，VT1的c、e极间电压Uce1 增加，从而输出电压U0下降，达到稳压的目的。同理，当输出电压 U0下降时，有下述变化过程U0 I Ub3 I Ube3 I Ib3 I Ic3 I Ub1 f Ube1 f Ib1 f R f Uce1 IU0 f同样，当电网电压变化使输出电压U0变化时，稳压电路也有上述过 程U0fUb3 f Uc3I Ub1I U0I调节电路中S1的大小可以改变输出电压U0的大小S1 fUb3 f Uc3 IUb1 I U0 I当放大器的放大倍数越大时，输出电压的稳定度就越高。其中开关s1的作用

10、是调整取样电路，选择输出电压幅值的大小，如 3V或6v，s2的作用是改变输出电压的极性。直流稳压电源充电器部分从桥式整流电路输出的直流经过电阻R7后，在VT4集电极产生 压降，对电池进行普充。快充部分原理与普充电路原理相同，但由 于R9阻值比R7阻值小，而桥式整流电路输出电压一定，因此在快 充电路产生的电流大。普冲是R7部分，快冲为R9部分，两者的区 别是快冲电流远远大于普冲电流。在充电电路中VD5和VD6起到了 保护电路的作用，例如，当电池充满电时，VD5阴极电压为3V,远 远大于阳极电压，VD5截止；LED3和LED4是充电显示作用，二极管 电压为稳定时，恒亮，显示电池已充满。充电器原理图

11、如上图所示电路的整机电路图五实验设备及元器件万用表 示波器 交流毫伏表 二极管 三极管 变压器 电容 电阻六测试要求1）测试并记录电路中各环节的输出波形。2）测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。3）测量输出电阻R。4）测量稳压系数。用改变输入交流电压的方法，模拟Ui的变化， 则可算出稳压系数Sv。5）用毫伏表测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器 观察，记录波形。6）分析测量结果，并提出改进意见.七 直流稳压电源与充电电源的安装与调试1焊接与安装（1）清查元器件的数量与质量，对不合格的元件要及时更换。（2）确定元器件的安装方式、安装高度，一般它由该元器件在电路 中的作用、印

12、制板与外壳间的距离以及该器件两安装孔之间的距离 所决定。（3）进行引脚处理，即对器件的引脚弯曲成形并进行烫锡处理。成 形时不能从引脚根部弯曲，尽量把所有字符的器件面置于观察的位 置，字符应从左到右（卧式），从上到下（直立式）。（4）插装：根据元件位号对号插装，不可插错，对有极性的元器件， 插孔时应特别小心。（5）焊接：各焊点加热时间及用锡量要适当，对耐热性差的元器件 应使用辅助工具散热。防止虚焊、错焊，避免因拖锡造成短路。（6）焊后处理：剪去多余引脚线，检查所有焊点，对缺陷进行修补， 必要时用无水酒精清洗印制板。（7）盖后盖上螺钉：盖后盖前需要检查1）所有与面板孔嵌装的元 件是否正确到位；2）

13、变压器是否座落在安装槽内；3）导线不可紧 靠铁芯；4）是否有导线压住螺钉孔或散露在盖外。2测试与调整总装完毕，按原理图及工艺要求检查整机安装情况，着重检查 电源线、变压器连线、输出连线及两块印制板的连线是否正确、可 靠，连线与印制板相邻导线及焊点有无短路及其他缺陷。一切正常 时用万用表欧姆档测得电源插头二引脚间的电阻大于500Q以上， 即可通电检测。测试1）接通电源，绿色通电指示灯（LED1）亮；2）空载电压：空载时测 量通过十字插头输出的直流电压，其值应略高于额定电压；3）输出 极性：拨动S2开关，输出极性应相应变化；4）负载能力：当负载 电流在额定值150mA左右时，输出电压的误差小于10

14、%； 5）过载 保护：当负载电流增大到一定值时LED1绿色指示灯逐渐变亮，LED2 逐渐变暗，同时输出电压下降。当电流增大到500mA左右时保护电 路起作用，LED1亮，LED2灭。若负载电流减小则电路恢复正常；6） 充电电流:充电通道内不装电池，置万用表于直流电流档，当正负表 笔分别触及所测通道的正负极时（两节电池为一组），被测通道充电 指示灯亮，所显示的电流值即为充电电流值。也可用仪器测量1、2、 3的测试点。调整1）若稳压电源负载在150mA时，输出电压误差大于规定值的10% 时，3伏档更换R4, 6伏档更换R5，阻值增大电压升高，阻值减小 电压降低；2）若要改变充电电流值，可更换R7（

15、R9），阻值增大， 充电电流减小。阻值减小，充电电流增大。注意事项1. 注意所有与版面孔嵌装元件的高度与孔的配合（如发光二极管的 圆顶部应与面板孔相平，面板与拨动开关S1、S2是否灵活到位）；2. VT1、VT2、VT3采用横装，焊接时引脚稍微留长一些；3. 由于空间不够，C1、C2、C3卧装，R4、R7、R9、R11直立装，其 他电阻元件一律卧装；4. 整流二极管全部卧装；5. 从变压器及印制板上焊出的引线长度应适当，导线剥头时不可伤 及铜芯，多股芯线剥头后铜芯有松散现象，需捻紧以便烫锡，插孔， 焊装；6. 为了便于焊接，可根据具体情况采用分类，分片焊装；7. 变压器次级导线以及负极板的连接

16、线和电源输出插座的导线都应 通过穿线孔焊在电路板上，负极电路板和电源输出电路板的导线也 应通过穿线孔再焊在各自的电路板上；8. 测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件 烧坏；9. 注意三极管的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不 应反接；10. 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。八 课程设计中遇到的问题及解决方法在整个课程设计的过程中我们遇到的问题不断，首先就是EWB 仿真，本来很简单的仿真到我们这就问题不断，让我们搞到半夜才 搞出来。问题的原因就是仿真中原件的选择，原件选择不恰当，就 不会出现结果，而且如果连线不注意也会出现错误。最后就是调试 阶段出现的结果老是达

17、不到技术指标，最后终于终于找到了问题的 原因原来是焊接时电路图错误导致焊接错误，我们按照正确的电路 图连线，就达到了技术指标。最根本的还是对电路工作原理不理解。 这就要求我们把课本知识学扎实，打好基础。九心得体会由于学习了 protel，对于简单的电路图有基本的了解，在使用 的protel时候不会有太多的障碍，会增加使用的难度，但只要认真 地分析原理图，就可以发现两者的共通点。在protel中所画的原理 图不能仿真成比较直观的图形，虽然开始会很缓慢，但慢慢摸索， 还是觉得用对了软件，找到了良好的助力。其次，遇到了一些问题，及时联系原理设计，从总原理上出发， 从输入按照工作路径进行分析，养成良好

18、的习惯，对于设计的成功 会有很大的帮助。尤其对于生成的效果跟预期的会有很大差距的时 候，学会判断是否因为整体思路的错误导致，还是个别的小问题所 产生，在不知道情况的前提下，进行一些元件极性、电压大小的调 整，试探着解决遇到的问题，而不是对自己的设计全盘否定，顺着 原理认真计算每一个环节，在真实数据的基础上进行有效地判断设 计，为具体的电路设计做足准备。善于发掘一些捷径，由于本组设计的是直流稳压电源及充电器， 所以，可以借鉴很成熟的一些关于直流稳压电源的设计，可调直流 稳压电源使用的是稳压管进行稳压，而不是三极管，但设计的思路 是相同的，在不明白复杂原理图的时候可以借鉴其他的不同方案， 或许可以

19、找到解决办法。由于在学习模电时只是了解元件以及一些简单电路的原理，并没 有结合各章的内容进行创造，形成新的组合电路从而实现某些使用 的功能，虽然是可以查找各种资料，但是也让我重新学习了一番， 加深了对已学知识的理解，也激发了学习的热情，当仿真出结果， 并且达到了预期的效果，那种成就感是无法言语的，这就是电子的 魅力。附录：参考文献电子技术基础（模拟部分） 康光华 高等教育出版社模拟电子技术课程设计 电气工程系 中原工学院电工电子教研室 电子技术基础实验与课程设计高吉祥电子工业出版社电工电子技术实习于课程设计 华荣茂 电子工业出版社林春景 编模拟电子线路（21世纪普通高等教育电子信息类规划教材）（第一版）M.机械工业出版社，2009888888888888888888 881888888888 888888888888 8888888888880088888888898988888888888008888880000888888888888888888Q2SD888888888888888I ;UM6S3 23QMO SS8U 5Q8R 5SQ8EWB|4：粕如,四DI5trgreenOhmx1 N4Liuy*24 Ohm-V.A-| 1口：括口司