第一篇：Protel應用實踐——直流穩(wěn)壓電源

Protel應用實踐——直流穩(wěn)壓電源

摘要

電路仿真技術是近十年來在電子技術研究領域的一場革命。設計人員利用計算機及其軟件的強大功能，在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗，從而得到準確的結果，然后再付諸生產，極大的減少了實驗周期和試制成本，提高了生產效率和經(jīng)濟效益，受到了電子生產廠家的一致歡迎。現(xiàn)在，電子仿真技術已成為電子工業(yè)領域不可缺少的先進技術。

可進行電子仿真的軟件有多種，其中以PROTEL99流行最廣。尤其是PROTEL99-SE仿真器，提供了強大的仿真功能，僅仿真元件就有6400多種，對模擬電路、數(shù)字電路和模擬數(shù)字混合電路均能實現(xiàn)仿真。PROTEL99-SE具有WINDOWS風格的菜單、對話框和工具欄，極大的方便了用戶的操作。

Abstract

Circuit simulation technology in the last 10 years of electronic technology research in the field of a revolution.Designers use computer software and the power of the circuit model on the circuit performance analysis and simulation experiments, and obtain accurate results, and then put into production, greatly reducing the experimental cycle and trial production costs and enhance production efficiency And economic benefits, by electronic manufacturers unanimously welcomed.Now, electronic simulation technology has become indispensable for the electronics industry in the area of advanced technology.May conduct electronic simulation of a variety of software, with the most popular PROTEL99.In particular PROTEL99-SE emulator, providing a powerful simulation and device simulation only have over 6,400 kinds of analog circuits, digital circuits and analog circuits can be mixed to achieve digital simulation.PROTEL99-SE with WINDOWS-style menus, dialog boxes and toolbars, a great convenience to users of the operation.h

目

錄

1直流穩(wěn)壓電源電路介紹...................................4 2.用PROTEL繪制電路原理圖...............................5

2.1創(chuàng)建ddb文件...................................................5 2.2新建原理圖文件.................................................5 2.3載入元件庫.....................................................6 2.4放置元器件.....................................................8 2.5布線...........................................................9

3.電器檢查及生成網(wǎng)絡表..................................10

3.1電器檢查、修改、調整..........................................10 3.2生成網(wǎng)絡表...................................................10 3.3生成材料清單..................................................11

圖3-3元件清單.........................................11 4．PROTEL PCB印制板電路的繪制..........................12

4.1 創(chuàng)建PCB文件..................................................12 4.2導入網(wǎng)絡表并規(guī)劃PCB版........................................12 4.3設置工作參數(shù)..................................................12 4.4 PCB布線......................................................13 4.5 鋪地..........................................................13 4.6 DRC檢查、修改................................................13 4.7 保存、打印和輸出印刷電路板....................................14

5．PROTEL電路的仿真....................................15 6.心得體會.............................................17 7.參考文獻.............................................18

1直流穩(wěn)壓電源電路介紹

幾乎所有的電子電路都需要穩(wěn)定的直流電源，在檢定檢修指示儀表時，除了要有合適的標準儀器外，還必須要有合適的直流電源及調節(jié)裝置。當由交流電網(wǎng)供電時，則需要把電網(wǎng)供給的交流電轉換為穩(wěn)定的直流電。交流電經(jīng)過整流、濾波后變成直流電，雖然能夠作為直流電源使用，但是，由于電網(wǎng)電壓的波動，會使整流后輸出的直流電壓也隨著波動。同時，使用中負載電流也是不斷變動的，有的變動幅度很大，當它流過整流器的內阻時，就會在內阻上產生一個波動的電壓降，這樣輸出電壓也會隨著負載電流的波動而波動。負載電流小，輸出電壓就高，負載電流大，輸出電壓就低。直流電源電壓產生波動，會引起電路工作的不穩(wěn)定，對于精密的測量儀器、自動控制或電子計算裝置等，將會造成測量、計算的誤差，甚至根本無法正常工作。因此，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電。

晶體管直流穩(wěn)壓電源可以作為各種晶體管儀器、儀表、電子計算機、自動控制系統(tǒng)與設備的直流電源。精密穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源還可作為檢定某些電工儀表用的穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源。因此，晶體管直流穩(wěn)壓電源是科研、生產、教學和維修等單位常用的必備儀器。

直流穩(wěn)壓電源電路，通過變壓器、整流橋、半導體器件等一系列元件將常用220v交流電壓轉換位穩(wěn)定的直流電壓，大大方便了廣大用戶，如：收音機、充電器等等，在很大程度上都依賴直流穩(wěn)壓電源，本課程設計就直流穩(wěn)壓電源中的一個常用電路，用protel軟件做相關實驗，仿真。

2.用PROTEL繪制電路原理圖

2.1創(chuàng)建ddb文件

首先打開protel99SE軟件，新建一個工程項目即執(zhí)行菜單命令【FILE】/【NEW】，在彈出的對話框如圖2所示中將文件格式設置為MS Access Database，文件名改為自己喜歡的名字，存儲路徑根據(jù)需要更改，然后點擊“OK”就創(chuàng)建了一個后綴名為DDB的文件，我所做的所有內容都會在這個文件里面了。我的工程中我將它命名為 “穩(wěn)壓直流電源.ddb”。

圖2-1創(chuàng)建ddb

2.2新建原理圖文件

在上一步之后顯示的有

Design Team，Recycle Bin，Documents，雙擊Documents，進入后執(zhí)行菜單命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATIC DOCUMENT】，這樣原理圖文件就建立在“直流穩(wěn)壓電源”工程項目的文檔下了，將其命名為“直流穩(wěn)壓電源原理圖.sch”在以后的制作PCB電路板的過程中我也把PCB圖建立在該文檔下，這樣就可以保持文件的有序。

圖 2-2新建原理圖文件

2.3載入元件庫

裝入所需原件庫就是將用戶設計中需要用到的原件庫載入當前系統(tǒng)，以便

在繪圖過程中隨時查找和取用庫中的元器件。

圖 2-3-1載入元件庫

例如在本課程設計任務中我需載入sim仿真庫，如圖點擊“Add ”，此元件庫便添加到工作界面。如果要移除此庫，點Remove即可。

圖 2-3-2元件表

如上圖，便可直接在元器件列表中尋找所需的元器件。

此外，為更加方便地找尋元件，還可點擊左邊的“Browse Sch”下的“Find”可以直接搜索，打開

直接輸入RES系統(tǒng)自動在所有庫中尋找到目標元件（如

就可以放置這個元件到所需要的位置。圖3），之間加入這個庫并且點擊

圖 2-3-3搜索元件

2.4放置元器件

從裝入的原件庫中選定所需的各種元器件，將其注意防止到以建立好的工作平面上。然后根據(jù)美觀清晰的設計要求，調整元件位置。并對原件的序號、封裝形式和顯

示狀態(tài)等進行定義步的布線工作打好

和設置，以便為下一基礎。

圖2-4定義元件

2.5布線

在進行合理布局之后就可以開始布線了，將放置好的元器件各管腳用具有電氣意義的導線、網(wǎng)絡標號等連接起來，使各原件之間具有用戶所設計的電氣連接關系。注意到其中的一些快捷鍵的用法可大大提升布線效率，如PGUPPGDN放大縮小,TAB切換屬性,E/D剪切修改等。布線時一定要考慮大局，線路拐彎時可以用兩個45度角拐過去，這樣布出的線路就好看一點。注意總線分支的方向轉換用空格鍵。

圖 2-5總圖

3.電器檢查及生成網(wǎng)絡表

3.1電器檢查、修改、調整 用戶可以利用PROTEL99SE提供的各種校驗工具根據(jù)設定規(guī)則對前面所繪制的原理圖進行檢查，并作進一步的調整和修改，以保證原理圖正確無誤。其中電氣檢查尤

為重要，具體操作為點擊命令菜單

【ERC檢查】即可進行電氣規(guī)則檢查，部分管腳懸空錯誤不可避免，在電器檢查中將該檢查選項取消。

圖 3-1電氣檢查結果

3.2生成網(wǎng)絡表

執(zhí)行菜單命令【DESIGN】/【CREAT NETLIST】，彈出的對話框中將output format選擇protel,將net identifier scope選擇網(wǎng)絡標號和端口全局有效，下面的選擇active sheet然后點擊OK就自動生成了網(wǎng)絡表，其后綴名為.net。關于網(wǎng)絡列表的生成對PCB文件的成功導入至關重要，一定要重視。

圖 3-2生成網(wǎng)絡表

3.3生成材料清單

執(zhí)行菜單命令/【BILL OF MATERIAL】出現(xiàn)新的對話框選擇[sheet]點擊下一步，其他默認直到倒數(shù)第二步將Protel Format、CSV Format、Client Spreadsheet全部選中點擊下一步和Finsh就生成了材料清單。

圖3-3元件清單

4．PROTEL PCB印制板電路的繪制

4.1 創(chuàng)建PCB文件

同創(chuàng)建sch電路圖文件一樣，雙擊進入document,執(zhí)行菜單命令/

即可創(chuàng)建PCB文件。在生成PCB文件之前應保證原理圖沒有錯誤，文件生成后將所需要的庫文件導入到PCB，否則即使原理圖無錯誤系統(tǒng)也會報錯。

【NEW】/4.2導入網(wǎng)絡表并規(guī)劃PCB版

在創(chuàng)建好PCB版之后就可以對其進行規(guī)劃了，但是為了更好的規(guī)劃好PCB版我首先導入了網(wǎng)絡表讓所有元器件都顯示出來，在PCB狀態(tài)下執(zhí)行菜單命令

/【NETLIST??】在出現(xiàn)的對話框中點擊 然后選擇之前創(chuàng)建好的后綴名為.net的網(wǎng)絡表。若元件封裝、原理圖均無錯誤后即可在PCB版上生成元器件，在本課程設計中四個芯片生成時重疊在一起，將其拉開并平行的放置于上一步驟中的長方域中，此時會發(fā)現(xiàn)有一些飛線將芯片連在一起。然后就可以開始規(guī)劃PCB版了，首先在KeepoutLayer或者MutiLayer用線(track)畫出一長方形區(qū)域(足以容納元器件)，以此來確定電路板大小范圍。注意板子大小要適中，太大會造成材料的浪費，太小會給后面的連線帶來很大的麻煩。

4.3設置工作參數(shù)

元器件導入后，我就開始設置工作參數(shù)，在圖層堆棧管理器內，根據(jù)設計需要，可以將PCB版設計成單面板、雙面板和多層板3種。在設定完PCB的類型后，還應當預設工作參數(shù)，如相應的布線規(guī)則。

4.4 PCB布線

在確保以上步驟正確進行后點擊命令菜單【AUTO ROUTE】/【ALL】中執(zhí)行【ROUTE ALL】即可進行自動布線，自動布線的前提是已經(jīng)將邊界框好，否則點擊自動布線系統(tǒng)將會報錯，自動布線選擇的是最短路程。

圖 4-4PCB圖

4.5 鋪地

對各布線層中放置地線網(wǎng)絡進行覆銅，以增強PCB板抗干擾的能力；另外，需要過大電流的地方也可采用覆銅的方法來加大過電流的能力。關于鋪地工作一定要使多邊形邊界與板子邊界對齊否則效果將極其不理想，頂層與底層應各鋪一層地。

4.6 DRC檢查、修改

以上工作完成后，我們就可以開始對布線完畢后的電路板做

DRC檢驗，以確保版圖符合設計規(guī)則，所有的網(wǎng)絡均以正確連接。具體操作為點擊命令菜單【TOOLS】

/【DESIGN RULES CHECK】即可執(zhí)行電器規(guī)則檢查步驟。

4.7 保存、打印和輸出印刷電路板

在電路板設計完成后，將設計工程存檔、打印出圖。由于我用的是中文漢化版其中沒有打印預覽功能和3D預覽功能，在英文版中要安裝虛擬打印機才能啟動打印預覽功能。推薦使用英文版PROTEL功能比較完整，另外目前的中文漢化沒有完全版本。在英文版中點擊命令菜單【FILE】/【PRINT/PREVIEW】即可以查看打印預覽。

5．PROTEL電路的仿真

從

庫中選擇元件，畫好電路圖后先在tools中進行ERC檢測，如

進行仿真。果有錯誤就改正錯誤，等沒錯誤后點擊仿真圖為（由于仿真時使用整流橋老是報告有錯誤故使用4個二極管代替整流橋）：

圖 5-1仿真圖

接整流橋時：

圖 5-2接整流橋

濾波：

圖 5-3濾波

最終結果：

圖 5-4最終結果1

圖 5-5最終結果2改變阻值

6.心得體會

這次Protel課程設計的學習，學到了很多關于電路理論方面和實踐方面的知識，受益匪淺。對這門課程設計非常感興趣。不僅鍛煉了自己的動手能力，也從一定程度上學會Protel仿真軟件的應用，亦加深了對書本上知識上的認識。在Protel 99SE課程設計中，最初的盲目亂劃亂布線到有條理，有步驟，收獲不小，但在中間總是有地方想不過去，后來請教同學，查看資料，最終解決了問題。

在Protel課程設計中，首先熟悉下理論上知識，然后重點學習對Protel的使用方法。在了解理論知識前提下，使用Protel對電路圖進行繪制，然后進行相應結果與實際的理論上進行一下比較看看是否合理，在對誤差進行分析，大大增加了這次課程設計的實用性。這樣的模擬也大大減少了真實成品過程中實踐所用的時間和金錢。對整個用Protel過程中其實也并不是很難，重點是自己不要粗心大意掉這個掉那個，難就是難在對PCB版手動布線這不僅要很好的耐心也要有良好的動手基礎。這也是對學生我們自己的考驗。

我覺得老師給我們作類似的課程設計是十分必要的，這不僅可以提起我們對這門課的學習興趣，同時還可以在專業(yè)上用實踐鍛煉一下我們，使我們不但不在對所學專業(yè)感到陌生，而且還可以培養(yǎng)大家的動手積極性。

其次，我覺得應該培養(yǎng)我們的團隊合作精神，讓幾個人一起作這樣的課程設計我想會更好的發(fā)揮我們的特長，更好的從別人中學到自己還不太了解不懂的地方。

總的來說，對于作為通信類的學生，我覺得能做類似的課程設計不僅是十分有意義，而且是十分必要的。我深知課程設計的重要性。這不僅使一次實踐也是一次對所學的總結，理解，賦予實際的絕好時機。這次課程設計中我從剛開始的什么都不懂不會，以一種不可下手的無力感。到現(xiàn)在的基本了解了一個電路元件是構成，封號的，還可很好完成軟件的使用。其中用軟件仿真也讓我對以前學習的電路理論知識有了詳細地了解。

7.參考文獻

1、《Protel99 入門與提高》 趙品 編著 人民郵電出版社

2、《Protel99 高級應用》 趙品 編著 人民郵電出版社

3、《Protel 99 SE電路設計與仿真應用》

4、《Protel 99 SE & DXP電路設計教程》 王慶 主編 電子工業(yè)出版社

5、《PCB設計基礎》 Christopher Roberston 編，機械工業(yè)出版社

第二篇：《直流穩(wěn)壓電源》教案

《直流穩(wěn)壓電源》教案

教學目標：

1、知識目標

掌握直流穩(wěn)壓電源的作用和結構 掌握整流電路的工作原理

2、能力目標

培養(yǎng)學生的觀察、分析等邏輯思維能力

3、情感目標

通過對問題的分析，體驗邏輯分析的樂趣，提高學生對生活對學習的積極性 重點難點：

學生能準確判斷分析出事物之間的聯(lián)系和轉化 能自己分析電路的工作過程及波形變化 教法分析：

任務驅動法、教師引導法、自由討論法、演示法 教學過程（45分鐘）

一、問題導入 ：提出問題，引導學生思考 1.如手機等可攜帶電器用什么電源？ 2.沒電時怎么辦？ 3.充電器的作用是什么？

4.充電電源與充電器送出的電有何不同？

運用討論法、引導法，活躍學生思維，引導學生思考，從而引出課題

二、引出課題 a。直流穩(wěn)壓電源

實現(xiàn)將電力系統(tǒng)交流電轉變?yōu)榉€(wěn)定直流電的設備 b。交流電源與穩(wěn)壓電源區(qū)別（波形區(qū)分）

三、電路分析：直流穩(wěn)壓電源結構 怎樣才能把交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟姡?教師演示法，學生得出結論

四、橋式整流電路用可變換極性的直流電源來代替交流電源

1、回憶二極管的單向導電性

2、呈現(xiàn)整流電路圖

3、將變壓器換成直流電源

4、學生討論電流的流通路徑

當直流電源上正下負時，分析電流路徑及負載上電流方向

當直流電源下正上負時，分析電流路徑及負載上電流方向

得出結論：

1、四個二極管分兩組在正負半波時兩兩導通，使得負載上一直有固定方向電流流過，實現(xiàn)了整流效果。

2、波形變化

3、參數(shù)計算

輸出電壓：UL= 0.9 U2 輸出電流：IL=UL/RL 二極管電壓：URM=1.414U2

五、思考鞏固

1.D1短路時電路整流結果如何?

2.四個整流二極管全部接反結果如何?

板書設計、布置作業(yè)

作業(yè)：布置分析電路的課后題2、3

第三篇：《直流穩(wěn)壓電源》教案

《直流穩(wěn)壓電源》教案

教學重點

1．掌握直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分作用。2．識讀各種三端集成穩(wěn)壓器型號和引腳排列。

3．理解三端集成穩(wěn)壓器電路穩(wěn)壓原理及主要元器件作用。4．會搭建、檢測集成穩(wěn)壓器電路。教學難點

1．各種穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理。

2．識讀三端集成穩(wěn)壓器的典型應用電路。

一、直流穩(wěn)壓電源的組成

1．整流——將交流電轉換成直流電

2．濾波——減小交流分量使輸出電壓平滑 3．穩(wěn)壓——穩(wěn)定直流電壓

二、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路

（一）穩(wěn)壓電源的技術指標

1、穩(wěn)壓系數(shù)

2、輸出電阻ro

3、溫度系數(shù)ST

4、紋波電壓Uoγ及紋波系數(shù)SV

（二）電路組成

1、取樣電路

2、比較電路

3、調整管

4、基準電壓

（三）串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路

1、原理電路圖:

2、穩(wěn)壓工作原理

設Ui↑（或RL↑）→Uo↑→VB2↑→UBE2（=VB2－UZ）↑→IB2↑→ IC2↑

Uo（=Ui－UCE1）↓←UCE1↑←IC1↓←IB1↓←UBE1↓←VB1↓←UCE2↓←

（四）三端固定式集成穩(wěn)壓器 三端式穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有應用時外接元件少、使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。三端式穩(wěn)壓器有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器；另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)壓器。它們的基本組成及工作原理都相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

1、外型及管腳排列:

三端固定輸出集成穩(wěn)壓器通用產品有CW7800系列(正電源)和CW7900系列(負電源)。

2、基本應用電路

CW78XX集成穩(wěn)壓器的基本應用電路

3、輸出正,負電壓電路

采用CW7815和CW7915三端穩(wěn)壓器各一塊組成具有同時輸出+15V～-15V電壓的穩(wěn)壓電路。

（五）三端輸出可調式集成穩(wěn)壓器

1、三端輸出可調式集成穩(wěn)壓器系列

2、三端可調輸出集成穩(wěn)壓器的應用電路

小結：

1、串聯(lián)直流穩(wěn)壓電路的組成框圖及各組成部分的作用。

2、串聯(lián)形穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理分析。

3、三端集成穩(wěn)壓電源的管腳排列方式。

4、三端集成穩(wěn)壓電源應用電路分析。

第四篇：直流穩(wěn)壓電源課程設計報告

《直流穩(wěn)壓電源課程設計報告》

一.課程設計目的

（1）掌握直流穩(wěn)壓電源的組成及原理（2)掌握三端可調穩(wěn)壓器的使用方法（3)了解直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù) 二.課程設計題目描述和要求

(1)穩(wěn)壓電源輸出電壓在6-18V之間連續(xù)可調，最大輸出電流為Iomax=1.0A(2)穩(wěn)壓系數(shù)Su≤0.03%(3)輸出電阻Ro≤0.1(4）紋波電壓Uorm≤5mV 三.課程設計報告內容 ㈠直流穩(wěn)壓電源的組成

直流穩(wěn)壓電源通常由電源電壓、整流電路、濾波器和穩(wěn)壓電路等部分組成，其原理框圖如圖1.3.1所示

㈡直流穩(wěn)壓電源的各部分作用

1.電源變壓器：將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓u2。變壓器副邊與原邊的功率比為： P2/P1=η 式中：η為變壓器的效率。

2整流電路：將交流電壓變換為單向脈動直流電壓。整流是利用二極管的單向導電性實現(xiàn)的。常用的整流電路有半波整流電路和橋式整流電路等。其電路圖如圖1.3.2所示。

在穩(wěn)壓電路中一般用4個二極管組成橋式整流電路，此時Ｕ1與交流電壓u2的有效值Ｕ2的關系為：

Ｕ1=（1.1～1.2）Ｕ2

在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：

Ｕrm=√2Ｕ2 流過每只二極管的平均電流為： ID=0.45Ｕ2/RL

橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓Ｕ提高，脈動成分減少了，所以在此選用橋式整流電路。

3濾波電路：將脈動直流電壓中交流分量濾去，形成平滑的直流電壓。濾波電路可分為電容、電感和π型濾波電路。其電路圖如下1.3.3所示。

圖中R為負載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數(shù)RC應滿足：RC>（3～5)T/2；式中T（=20msm）為50HZ交流電壓周期。一般小功率整流濾波電路通常采用橋式整流、電容濾波電路。

4.穩(wěn)壓電路：其作用是當交流電網(wǎng)電壓波動或負載變化時，保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實現(xiàn)，在穩(wěn)壓性能要求較高的場合，可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準電壓、取樣電路、放大電路和調整管部分）。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電路已非常普遍。集成穩(wěn)壓電路與分立元件組成的穩(wěn)壓電路相比，具有外接電路簡單，使用方便、體積小、工作可靠等優(yōu)點。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。

①三端固定集成穩(wěn)壓器

三端固定集成穩(wěn)壓器包含78XX和79XX兩大系列。78XX系列式三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器，79XX系列式三端固定負電壓輸出穩(wěn)壓器。它們最大的特點是穩(wěn)壓性能良好，外圍元件簡單，安裝調試方便，價格低廉，現(xiàn)已成為繼承穩(wěn)壓器的主流產品。78XX系列和79XX系列其型號后的X X代表輸出電壓值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其額定電流以78或79后面的字母區(qū)分，其中L為0.1A，M為0.5A，無字母為1.5A。它們的引腳排列如圖1.3.4所示。

②三端可調集成穩(wěn)壓器

三端可調集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調節(jié)的穩(wěn)壓器，包括輸出正電壓的CW317系列穩(wěn)壓器、輸出負電壓的CW337系列穩(wěn)壓器。在三端可調穩(wěn)壓器中，穩(wěn)壓器的3個端是指輸入端、輸出端和調整端。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調范圍為Uo=1.2～37V，最大輸出電流有3種：0.1A、0.5A和1.5A，分別標有L、M和不標字母。輸入電壓和輸出電壓差的允許范圍為：UI-Uo=3～40V。

三端可調集成穩(wěn)壓器的引腳如圖1.3.5所示。

㈢設計方法和相關的計算

設計要求為穩(wěn)壓電源輸出電壓在6～18V之間連續(xù)可調，最大輸出電流為1.0A。1.選集成穩(wěn)壓器

選三端可調穩(wěn)壓器CW317，其特性參數(shù)為：輸出電壓在1.2～37V之間可調，最大輸出電流1.5A。均滿足性能指標要求。

三端可調穩(wěn)壓器，其典型電路如圖1.3.6所示。

其中電阻R1與電位器Rp組成輸出電壓調節(jié)電路，輸出電壓Uo為： Uo=1.25*（1+Rp/R1）

式中：R1一般取值為120～240Ω，現(xiàn)選取R1為240Ω。再根據(jù)Uo最大為18V，由上式可計算出Rp為3.0KΩ，取Rp為4.7KΩ的精密先繞可調電位器。2.選電源變壓器

通常根據(jù)變壓器的副邊輸出電壓U2、電流I2和原邊功率P1來選擇電源變壓器。

①

穩(wěn)壓電路最低輸入直流電壓Umin Umin≈ Uomax+(U1-Uo)min/0.9 式中：（U1-Uo）min為穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出電壓差，而CW317的允許輸入、輸出電壓差為3～40V，現(xiàn)取為3V；系數(shù)0.9是考慮電網(wǎng)電壓可能波動±10%。

代入數(shù)據(jù)，計算得：

Umin≈18+3/0.9=23.3V 可取Umin=23V。

②確定電源副邊電壓、電流及原邊功率

U2≥ UImin/1.1=23/1.1=20.9V

可取U2=21V。

I2≥Iomax=1A

可取I2=1.2A。

變壓器副邊功率P2>=U2I2=25.2w考慮變壓器的效率η=0.7，則原邊功率P1>36。為留有余地，可以選擇副邊電壓為21V輸出電流為1.2A功率為40W的變壓器。

3.選擇整流二極管和濾波電容 ①整流二極管的選擇 流經(jīng)二極管的平均電流為：

ID=1/2Iomax=0.5A

二極管承受的最大反向電壓：

URM=√2U2=29.6V

因此，整流二極管可選1N4001，其最大整流為1A,，最大反向電壓50V。②在橋式整流濾波電容中，RL1C>(3～5)T/2 因此：

C>(3～5)T/2RL1 即

C>（3～5）TIImax/2UImin=(3～5)20*0.0003*1.2/2*23=1565～2609μF

式中:IImax=I2=1.2A。

因此，取兩只2200μF/40V的電容并聯(lián)做濾波電容。③估算穩(wěn)壓器功耗

當輸入交流電壓增加10%時，穩(wěn)壓器駛入直流電壓最大，即

UImax=1.2*1.2*21=30,24V

所以穩(wěn)壓器承受的最大壓差為：30.24-5≈25V 最大功耗為：

P=UImaxIImax=25*1.2=30W

因此，應選散熱功率≥30W的散熱器。

四．設計方案的圖表 1.電路圖的設計

根據(jù)上述確定的參數(shù)，可確定組成穩(wěn)壓電源的電路圖如圖1.4.1所示。

2.確定其他電路元件參數(shù)

在CW317輸入端與地之間接有一只0.33μF的電容C3，目的是抑制高頻干擾。

接在調整端和地之間的電容C4，可用來旁路RP兩端的文波電壓，當C4為10μF時，文波抑制比可提高20dB。另一方面，接入C4，此時一旦輸入端或輸出端發(fā)生短路，C4中儲存的電荷會通過穩(wěn)壓器內部的調整管和基準放大管而損壞穩(wěn)壓器。為了防止C4的放電電流通過穩(wěn)壓器，在R1兩端并聯(lián)節(jié)二極管VD5。在正常工作時，VD5處于截止狀態(tài)。

CW317集成穩(wěn)壓器在沒有容性負載的情況下可穩(wěn)定工作，但輸出端有500～1000pF的容性負載時，會產生自激振蕩。為了抑制自激，在輸出端并一只47μF的電容C5，C5還可以改善電源的瞬態(tài)響應，以及進一步減小輸出電壓中的文波電壓。

接上電容C5后，集成穩(wěn)壓器的輸入端一旦短路，C5將對穩(wěn)壓器的輸出端放電，器放電電流可能會損壞穩(wěn)壓器。股災穩(wěn)壓器的輸入端與輸出端之間，接一只保護二極管VD6；在正常工作時，VD6處于截止狀態(tài)。

3.技術指標的測試 對圖1.4.2所示穩(wěn)壓電路技術指標進行測試，測試電路如圖1.4.2所示。

直流穩(wěn)壓電源的輸入端接自耦變壓器，輸出端接滑線變阻器作為負載電阻。①

測出輸出電壓可調范圍

調自耦變壓器,使穩(wěn)壓電源輸入電壓為220V，輸出負載開路，調節(jié)RP，用萬用表測量并記錄輸出電壓Uo的變化范圍。②

測量穩(wěn)壓系數(shù)Su 直流穩(wěn)壓電源輸入交流電壓220V，調節(jié)Rp和滑線變阻器，穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo=18V，輸出電流Io=1A。再跳接自耦變壓器，使穩(wěn)壓電源輸入交流電壓分別為242V和198V（即模擬電網(wǎng)電壓變化±10%），分別測出相應的Uo和U1（CW317輸入端電壓）。

計算出穩(wěn)壓系數(shù)：

Su=ΔUo/Uo/ΔU1/U1 ③

測量出電阻Ro 直流穩(wěn)壓電阻輸入交流電壓為220V，調節(jié)Rp和滑線電阻使穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo=18，輸出電流為Io=1A,在斷開負載電阻，即Io=0，重新測量輸出電壓Uo。

計算出輸出電阻：

Ro=ΔUo/ΔIo

④

測量文波電壓Uor 在穩(wěn)壓電源輸入交流電壓為220V，輸出電壓Uo=18V，輸出電流Io=1A情況下，用示波器觀察，測量輸出文波電壓的幅值Uorm。

第五篇：可調直流穩(wěn)壓電源課程設計報告

可調的直流穩(wěn)壓電源電路設計

目錄

一、設計目的.............................................................................................2

二、設計任務及要求................................................................................2

三、實驗設備及元器件............................................................................2

四、設計步驟.............................................................................................3 1．電路圖設計方法............................................................................3

2、設計的電路圖................................................................................3

五、總體設計思路....................................................................................4 1．直流穩(wěn)壓電源設計思路................................................................4 2．直流穩(wěn)壓電源原理........................................................................4

1、直流穩(wěn)壓電源..........................................................................4

2、整流電路..................................................................................5

3、濾波電路——電容濾波電路..................................................6

4、穩(wěn)壓電路..................................................................................8

5、設計的電路原理圖..................................................................9 3．設計方法簡介................................................................................9

六、課程設計報告總結........................................................................11

一、設計目的

1、學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力。

2、學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。

3、培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。

二、設計任務及要求

1、設計一個連續(xù)可調的直流穩(wěn)壓電源，主要技術指標要求： ① 輸入（AC）：U=220V，f=50HZ； ② 輸出直流電壓：U0=9→12v； ③ 輸出電流：I0<=1A； ④ 紋波電壓：Up-p<30mV；

2、設計電路結構，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。

3、自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。

4、在實驗室MultiSIM8-8330軟件上畫出電路圖，并仿真和調試，并測試其主要性能參數(shù)。

三、實驗設備及元器件

1、裝有multisim電路仿真軟件的PC

2、三端可調的穩(wěn)壓器 LM317一片

3、電壓表、滑動變阻器、二極管、變壓器

四、設計步驟

1．電路圖設計方法

（1）確定目標：設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。

（2）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。

（3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。（4）總電路圖：連接各模塊電路。

（5）將各模塊電路連起來，整機調試，并測量該系統(tǒng)的各項指標。

（6）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調且內部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調整范圍較寬，設計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從 0 V起連續(xù)可調，因要求電路具有很強的帶負載能力，需設計一軟啟動電路以適應所帶負載的啟動性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。

2、設計的電路圖

圖1 可調的直流穩(wěn)壓電源

五、總體設計思路

1．直流穩(wěn)壓電源設計思路

（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給電壓表。

2．直流穩(wěn)壓電源原理

1、直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖

圖2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖

其中：

（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V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。

（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電

（3）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。

（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。

2、整流電路

（1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。

圖3 單相橋式整流電路

（2）工作原理

設變壓器副邊電壓u2=√2U2sinωt，U2為有效值。

在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。如圖4

圖4單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖

在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。

3、濾波電路——電容濾波電路

采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復式濾波等。

在整流電路的輸出端，即負載電阻RL兩端并聯(lián)一個電容量較大的電解電容C，則構成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。

圖5單相橋式整流電容濾波電路

從圖4可以看出，當u2為正半周時, 電源u2通過導通的二極管VD1、VD3向負載RL供電，并同時向電容C充電（將電能存儲在電容里，如t1～t2），輸出電壓uo＝uc ≈ u2；uo達峰值后u2減小，當uo≥u2時，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當uC下降不多時u2已開始下一個上升周期，當u2＞uo時，電源u2又通過導通的VD2、VD4向負載RL供電，同時再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復始。電路進入穩(wěn)態(tài)工作后，負載上得到如圖中實線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。

顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。若負載開路（RL=∞），電容無放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。

（1）輸出電壓的估算

顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時間常數(shù)τ=RLC有關，τ應遠大于u2的周期T，分析及實驗表明，當

τ=RLC≥（3～5）T /2

時，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即

UO≈1.2U2

（2）整流二極管導通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應滿足

IFM＞2IV=IO

（3）在已知負載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即

C≥（3～5）T /2RL

若容量偏小，輸出電壓UO將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應大于u2的峰值，同時要考慮電網(wǎng)電壓波動的因素，留有足夠的余量。

電容濾波電路的負載能力較差，僅適用于負載電流較小的場合。

4、穩(wěn)壓電路

在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：（I2是變壓器副邊電流的有效值），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。穩(wěn)壓電路原理電路見圖6

圖6 穩(wěn)壓電路原理圖

5、設計的電路原理圖

圖7

可調（2.5V——36V）的直流穩(wěn)壓電源

3．設計方法簡介

（1）根據(jù)設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩(wěn)壓器。

因為要求輸出電壓可調，所以選擇三端可調式集成穩(wěn)壓器，可調式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為2.5V~36V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。輸出電壓表達式為：

式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產生一個恒定電流通過輸出電壓調節(jié)電位器，一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。

輸出電壓可調范圍：2.5V～36V 輸出負載電流：1.5A 能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。（2）選擇電源變壓器 1）確定副邊電壓U2: 根據(jù)性能指標要求：Uomin=3V Uomax=9V 又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max 其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V ∴ 12V≤Ui≤43V 此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2 可得變壓的副邊電壓： 2）確定變壓器副邊電流I2 ∵ Io1=Io 又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA 則I2=1.5*0.8A=1.2A 3）選擇變壓器的功率

變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W（3）選擇整流電路中的二極管

查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V 最大整流電流IF=1A>0.4A（4）濾波電路中濾波電容的選擇 濾波電容的大小可用下式求得。1）求ΔUi: 根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義： 設計要求ΔUo≤15mV，SV≤0.003 Uo=+3V～+9V

Ui=14V 代入上式，則可求得ΔUi 2）濾波電容C 設定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 則可求得C。

電路中濾波電容承受的最高電壓為，所以所選電容器的耐壓應大于17V。

注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質小容量電容用來抵消電感效應，抑制高頻干擾。

六、課程設計報告總結

通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關模擬電子技術方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。

過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！

課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調直流穩(wěn)壓電源構造及原理。

我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。

回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。

實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。

此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。