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1、 郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题 目 直流稳压电源充电器 目 录 1 课程设计的目的…………………………………………………3 2 课程设计的任务与要求……………………………………3 3 课程设计的步骤和要求……………………………………3 4 课程总体设计思路 …………………………………………4 5 单元电路的设计…………………………………………………5 6 硬件的制作与调试……………………………………………10
2、 7 总结 …………………………………………………………………11 参考文献…………………………………………………………………15 附录1：总体电路原理图………………………………………16 附录2：元器件清单………………………………………………17 1 课程设计的目的 1.通过本次课题的设计,掌握模拟电路系统的设计方法，设计步骤。 2.学会直流稳压电源及充电器的设计方法和性能指标测试方法。 2 课程设计的任务与要求 1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源及充电器，主要技术指标要求 （1） 输出电压：交流220V，直流3V，6V （2） 最大输出
3、电流：500mA （3） 电池充电器：左通道（E1,E2）充电电流50～60MA(普通充电)；右通道（E3,E4）充电电流110～130mA（快速充电） （4） 稳压电源和充电器可同时使用，但两者电流之和不能超过500mA 2.设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3.自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 3 课程设计步骤和要求 1.电路图设计 （1）设计整个系统是由那几个模块组成，各个模块的信号传输，并画出组成系统方框图。 （2）系统分
4、析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图： 2.电路安装与调试 （1）自行设计印刷电路板，并焊接。 （2）在每个模块电路的输入端加一个输入信号，测试输出端信号，以验证每个模块电路能否达到所规定的指标。 （3）重点测试稳压电路的稳压系数。 （4）将各模块电路连接起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 4 课程总体设计思路 1. 直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压
5、后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。 2. 直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出6V、9V的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图4-1。 图4-1 直流稳压电源方框图 5 单元电路的设计 （1）电源变压器：电源变压器的作用是将220v的交流电压变换为9v的交变电压，以提供整
6、流滤波电路所需电压。整流电路由四个整流二极管按桥式整流方法连接对输入交流电压进行整流。 （2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电 （3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 （4）稳压电路：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。 1）整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图5.1所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图
7、5-2所示。 图5-1 整流电路 图5-2 输出波形 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2是变压器副边电压有效值)。 2）滤波电路把经过桥式整流电路得到的直流电压的纹波滤去，但其输出电流电压不太稳定，内阻和纹波较大。C1、C2为滤波电容。如图5-3所示 图5-3 滤波电路 3）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
8、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=(1.1～1.2)U2，直流输出电流： ，稳压电路可以采用复合管稳压电路。其组成框图如图5-4所示 整流电路 复合管 比较放大器 基准电压 取样电路 保护电路 图5-4 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，基准电压和取样电路等几部分组成稳压电路原理图如图5-5所示 图5-5 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
9、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
10、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发射结正向偏置电压Ube1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↓→ Ub3↓ →Ube3↓ →Ib3↓ →Ic3↓ →Ub1 ↑→Ube1 ↑→ Ib1↑ →R↑ →Uce1↓→U0↑ 同样，当电网电压变化使输出电压U0变化时，稳压电路
11、也有上述过程 U0↑→Ub3 ↑→ Uc3↓ →Ub1↓ →U0↓ 调节电路中S1的大小可以改变输出电压U0的大小 S1↑→Ub3 ↑→ Uc3↓→Ub1↓ →U0↓ 当放大器的放大倍数越大时，输出 电压的稳定度就越高。 3．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。充电器原理图如图5-6所示 图5-6充电器原理图 6 硬件的制作与调试 1.焊接与安装 （1）清查元器件的数量与质量，
12、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
13、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）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500Ω以上，即可通电检测。 a） 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
14、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%；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。 b） 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
15、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（R9），阻值增大，充电电流减小。阻值减小，充电电流增大。 7 总结 结业论文是本学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的直流稳压电源与充电器的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及
16、耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。和老师的沟通交流更使我从新的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，通过这次毕业设计让我提前了解了很多知识，这是很珍贵的。 在设计过程中一些电路图的绘制让我很头痛，原因是由于本身对一些专业知识的了解不够，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，还需要对一些知识进行更加深入的了解。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了一些实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表
17、现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。 顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。经过了一个多星期的不停的检测和修改，终于把最后的电路图和成品完成了。经过了这次课程设计，大大地提高了我的动手能力以及分析问题的能力，在老师的热心的指导下，解决了很多问题，从中也学到了很多书面上所没有搞清楚的问题。 这次课程设计，让我学到了很多有用的知识和能力，这对以后的学习与工作都将是非常有益的。 下面是对本设计的总结: 直流稳压电源和充电器是由整流电路、滤波电路、稳压电路、充电电路组成。电源变压器把220V的交流电变成9V的交流电，通过整流桥
18、把交流电变成直流电，然后通过滤波电路和稳压电路得到稳定平滑的直流电，可以供给我们日常生活中一些小型电子产品的外接电源，并且可以对5号、7号电池进行充电，给我们的日常生活带来了方便。但是本电路仍具有一些缺点，下面我根据设计过程中遇到的一些问题，提出一些改进措施： 电网电压波动引起波动时，将通过放大管集电极电阻R1影响复合管的基极电位，并引起输出电压U0的波动。由于引进带辅助电源的串联稳压电路。 当环境温度 的变化引起放大管VT3静态工作点漂移时，将引起输出电压的不 稳定。由此引进差动放大器电路代替VT3进行比较放大。 增加集电极负载电阻R1可增加放大电路的放大倍数，但同时会使复合管将不到合
19、适的静态工作点，而使稳压电流不能正常工作。由此我们可以采用恒流源负载代替R1. 当负载电流过大或负载短路时，流过复合管的额定功耗值而烧坏，因此我们引入限流型、载流型等保护电路。 致谢 半个月的精心准备，结业论文终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并不轻松：各种压力的时时袭扰，知识积累的尚欠火候，致使我一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋力敲打键盘。第一次花费如此长的时间和如此多的精力， 完成一篇具有难度的论文，其中的艰辛与困难难以诉说，但曲终幕落后留下的滋味，是值得我一生慢慢品尝的。 敲完最后一个字符，重新
20、从头细细阅读早已不陌生的文字，我感触颇多。虽然其中没有什么值得特别炫耀的成果，但对我而言，是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。 我要感谢我的同学们，是他们的无私共享和互帮互助，让我的论文能够早一天完成。 最后，我要感谢我的指导老师，他在百忙之中能够给我细心指导。 谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。 让我依依不舍的还有各位学友、班友和室友。在我需要帮助的时候陈力力等室友伸出温暖的双手，鼎立相助。能和他们相遇、相交、相知，是人生的一大
21、幸事。 本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行！ 参考文献 【1】 周良权 傅恩锡 李世馨 编 模拟电子技术基础（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2005 【2】 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，2009 【3】 张玉莲 编 电子CAD(Protel99SE)实训指导书（第一版）[M].西安电子科技大学出版社，2007 【4】 沈大林 贺学金 编 黑白电视机原理与检修（第三版）[M].电子工业出版社，2007
22、 附录1：总体电路原理图 附录2：元器件清单 序号 名称 型号规格 位号 数量 1 二极管 1N4001 VD1-6 6支 2 三极管 9013 VT1、3 2支 3 三极管 8050 VT2 1支 4 三极管 8550 VT4、5 2支 5 发光二极管 Φ3绿色 LED1、2 2支 6 发光二极管 Φ3红色 LED3、4 2支 7 电解电容 470μF/16V C1 1支 8 电解电容 22μF/10V C2 1支 9
23、 电解电容 100μF/10V C3 1支 10 电阻 1Ω、9.1Ω、100Ω R2、R9、R4 各1支 11 电阻 330Ω、470Ω R6、R5 各1支 12 电阻 15Ω、24Ω R11、R7 2支 13 电阻 560Ω R8、R10 2支 14 电阻 1KΩ R1、R3 2支 15 变压器 220V，5.5W T 1支 16 直脚开关 1×2、2×2 S1、S2 各1支 17 短导线 10cm 6根 1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究 2. 基于单片机的嵌
24、入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器 7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究 8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究 11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单
25、片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单
26、片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制 32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 3
27、5. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47.
28、基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单
29、片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据
30、存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究 77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究 79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于C
31、ygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究 82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议
32、栈的实现与应用 92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计 95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102
33、 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究 105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究 110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单
34、片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！ 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！ 单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！ 18
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