Protel应用实践——直流稳压电源

第一篇：Protel应用实践——直流稳压电源

Protel应用实践——直流稳压电源

摘要

电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能，在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验，从而得到准确的结果，然后再付诸生产，极大的减少了实验周期和试制成本，提高了生产效率和经济效益，受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在，电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术。

可进行电子仿真的软件有多种，其中以PROTEL99流行最广。尤其是PROTEL99-SE仿真器，提供了强大的仿真功能，仅仿真元件就有6400多种，对模拟电路、数字电路和模拟数字混合电路均能实现仿真。PROTEL99-SE具有WINDOWS风格的菜单、对话框和工具栏，极大的方便了用户的操作。

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

录

1直流稳压电源电路介绍...................................4 2.用PROTEL绘制电路原理图...............................5

2.1创建ddb文件...................................................5 2.2新建原理图文件.................................................5 2.3载入元件库.....................................................6 2.4放置元器件.....................................................8 2.5布线...........................................................9

3.电器检查及生成网络表..................................10

3.1电器检查、修改、调整..........................................10 3.2生成网络表...................................................10 3.3生成材料清单..................................................11

图3-3元件清单.........................................11 4．PROTEL PCB印制板电路的绘制..........................12

4.1 创建PCB文件..................................................12 4.2导入网络表并规划PCB版........................................12 4.3设置工作参数..................................................12 4.4 PCB布线......................................................13 4.5 铺地..........................................................13 4.6 DRC检查、修改................................................13 4.7 保存、打印和输出印刷电路板....................................14

5．PROTEL电路的仿真....................................15 6.心得体会.............................................17 7.参考文献.............................................18

1直流稳压电源电路介绍

几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源，在检定检修指示仪表时，除了要有合适的标准仪器外，还必须要有合适的直流电源及调节装置。当由交流电网供电时，则需要把电网供给的交流电转换为稳定的直流电。交流电经过整流、滤波后变成直流电，虽然能够作为直流电源使用，但是，由于电网电压的波动，会使整流后输出的直流电压也随着波动。同时，使用中负载电流也是不断变动的，有的变动幅度很大，当它流过整流器的内阻时，就会在内阻上产生一个波动的电压降，这样输出电压也会随着负载电流的波动而波动。负载电流小，输出电压就高，负载电流大，输出电压就低。直流电源电压产生波动，会引起电路工作的不稳定，对于精密的测量仪器、自动控制或电子计算装置等，将会造成测量、计算的误差，甚至根本无法正常工作。因此，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电。

晶体管直流稳压电源可以作为各种晶体管仪器、仪表、电子计算机、自动控制系统与设备的直流电源。精密稳压、稳流电源还可作为检定某些电工仪表用的稳压、稳流电源。因此，晶体管直流稳压电源是科研、生产、教学和维修等单位常用的必备仪器。

直流稳压电源电路，通过变压器、整流桥、半导体器件等一系列元件将常用220v交流电压转换位稳定的直流电压，大大方便了广大用户，如：收音机、充电器等等，在很大程度上都依赖直流稳压电源，本课程设计就直流稳压电源中的一个常用电路，用protel软件做相关实验，仿真。

2.用PROTEL绘制电路原理图

2.1创建ddb文件

首先打开protel99SE软件，新建一个工程项目即执行菜单命令【FILE】/【NEW】，在弹出的对话框如图2所示中将文件格式设置为MS Access Database，文件名改为自己喜欢的名字，存储路径根据需要更改，然后点击“OK”就创建了一个后缀名为DDB的文件，我所做的所有内容都会在这个文件里面了。我的工程中我将它命名为 “稳压直流电源.ddb”。

图2-1创建ddb

2.2新建原理图文件

在上一步之后显示的有

Design Team，Recycle Bin，Documents，双击Documents，进入后执行菜单命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATIC DOCUMENT】，这样原理图文件就建立在“直流稳压电源”工程项目的文档下了，将其命名为“直流稳压电源原理图.sch”在以后的制作PCB电路板的过程中我也把PCB图建立在该文档下，这样就可以保持文件的有序。

图 2-2新建原理图文件

2.3载入元件库

装入所需原件库就是将用户设计中需要用到的原件库载入当前系统，以便

在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。

图 2-3-1载入元件库

例如在本课程设计任务中我需载入sim仿真库，如图点击“Add ”，此元件库便添加到工作界面。如果要移除此库，点Remove即可。

图 2-3-2元件表

如上图，便可直接在元器件列表中寻找所需的元器件。

此外，为更加方便地找寻元件，还可点击左边的“Browse Sch”下的“Find”可以直接搜索，打开

直接输入RES系统自动在所有库中寻找到目标元件（如

就可以放置这个元件到所需要的位置。图3），之间加入这个库并且点击

图 2-3-3搜索元件

2.4放置元器件

从装入的原件库中选定所需的各种元器件，将其注意防止到以建立好的工作平面上。然后根据美观清晰的设计要求，调整元件位置。并对原件的序号、封装形式和显

示状态等进行定义步的布线工作打好

和设置，以便为下一基础。

图2-4定义元件

2.5布线

在进行合理布局之后就可以开始布线了，将放置好的元器件各管脚用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，使各原件之间具有用户所设计的电气连接关系。注意到其中的一些快捷键的用法可大大提升布线效率，如PGUPPGDN放大缩小,TAB切换属性,E/D剪切修改等。布线时一定要考虑大局，线路拐弯时可以用两个45度角拐过去，这样布出的线路就好看一点。注意总线分支的方向转换用空格键。

图 2-5总图

3.电器检查及生成网络表

3.1电器检查、修改、调整 用户可以利用PROTEL99SE提供的各种校验工具根据设定规则对前面所绘制的原理图进行检查，并作进一步的调整和修改，以保证原理图正确无误。其中电气检查尤

为重要，具体操作为点击命令菜单

【ERC检查】即可进行电气规则检查，部分管脚悬空错误不可避免，在电器检查中将该检查选项取消。

图 3-1电气检查结果

3.2生成网络表

执行菜单命令【DESIGN】/【CREAT NETLIST】，弹出的对话框中将output format选择protel,将net identifier scope选择网络标号和端口全局有效，下面的选择active sheet然后点击OK就自动生成了网络表，其后缀名为.net。关于网络列表的生成对PCB文件的成功导入至关重要，一定要重视。

图 3-2生成网络表

3.3生成材料清单

执行菜单命令/【BILL OF MATERIAL】出现新的对话框选择[sheet]点击下一步，其他默认直到倒数第二步将Protel Format、CSV Format、Client Spreadsheet全部选中点击下一步和Finsh就生成了材料清单。

图3-3元件清单

4．PROTEL PCB印制板电路的绘制

4.1 创建PCB文件

同创建sch电路图文件一样，双击进入document,执行菜单命令/

即可创建PCB文件。在生成PCB文件之前应保证原理图没有错误，文件生成后将所需要的库文件导入到PCB，否则即使原理图无错误系统也会报错。

【NEW】/4.2导入网络表并规划PCB版

在创建好PCB版之后就可以对其进行规划了，但是为了更好的规划好PCB版我首先导入了网络表让所有元器件都显示出来，在PCB状态下执行菜单命令

/【NETLIST„„】在出现的对话框中点击 然后选择之前创建好的后缀名为.net的网络表。若元件封装、原理图均无错误后即可在PCB版上生成元器件，在本课程设计中四个芯片生成时重叠在一起，将其拉开并平行的放置于上一步骤中的长方域中，此时会发现有一些飞线将芯片连在一起。然后就可以开始规划PCB版了，首先在KeepoutLayer或者MutiLayer用线(track)画出一长方形区域(足以容纳元器件)，以此来确定电路板大小范围。注意板子大小要适中，太大会造成材料的浪费，太小会给后面的连线带来很大的麻烦。

4.3设置工作参数

元器件导入后，我就开始设置工作参数，在图层堆栈管理器内，根据设计需要，可以将PCB版设计成单面板、双面板和多层板3种。在设定完PCB的类型后，还应当预设工作参数，如相应的布线规则。

4.4 PCB布线

在确保以上步骤正确进行后点击命令菜单【AUTO ROUTE】/【ALL】中执行【ROUTE ALL】即可进行自动布线，自动布线的前提是已经将边界框好，否则点击自动布线系统将会报错，自动布线选择的是最短路程。

图 4-4PCB图

4.5 铺地

对各布线层中放置地线网络进行覆铜，以增强PCB板抗干扰的能力；另外，需要过大电流的地方也可采用覆铜的方法来加大过电流的能力。关于铺地工作一定要使多边形边界与板子边界对齐否则效果将极其不理想，顶层与底层应各铺一层地。

4.6 DRC检查、修改

以上工作完成后，我们就可以开始对布线完毕后的电路板做

DRC检验，以确保版图符合设计规则，所有的网络均以正确连接。具体操作为点击命令菜单【TOOLS】

/【DESIGN RULES CHECK】即可执行电器规则检查步骤。

4.7 保存、打印和输出印刷电路板

在电路板设计完成后，将设计工程存档、打印出图。由于我用的是中文汉化版其中没有打印预览功能和3D预览功能，在英文版中要安装虚拟打印机才能启动打印预览功能。推荐使用英文版PROTEL功能比较完整，另外目前的中文汉化没有完全版本。在英文版中点击命令菜单【FILE】/【PRINT/PREVIEW】即可以查看打印预览。

5．PROTEL电路的仿真

从

库中选择元件，画好电路图后先在tools中进行ERC检测，如

进行仿真。果有错误就改正错误，等没错误后点击仿真图为（由于仿真时使用整流桥老是报告有错误故使用4个二极管代替整流桥）：

图 5-1仿真图

接整流桥时：

图 5-2接整流桥

滤波：

图 5-3滤波

最终结果：

图 5-4最终结果1

图 5-5最终结果2改变阻值

6.心得体会

这次Protel课程设计的学习，学到了很多关于电路理论方面和实践方面的知识，受益匪浅。对这门课程设计非常感兴趣。不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上学会Protel仿真软件的应用，亦加深了对书本上知识上的认识。在Protel 99SE课程设计中，最初的盲目乱划乱布线到有条理，有步骤，收获不小，但在中间总是有地方想不过去，后来请教同学，查看资料，最终解决了问题。

在Protel课程设计中，首先熟悉下理论上知识，然后重点学习对Protel的使用方法。在了解理论知识前提下，使用Protel对电路图进行绘制，然后进行相应结果与实际的理论上进行一下比较看看是否合理，在对误差进行分析，大大增加了这次课程设计的实用性。这样的模拟也大大减少了真实成品过程中实践所用的时间和金钱。对整个用Protel过程中其实也并不是很难，重点是自己不要粗心大意掉这个掉那个，难就是难在对PCB版手动布线这不仅要很好的耐心也要有良好的动手基础。这也是对学生我们自己的考验。

我觉得老师给我们作类似的课程设计是十分必要的，这不仅可以提起我们对这门课的学习兴趣，同时还可以在专业上用实践锻炼一下我们，使我们不但不在对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的动手积极性。

其次，我觉得应该培养我们的团队合作精神，让几个人一起作这样的课程设计我想会更好的发挥我们的特长，更好的从别人中学到自己还不太了解不懂的地方。

总的来说，对于作为通信类的学生，我觉得能做类似的课程设计不仅是十分有意义，而且是十分必要的。我深知课程设计的重要性。这不仅使一次实践也是一次对所学的总结，理解，赋予实际的绝好时机。这次课程设计中我从刚开始的什么都不懂不会，以一种不可下手的无力感。到现在的基本了解了一个电路元件是构成，封号的，还可很好完成软件的使用。其中用软件仿真也让我对以前学习的电路理论知识有了详细地了解。

7.参考文献

1、《Protel99 入门与提高》 赵品 编著 人民邮电出版社

2、《Protel99 高级应用》 赵品 编著 人民邮电出版社

3、《Protel 99 SE电路设计与仿真应用》

4、《Protel 99 SE & DXP电路设计教程》 王庆 主编 电子工业出版社

5、《PCB设计基础》 Christopher Roberston 编，机械工业出版社

第二篇：《直流稳压电源》教案

《直流稳压电源》教案

教学目标：

1、知识目标

掌握直流稳压电源的作用和结构 掌握整流电路的工作原理

2、能力目标

培养学生的观察、分析等逻辑思维能力

3、情感目标

通过对问题的分析，体验逻辑分析的乐趣，提高学生对生活对学习的积极性 重点难点：

学生能准确判断分析出事物之间的联系和转化 能自己分析电路的工作过程及波形变化 教法分析：

任务驱动法、教师引导法、自由讨论法、演示法 教学过程（45分钟）

一、问题导入 ：提出问题，引导学生思考 1.如手机等可携带电器用什么电源？ 2.没电时怎么办？ 3.充电器的作用是什么？

4.充电电源与充电器送出的电有何不同？

运用讨论法、引导法，活跃学生思维，引导学生思考，从而引出课题

二、引出课题 a。直流稳压电源

实现将电力系统交流电转变为稳定直流电的设备 b。交流电源与稳压电源区别（波形区分）

三、电路分析：直流稳压电源结构 怎样才能把交流电变为低压直流电？ 教师演示法，学生得出结论

四、桥式整流电路用可变换极性的直流电源来代替交流电源

1、回忆二极管的单向导电性

2、呈现整流电路图

3、将变压器换成直流电源

4、学生讨论电流的流通路径

当直流电源上正下负时，分析电流路径及负载上电流方向

当直流电源下正上负时，分析电流路径及负载上电流方向

得出结论：

1、四个二极管分两组在正负半波时两两导通，使得负载上一直有固定方向电流流过，实现了整流效果。

2、波形变化

3、参数计算

输出电压：UL= 0.9 U2 输出电流：IL=UL/RL 二极管电压：URM=1.414U2

五、思考巩固

1.D1短路时电路整流结果如何?

2.四个整流二极管全部接反结果如何?

板书设计、布置作业

作业：布置分析电路的课后题2、3

第三篇：《直流稳压电源》教案

《直流稳压电源》教案

教学重点

1．掌握直流稳压电源的组成及各部分作用。2．识读各种三端集成稳压器型号和引脚排列。

3．理解三端集成稳压器电路稳压原理及主要元器件作用。4．会搭建、检测集成稳压器电路。教学难点

1．各种稳压电路稳压原理。

2．识读三端集成稳压器的典型应用电路。

一、直流稳压电源的组成

1．整流——将交流电转换成直流电

2．滤波——减小交流分量使输出电压平滑 3．稳压——稳定直流电压

二、串联型直流稳压电路

（一）稳压电源的技术指标

1、稳压系数

2、输出电阻ro

3、温度系数ST

4、纹波电压Uoγ及纹波系数SV

（二）电路组成

1、取样电路

2、比较电路

3、调整管

4、基准电压

（三）串联型直流稳压电路

1、原理电路图:

2、稳压工作原理

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

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

（四）三端固定式集成稳压器 三端式稳压器只有三个引出端子，具有应用时外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。三端式稳压器有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器；另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器。它们的基本组成及工作原理都相同，均采用串联型稳压电路。

1、外型及管脚排列:

三端固定输出集成稳压器通用产品有CW7800系列(正电源)和CW7900系列(负电源)。

2、基本应用电路

CW78XX集成稳压器的基本应用电路

3、输出正,负电压电路

采用CW7815和CW7915三端稳压器各一块组成具有同时输出+15V～-15V电压的稳压电路。

（五）三端输出可调式集成稳压器

1、三端输出可调式集成稳压器系列

2、三端可调输出集成稳压器的应用电路

小结：

1、串联直流稳压电路的组成框图及各组成部分的作用。

2、串联形稳压电路的稳压原理分析。

3、三端集成稳压电源的管脚排列方式。

4、三端集成稳压电源应用电路分析。

第四篇：直流稳压电源课程设计报告

《直流稳压电源课程设计报告》

一.课程设计目的

（1）掌握直流稳压电源的组成及原理（2)掌握三端可调稳压器的使用方法（3)了解直流稳压电源主要参数 二.课程设计题目描述和要求

(1)稳压电源输出电压在6-18V之间连续可调，最大输出电流为Iomax=1.0A(2)稳压系数Su≤0.03%(3)输出电阻Ro≤0.1(4）纹波电压Uorm≤5mV 三.课程设计报告内容 ㈠直流稳压电源的组成

直流稳压电源通常由电源电压、整流电路、滤波器和稳压电路等部分组成，其原理框图如图1.3.1所示

㈡直流稳压电源的各部分作用

1.电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。变压器副边与原边的功率比为： P2/P1=η 式中：η为变压器的效率。

2整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压。整流是利用二极管的单向导电性实现的。常用的整流电路有半波整流电路和桥式整流电路等。其电路图如图1.3.2所示。

在稳压电路中一般用4个二极管组成桥式整流电路，此时Ｕ1与交流电压u2的有效值Ｕ2的关系为：

Ｕ1=（1.1～1.2）Ｕ2

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

Ｕrm=√2Ｕ2 流过每只二极管的平均电流为： ID=0.45Ｕ2/RL

桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出电压Ｕ提高，脉动成分减少了，所以在此选用桥式整流电路。

3滤波电路：将脉动直流电压中交流分量滤去，形成平滑的直流电压。滤波电路可分为电容、电感和π型滤波电路。其电路图如下1.3.3所示。

图中R为负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：RC>（3～5)T/2；式中T（=20msm）为50HZ交流电压周期。一般小功率整流滤波电路通常采用桥式整流、电容滤波电路。

4.稳压电路：其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。目前市场上通用的集成稳压电路已非常普遍。集成稳压电路与分立元件组成的稳压电路相比，具有外接电路简单，使用方便、体积小、工作可靠等优点。常用的集成稳压器有三端固定集成稳压器和三端可调集成稳压器，它们都属于电压串联反馈型。

①三端固定集成稳压器

三端固定集成稳压器包含78XX和79XX两大系列。78XX系列式三端固定正电压输出稳压器，79XX系列式三端固定负电压输出稳压器。它们最大的特点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已成为继承稳压器的主流产品。78XX系列和79XX系列其型号后的X X代表输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其额定电流以78或79后面的字母区分，其中L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A。它们的引脚排列如图1.3.4所示。

②三端可调集成稳压器

三端可调集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，包括输出正电压的CW317系列稳压器、输出负电压的CW337系列稳压器。在三端可调稳压器中，稳压器的3个端是指输入端、输出端和调整端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2～37V，最大输出电流有3种：0.1A、0.5A和1.5A，分别标有L、M和不标字母。输入电压和输出电压差的允许范围为：UI-Uo=3～40V。

三端可调集成稳压器的引脚如图1.3.5所示。

㈢设计方法和相关的计算

设计要求为稳压电源输出电压在6～18V之间连续可调，最大输出电流为1.0A。1.选集成稳压器

选三端可调稳压器CW317，其特性参数为：输出电压在1.2～37V之间可调，最大输出电流1.5A。均满足性能指标要求。

三端可调稳压器，其典型电路如图1.3.6所示。

其中电阻R1与电位器Rp组成输出电压调节电路，输出电压Uo为： Uo=1.25*（1+Rp/R1）

式中：R1一般取值为120～240Ω，现选取R1为240Ω。再根据Uo最大为18V，由上式可计算出Rp为3.0KΩ，取Rp为4.7KΩ的精密先绕可调电位器。2.选电源变压器

通常根据变压器的副边输出电压U2、电流I2和原边功率P1来选择电源变压器。

①

稳压电路最低输入直流电压Umin Umin≈ Uomax+(U1-Uo)min/0.9 式中：（U1-Uo）min为稳压器的最小输入、输出电压差，而CW317的允许输入、输出电压差为3～40V，现取为3V；系数0.9是考虑电网电压可能波动±10%。

代入数据，计算得：

Umin≈18+3/0.9=23.3V 可取Umin=23V。

②确定电源副边电压、电流及原边功率

U2≥ UImin/1.1=23/1.1=20.9V

可取U2=21V。

I2≥Iomax=1A

可取I2=1.2A。

变压器副边功率P2>=U2I2=25.2w考虑变压器的效率η=0.7，则原边功率P1>36。为留有余地，可以选择副边电压为21V输出电流为1.2A功率为40W的变压器。

3.选择整流二极管和滤波电容 ①整流二极管的选择 流经二极管的平均电流为：

ID=1/2Iomax=0.5A

二极管承受的最大反向电压：

URM=√2U2=29.6V

因此，整流二极管可选1N4001，其最大整流为1A,，最大反向电压50V。②在桥式整流滤波电容中，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，取两只2200μF/40V的电容并联做滤波电容。③估算稳压器功耗

当输入交流电压增加10%时，稳压器驶入直流电压最大，即

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

所以稳压器承受的最大压差为：30.24-5≈25V 最大功耗为：

P=UImaxIImax=25*1.2=30W

因此，应选散热功率≥30W的散热器。

四．设计方案的图表 1.电路图的设计

根据上述确定的参数，可确定组成稳压电源的电路图如图1.4.1所示。

2.确定其他电路元件参数

在CW317输入端与地之间接有一只0.33μF的电容C3，目的是抑制高频干扰。

接在调整端和地之间的电容C4，可用来旁路RP两端的文波电压，当C4为10μF时，文波抑制比可提高20dB。另一方面，接入C4，此时一旦输入端或输出端发生短路，C4中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器。为了防止C4的放电电流通过稳压器，在R1两端并联节二极管VD5。在正常工作时，VD5处于截止状态。

CW317集成稳压器在没有容性负载的情况下可稳定工作，但输出端有500～1000pF的容性负载时，会产生自激振荡。为了抑制自激，在输出端并一只47μF的电容C5，C5还可以改善电源的瞬态响应，以及进一步减小输出电压中的文波电压。

接上电容C5后，集成稳压器的输入端一旦短路，C5将对稳压器的输出端放电，器放电电流可能会损坏稳压器。股灾稳压器的输入端与输出端之间，接一只保护二极管VD6；在正常工作时，VD6处于截止状态。

3.技术指标的测试 对图1.4.2所示稳压电路技术指标进行测试，测试电路如图1.4.2所示。

直流稳压电源的输入端接自耦变压器，输出端接滑线变阻器作为负载电阻。①

测出输出电压可调范围

调自耦变压器,使稳压电源输入电压为220V，输出负载开路，调节RP，用万用表测量并记录输出电压Uo的变化范围。②

测量稳压系数Su 直流稳压电源输入交流电压220V，调节Rp和滑线变阻器，稳压电源输出电压Uo=18V，输出电流Io=1A。再跳接自耦变压器，使稳压电源输入交流电压分别为242V和198V（即模拟电网电压变化±10%），分别测出相应的Uo和U1（CW317输入端电压）。

计算出稳压系数：

Su=ΔUo/Uo/ΔU1/U1 ③

测量出电阻Ro 直流稳压电阻输入交流电压为220V，调节Rp和滑线电阻使稳压电源输出电压Uo=18，输出电流为Io=1A,在断开负载电阻，即Io=0，重新测量输出电压Uo。

计算出输出电阻：

Ro=ΔUo/ΔIo

④

测量文波电压Uor 在稳压电源输入交流电压为220V，输出电压Uo=18V，输出电流Io=1A情况下，用示波器观察，测量输出文波电压的幅值Uorm。

第五篇：可调直流稳压电源课程设计报告

可调的直流稳压电源电路设计

目录

一、设计目的.............................................................................................2

二、设计任务及要求................................................................................2

三、实验设备及元器件............................................................................2

四、设计步骤.............................................................................................3 1．电路图设计方法............................................................................3

2、设计的电路图................................................................................3

五、总体设计思路....................................................................................4 1．直流稳压电源设计思路................................................................4 2．直流稳压电源原理........................................................................4

1、直流稳压电源..........................................................................4

2、整流电路..................................................................................5

3、滤波电路——电容滤波电路..................................................6

4、稳压电路..................................................................................8

5、设计的电路原理图..................................................................9 3．设计方法简介................................................................................9

六、课程设计报告总结........................................................................11

一、设计目的

1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

二、设计任务及要求

1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ① 输入（AC）：U=220V，f=50HZ； ② 输出直流电压：U0=9→12v； ③ 输出电流：I0<=1A； ④ 纹波电压：Up-p<30mV；

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。

4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。

三、实验设备及元器件

1、装有multisim电路仿真软件的PC

2、三端可调的稳压器 LM317一片

3、电压表、滑动变阻器、二极管、变压器

四、设计步骤

1．电路图设计方法

（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。

（2）系统分析：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：连接各模块电路。

（5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

（6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从 0 V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。

2、设计的电路图

图1 可调的直流稳压电源

五、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，供给电压表。

2．直流稳压电源原理

1、直流稳压电源

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。直流稳压电源方框图

图2 直流稳压电源的方框图

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（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。

2、整流电路

（1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。

图3 单相桥式整流电路

（2）工作原理

设变压器副边电压u2=√2U2sinωt，U2为有效值。

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。如图4

图4单相桥式整流电路简易画法及波形图

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)。

3、滤波电路——电容滤波电路

采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。

在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。

图5单相桥式整流电容滤波电路

从图4可以看出，当u2为正半周时, 电源u2通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL供电，并同时向电容C充电（将电能存储在电容里，如t1～t2），输出电压uo＝uc ≈ u2；uo达峰值后u2减小，当uo≥u2时，VD1、VD3提前截止，电容C通过RL放电，输出电压缓慢下降（如t2～t3），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当uC下降不多时u2已开始下一个上升周期，当u2＞uo时，电源u2又通过导通的VD2、VD4向负载RL供电，同时再给电容C充电（如t3～t4），如此周而复始。电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。

显然，放电时间常数RLC越大、输出电压越平滑。若负载开路（RL=∞），电容无放电回路，输出电压将保持为u2的峰值不变。

（1）输出电压的估算

显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数τ=RLC有关，τ应远大于u2的周期T，分析及实验表明，当

τ=RLC≥（3～5）T /2

时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即

UO≈1.2U2

（2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足

IFM＞2IV=IO

（3）在已知负载电阻RL的情况下，根据式子选择滤波电容C的容量，即

C≥（3～5）T /2RL

若容量偏小，输出电压UO将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于u2的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。

电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的场合。

4、稳压电路

在设计中，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=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。稳压电路原理电路见图6

图6 稳压电路原理图

5、设计的电路原理图

图7

可调（2.5V——36V）的直流稳压电源

3．设计方法简介

（1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。

因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器，可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为2.5V~36V，最大输出电流 为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。输出电压表达式为：

式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器，一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。

输出电压可调范围：2.5V～36V 输出负载电流：1.5A 能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。（2）选择电源变压器 1）确定副边电压U2: 根据性能指标要求：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 此范围中可任选 ：Ui=14V=Uo1 根据 Uo1=(1.1～1.2)U2 可得变压的副边电压： 2）确定变压器副边电流I2 ∵ Io1=Io 又副边电流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA 则I2=1.5*0.8A=1.2A 3）选择变压器的功率

变压器的输出功率：Po>I2U2=14.4W（3）选择整流电路中的二极管

查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压UBR=50V>17V 最大整流电流IF=1A>0.4A（4）滤波电路中滤波电容的选择 滤波电容的大小可用下式求得。1）求ΔUi: 根据稳压电路的的稳压系数的定义： 设计要求ΔUo≤15mV，SV≤0.003 Uo=+3V～+9V

Ui=14V 代入上式，则可求得ΔUi 2）滤波电容C 设定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 则可求得C。

电路中滤波电容承受的最高电压为，所以所选电容器的耐压应大于17V。

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。

六、课程设计报告总结

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了可调直流稳压电源构造及原理。

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过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，但可喜的是最终都得到了解决。

实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。