整周低频电路课程设计课件教案.ppt
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1、安全教育及实验室规定v安全教育 知识固然重要,生命更加可贵!安全牢记心中,你我皆有责任!1.空气开关未经允许,不得私自打开.开电源前首先要检查好自己的设备是否连接正确,无误后经允许方可打开空气开关.如果使用中出现问题,最后一排的同学要第一时间关闭空气开关.1安全教育及实验室规定2.注意安全使用电烙铁.如发现有糊味请立即断电,检查电路连接.不得使用电烙铁故意损坏仪器设备,更不得将电烙铁对人.使用时注意电烙铁不要和电源线相接触.3.下课离开教室时请记得关闭所有电源.2安全教育及实验室规定实验室规定1.按学号入座2.上课时不得玩游戏和手机,如被发现,一律重修.3.课堂上不得肆意乱跑,动手制作时可以互
2、相交流,但不能站立、扎堆聊天、推推搡搡等,发现后严肃处理.3安全教育及实验室规定4.注意保持卫生,不得丢弃垃圾于教室内.下课后班长安排4位同学留下打扫教室卫生.5.下课前记得填写仪器使用记录本.6.注意上下课时间,不得迟到、早退.4课程简介简单介绍 通过本课程的学习,将理论知识应用于实际制作,掌握一定的动手操作能力.5课程目标巩固模拟电子线路的理论知识;熟悉电子线路的设计过程和基本方法;掌握电子产品的装配、调试和性能指标测试技能.熟悉常见电子元器件的基本知识,熟练运用仪器设备,完成电路性能指标的测试提高同学们独立分析问题和解决问题的能力,培养良好的团队意识.6综合电路课程设计综合电路课程设计设
3、计一:直流稳压电源的设计与制作设计一:直流稳压电源的设计与制作设计二:方波、三角波发生器的设计与制作设计二:方波、三角波发生器的设计与制作 7二、设计指标:1、输出电压输出电压:UO=15V;2、最大输出电流:、最大输出电流:Iomax=1A3、输出纹波(峰峰值)小于、输出纹波(峰峰值)小于6mV(Iomax=1A)4、其它指标要求同三端式稳压电、其它指标要求同三端式稳压电路路直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作8三、设计要求:三、设计要求:1、画出电路原理图2、元器件及参数的选择3、电路仿真与调试4、印刷线路板上的布局直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作9101、画出
4、电路原理图根据直流稳压电源的基本组成根据直流稳压电源的基本组成直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作11直流电源的组成直流电源的组成 直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。稳压电路四部分组成。V VO O V VI Ivo0tvF0tvR0tv10tv20t 电源变压器电源变压器整流电整流电路路滤波电路滤波电路稳压电稳压电路路5.1直流稳压电源基本组成及工作原理将电网电压变为将电网电压变为所需交流电压所需交流电压将交流电压变换将交流电压变换为单方向脉动为单方向脉动 的直流电压的直流电压将整流输出的脉将整流输出的脉动直流
5、电压进行动直流电压进行平滑平滑维持输出电压稳维持输出电压稳定定12v2vo00tt2345.1直流稳压电源基本组成及工作原理得到正半周电压得到正半周电压13v2vo005.1直流稳压电源基本组成及工作原理得到负半周电压得到负半周电压tt23414回15直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作16UAV17二二.元器件及参数选择元器件及参数选择设计和计算的顺序一般由后往前。设计和计算的顺序一般由后往前。1 三端稳压器三端稳压器选择选择根据要求,三端稳压器选择根据要求,三端稳压器选择 7815和和7915 直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作18固定输出正压固定输出正压(或负压
6、或负压)三端集成稳压器三端集成稳压器:表示输出的电压值表示输出的电压值,有有5V5V、6V6V、9V9V、12V12V、15V15V、18V18V、24V24V共共7 7种,可以根据实际种,可以根据实际需要需要选择使用。其次选择三端稳压器的输选择使用。其次选择三端稳压器的输出电流。以出电流。以78XX78XX系列为例,系列为例,输出电流以输出电流以78后面区分,后面区分,78LXX78LXX系列最大输出电流为系列最大输出电流为100mA100mA,78MXX78MXX系系列最大输出电流为列最大输出电流为500mA500mA,78XX78XX系列最大输系列最大输出电流为出电流为1.5A1.5A。
7、在选用时,要考虑三端稳。在选用时,要考虑三端稳压器的最大输出电流压器的最大输出电流IomaxIomax,其外型封装及,其外型封装及接线图接线图如图如图所示。所示。CW78系列系列(输出正压输出正压):CW79系列(输出负压):直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作19 一一.外形图外形图5.25.2串串联联反反馈馈式式稳稳压压电电路路GNDGND1 2 3OUTOUTININ7915注意:78系列和79系列的管脚端子并不一样!返回三端稳压器系列:三端稳压器系列:1输出正电压输出正电压782输出负电压输出负电压79表示输出电压值表示输出电压值ININ1 2 3OUTOUTGNDGND7
8、815直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作2电压UAV 和U2为了保证稳压器能够正常工作,要求为了保证稳压器能够正常工作,要求稳压器输入电压稳压器输入电压Ui与输出电压与输出电压Uo的的差值应大于差值应大于3V。压差太小,会使稳。压差太小,会使稳压器性能变差,甚至不起稳压作用;压器性能变差,甚至不起稳压作用;压差太大,又会增大稳压器自身消压差太大,又会增大稳压器自身消耗的功率,并使最大输出电流减小。耗的功率,并使最大输出电流减小。一般取一般取UiUo为为37V。直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作电路21(1)UAV取值一般情况下,应比取值一般情况下,应比UO高高3V左
9、右,左右,太小影响稳压,太大稳压器功耗大,易太小影响稳压,太大稳压器功耗大,易受热损耗。受热损耗。由于正电压和负电压值是相同的,我们就由于正电压和负电压值是相同的,我们就以正电压为例来进行设计。以正电压为例来进行设计。可取可取UAV=15+3=18V,由于电网电压有,由于电网电压有10%的波动。的波动。UAV=18(1-10%)=20V直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作22(2)变压器次级电压有效值变压器次级电压有效值U2(1)C一定,一定,RL时(即空载),时(即空载),UAV=1.4 U2;(2)C=0时(即无电容),时(即无电容),UAV=0.9 U2;(3)整流电路内阻不
10、大,且满足)整流电路内阻不大,且满足RLC(3-5)T/2 时,时,UAV=(1.11.2)U2;接滤波电容后接滤波电容后UAV=1.1 U2U2=20/1.1=18V233滤波电容滤波电容C的选择的选择滤波电路时间常数越大,放电速度越慢,波形越平滑。滤波电路时间常数越大,放电速度越慢,波形越平滑。RLC(3-5)T/2 资料资料取取RLC 5T/2f=50HZ,T=1/f=1/50=20ms.RL为为C右边的等效电阻,取最小值。右边的等效电阻,取最小值。由于由于Iomax=1A因此因此电容量电容量C电容量电容量C容量较大,取电解电容,受规格限制,实际容量较大,取电解电容,受规格限制,实际容量
11、取容量取3300F。直直流流稳稳压压电电源源的的设设计计与与制制作作243滤波电容滤波电容C的的选择选择v耐压值大于输入电压的耐压值大于输入电压的1.5倍。即倍。即19.81.5=30V取取50V。电解电容为电解电容为3300f/50V254.整流二极管 的选择(1)最大整流电流最大整流电流流过整流二极管的平均电流流过整流二极管的平均电流ID=Iomax/2=0.5A。由于电容滤波电路被接通的瞬间整流管实际由于电容滤波电路被接通的瞬间整流管实际电流远大于电流远大于ID。IF取平均电流的取平均电流的2-3倍。倍。IF=2ID=1A最大反向电压大于最大反向电压大于查手册可选定整流二极管为查手册可选
12、定整流二极管为IN400726常见整流二极管主要参数276.变压器的选择变压器的选择(1)由)由U2值选变压器输出电压为值选变压器输出电压为36V。输入电压为。输入电压为220V。(2)变压器的总视在功率)变压器的总视在功率根据负载的实际需要来选择。根据负载的实际需要来选择。考虑电网电压考虑电网电压10%的波动,三端稳压器的输入功率的波动,三端稳压器的输入功率=1.1*UAV*IOMAX=22VA。两路电源输出两路电源输出=44VA。考虑整流电路的效率,变压器的输出功率考虑整流电路的效率,变压器的输出功率S2=50VA。变压器的输入功率变压器的输入功率S1=S2/。取取80%。S1=S2/=5
13、0/0.8=62VA。S=(S1+S2)/2=56VA。正常运行时,应使变压器承受的最大负荷为变压器正常运行时,应使变压器承受的最大负荷为变压器额定容量的额定容量的75%-90%75%-90%左右。左右。28电容的重要指标v容量:电容的容量,即储存电荷的容量。容量:电容的容量,即储存电荷的容量。v耐压值:它是指在额定温度范围内电容能长时间可靠耐压值:它是指在额定温度范围内电容能长时间可靠工作的最大直流电压或最大交流电压的有效值。工作的最大直流电压或最大交流电压的有效值。常用的固定电容工作电压有常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400
14、V、500V、630V、1000V。电解电容的耐压相对比较低,一般标称耐压值电解电容的耐压相对比较低,一般标称耐压值有:有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。等。注意:电解电容有正负之分(长脚为正)。在使用注意:电解电容有正负之分(长脚为正)。在使用电解电容还要注意一个问题是,它有额定电压限电解电容还要注意一个问题是,它有额定电压限制。制。返回返回29设计一:设计一:直流稳压电源的设计与制作直流稳压电源的设计与制作30一、直流稳压电源的组成一、直流稳压电源的组成vo0tvF0tvR0tv10tv20t 电源变压器电源变压器整
15、流电路整流电路滤波电路滤波电路稳压电路稳压电路 直流稳压电源是由直流稳压电源是由电源变压器电源变压器电源变压器电源变压器、整流电整流电整流电整流电路路路路、滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路、稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路四部分组成。四部分组成。312)全波整流电路)全波整流电路u2uo00tt234Ui正半周时,正半周时,D1正向导通,正向导通,D2反向截止,反向截止,UO=U2;Ui负半周时,负半周时,D2正向导通,正向导通,D1反向截止,反向截止,UO=U2。32参数计算:参数计算:11输出的直流电压值输出的直流电压值22流过负载平均电流流过负载平均电流ILO=UO/RL=0.U2/RL
16、33流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流IDO=ILO/=0.45U2/RL44整流二极管的最大反向工作整流二极管的最大反向工作电压电压 UDM=U2 u2uo00tt234333)桥式整流电路)桥式整流电路电路特点:电路特点:输输出出电压电压高,高,纹纹波波电压电压 小,管子承受的反向小,管子承受的反向电电 压较压较低,效率高低,效率高。工作原理:工作原理:设二极管是理想的,设二极管是理想的,U U2 2正半周正半周时时,D D1 1,D,D3 3正向正向导导通,通,D D2 2,D,D4 4反向截止反向截止,U UO O=U=U2 2 ;U U2 2负负半周半周时时,D D2 2,D,
17、D4 4正向正向导导通,通,D D1 1,D,D3 3反向截止反向截止,U UO O=U=U2 2 。D4D3D2u2uo00tt23434参数计算:参数计算:11输出的直流电压值输出的直流电压值22流过负载平均电流流过负载平均电流ILO=UO/RL=0.9U2/RL33流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流IDO=ILO/2=0.45U2/RL44整流二极管的最大反向工作整流二极管的最大反向工作电压电压 UDM=U2 D4D3D2u2uo00tt23435整流二极管的选择整流二极管的选择(1)二极管的最大整流电流必须大于实际流过二二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流,即极管
18、的平均电流,即 I IF F I IDODO (2)二极管的最大反向工作电压必须大于二极管二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压,即实际所承受的最大反向峰值电压,即 U UD D U UDMDM 5.15.1直流稳压电源基本组成及工作原理36尽管整流后的电压为直流电压,但波动尽管整流后的电压为直流电压,但波动较大,仍然不能直接作为电源使用,还需进一较大,仍然不能直接作为电源使用,还需进一步滤波,将其中的交流成份滤掉。滤波通常是步滤波,将其中的交流成份滤掉。滤波通常是采用电容或电感的能量存储作用来实现的常用采用电容或电感的能量存储作用来实现的常用的滤波电路有电容滤波、
19、电感滤波、倒的滤波电路有电容滤波、电感滤波、倒L L型滤型滤波、波、型滤波等几种。在小功率整流滤波电路型滤波等几种。在小功率整流滤波电路中,电容滤波是最常用的一种,其特点是结构中,电容滤波是最常用的一种,其特点是结构简单,效果较好。本节中只介绍电容滤波电路。简单,效果较好。本节中只介绍电容滤波电路。电感滤波电路主要用于大电路中,其他滤波电电感滤波电路主要用于大电路中,其他滤波电路自行分析。路自行分析。1)电容滤波电路)电容滤波电路37工作原理:工作原理:电容是储存电场能的器电容是储存电场能的器件。件。充放电时间常数越大,充放电时间常数越大,电容两极板上电荷变化电容两极板上电荷变化越慢,电压变化
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