北京工业大学电子工程设计报告---第一阶

北京工业大学电子工程设计报告---第一阶

电子工程设计报告

题目：稳压电源与变送器电路设计

专业：电子信息工程

小组：14组

姓名学号：09024129 ；09024126

指导老师：司农

完成日期：2009，10

摘 要

电子工程设计训练是一门新开的实践教学课程，其宗旨是以课堂教学的形式，根据训练内容，提出功能和指标，通过训练，培养每一个学生的电子工程设计方面的综合实践能力，初步了解在完成一个工程课题时所应具备的基本条件和素质。

电子工程设计全部三个阶段的任务是设计小型温度测量与控制系统 --- 典型电子系统。包括采集温度，传感，变送，A/D 转换，单片机处理，D/A 转换，驱动，控温几个部分。

其中第一阶段主要完成电源，变送器的设计与制作，调试。电源部分：为其他模块供电。由变压器、整流器和稳压器三大部分组成。完成将市电交流电压变为所需要的低压交流电，交流电变为直流电，不稳定的直流电压经滤波后，变为稳定的直流电压输出。输出+12，-12，+5V 直流电压（包括整流桥，电容滤波，稳压）。变送器部分：将输电流通过集成运放op07转化为输出0-5V 电压信号（对应于0-100 ）。

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目录

第一部分直流稳压电源设计与实现

一需求分析 (4)

二方案选择 (4)

三电路设计 (6)

四电源调试方法及注意事项 (10)

五直流稳压电源PCB图 (11)

第二部分变送器设计与实现

一需求分析 (12)

二电路设计 (12)

三注意事项 (16)

四变送器PCB图 (17)

第三部分体会与总结 (18)

第四部分致谢 (18)

第五部分参考文献及其他 (18)

第一部分直流稳压电源设计与实现

一、需求分析

由于元件所限和电路较为简单，采用统一电路，共三组电源，其中有（+5V，1A）（+12V,1A）（-12V，1A）

二、方案选择

（1）集成线性稳压电路

纹波、噪声小；效率低；实现电路相对简单，成本低

（2）集成开关稳压电路

效率高；纹波、噪声大；实现电路相对复杂，成本较高

交流供电电压低，输出功率较小。从实现电路简单，低成本的角度考虑应选择集成线性稳压电路的实现方案。

（一）线性稳压电路

特点：利用晶体管进行电压调整

电压调整晶体管工作在放大区

适用于低压差、小功率的场合

集成线性稳压电路（三端稳压器）

采用带隙（能隙）基准电压电路

——温度稳定性好、噪声小

多种保护措施

——过流、断路、过热保护

无需其他外围元件

——使用方便无需调整

（二）开关稳压电路

特点：调整管工作在开关状态

输入和/或输出电流不连续

适用于高压差、大功率的场合

采用储能元件维持输出电压稳定

电路复杂、外围元件多、对元件要求高

开关稳压电路基本类型及其特点

串联（Buck）型

— Vo < Vi（降压），输入电流不连续

并联（Boost）型

— Vo > Vi（升压），输出电流不连续

电感储能（Buck-Boost ）型

— 输出电压不限并反向，输入输出电流均不连续

Cuk型

— 输出电压同上，输入输出电流均连续

其中：各种开关电源电路均从以上4种基本型电路引申而来，开关电源电路复杂，不易实现。

三、电路设计原理图：

220V市电经变压器变压后，得到50HZ正弦交流电压。输入到整流桥输入端，正负半周分别导通得到恒为正的直流电压，经电容滤波，减小波动，再经三端稳压器得到所需稳定直流电压。

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成。

变压器：将市电交流电压变为所需要的低压交流电。

整流器：将交流电变为直流电。

稳压器：将不稳定的直流电压经滤波后，变为稳定的直流电压输出。（一）变压器

将市电交流电压变为所需要的低压交流电。

（二）整流器

整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。本实验采用桥式全波整流电路。

1. 半波整流电路

半波整流原理

半波整流电路分析

2．全波整流电路

原理图

全波整流电路等效为由两个半波整流电路合成。在线圈中引出大小相等但极性相反的两个电压E2a、E2b，形成2个回路 E2a、D1、Rfz和E2b 、D2 、Rfz 。

分析图

3．桥式整流电路

正半周期

负半周期

E2为正半周时，对D1、D3加方向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成E2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压；

E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3

加反向电压，D1、D3截止。电路中构成E2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。

最终电路选择方案三：桥式整流电路。整流后，经电容滤波：将整流电路

输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

滤波电路原理图：

通过电容进行滤波，可以对比滤波前后的波形：

（三）稳压器

三端集成稳压电路为固定输出正压(或负压)，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V共7种。

其中7805稳压输出为5V，7812和7912稳压输出为12V

为了保证稳压器能够正常工作，要求输入电压Ui与输出电压Uo的差值应大于3V。压差太小，会使稳压器性能变差，甚至不起稳压作用；压差太大，又会增大稳压器自身消耗的功率，并使最大输出电流减小。厂家对每种型号的稳压器都规定了最大输入电压值。一般取Ui－UO为3～7V。三端稳压器属于功率半导体器件，一般需要加装散热片。

下图为管脚序号示意图：