目录

  • 1 课程介绍
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 课程设计
    • 1.3 案例描述
    • 1.4 课程标准
    • 1.5 教学任务书
    • 1.6 教学实施方案
    • 1.7 课程校本教材
  • 2 项目一 机器人数显电源设计与仿真平台搭建
    • 2.1 项目一简介
    • 2.2 任务一 电路设计的一般方法
    • 2.3 任务二 Multisim仿真软件的安装与使用
    • 2.4 任务三 Protues仿真软件的安装与使用
    • 2.5 考核评价
    • 2.6 测试题一
  • 3 项目二 机器人数显电源电路设计方案分析
    • 3.1 项目二简介
    • 3.2 任务一 机器人数显电源设计任务
    • 3.3 任务二 机器人数显电源方案选择
    • 3.4 考核评价
    • 3.5 测试题二
  • 4 项目三 机器人数显电源稳压模块设计
    • 4.1 项目三简介
    • 4.2 任务一 变压电路设计
    • 4.3 任务二 整流电路设计
    • 4.4 任务三 滤波电路设计
    • 4.5 任务四 稳压电路设计
    • 4.6 任务五 保护电路设计
    • 4.7 任务六 电源总电路设计
    • 4.8 考核评价
    • 4.9 测试题三
  • 5 项目四 机器人数显电源显示模块设计
    • 5.1 项目四简介
    • 5.2 任务一 数字电路的系统设计
    • 5.3 任务二 ICL7107 数显模块电路设计
    • 5.4 任务三 ICL7135 数显模块电路设计
    • 5.5 考核评价
    • 5.6 测试题四
  • 6 项目五 机器人数显电源仿真实现
    • 6.1 项目五简介
    • 6.2 任务一 稳压电源模块电路图绘制
    • 6.3 任务二 稳压电源模块技术参数与功能测试
    • 6.4 任务三 数显模块电路图绘制
    • 6.5 任务四 数显模块技术参数与功能测试
    • 6.6 任务五 数显直流稳压电源仿真与分析
    • 6.7 考核评价
    • 6.8 测试题五
任务一 机器人数显电源设计任务

(一)教学视频

(二)教学课件


(三)教学内容

(1)数显电源设计指标

根据家居环境探测机器人开电源要,并结合常项目开发需求,对该项目电源提出了以下几项技术指标:

² 输入电源: AC220V±10%,50HZ±5%;

² 输出电压:DC+3~+15V连续可调;

² 额定电流:DC 800mA;

² 负载效应:≤5%;

² 输出纹波噪声电压:≤2%(峰峰值);

² 过流保护:当输出电流超过最大额定电流20%时,立即截流,从而实现对电路进行过流保护;

² 过压保护:当电源输入电压超过最大值时,使电路立即进入保护状态

² 带有输出电压数字显示功能,能实时显示输出电压;

² 输出电压四位显示,精确到0.01V,显示误差≤0.1V。

(2)电源技术指标分析

稳压电源的技术指标分两类:一类是特性指标,如输入电压、输出电压及输出电流等;另一类是质量指标,如稳压系数、纹波系数、输出电阻及负载效应等

1)输入电压

本项目中要求稳压电源输入的是220V/50HZ的市电,并且要考虑市电可能存在约10%的波动,将输入电压范围定在200V-240V/50HZ。应当测试一下电源在输入电压波动的范围内能否稳压。

2)输出电压

输出电压及调整范围决定了电源的适用范围,本项目中电源要求输出电压在3-12V内连续可调。

3)额定输出电流

额定输出电流即直流稳压电源正常工作时的最大电流,它反映了电源带负载的能力,在本项目中,额定输出电流为800mA。额定输出电流主要受两个方面约束,一个是调整元件的最大允许电流和最大充许耗散功率,另一个要考滤输出电压的稳定性。

4)稳压系数S(电压调整率σ)

压系是指在负载电流和环境温度不变的条件下,稳压电源输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比,即:


稳压系数表征稳压电源对电网电压变化的抵制能力,S越小,稳压性能越好。

5)输出电阻RO

当电网电压和温度不变时,稳压电源输出电压的变化量与输出电流的变化量之比,定义为输出电阻,即


输出电阻表征了稳压电源带负载能力的大小RO越小,带负载能力越强。

6)纹波系数

纹波就是输出直流电压中的交流成分,常用纹波系统Y来表示直流输出电压中的相对纹波电压的大小,其定义为


中,Urms为输出纹波电压中的有效值UO为输出直流电压。这里要特别说明的是:噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰值表示,一般是在输出电压的0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰值表示,一般在输出电压的2%以下

7负载效应

载效应是指仅当由于负载的变化而引起输出稳定量变化的效应。对于直流稳压电源,负载效应指电网电压和温度不变时,从空载到满载时输出电压的相对变化量,即