直流穩(wěn)壓電源的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 直流穩(wěn)壓電源的 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 （一） 設(shè)計(jì)目的 1、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法； 2、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案； 3、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測(cè)試方法； （二） 設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo) 1、技術(shù)指標(biāo) ： 要求電源輸出電壓為 12V（或 9V / 5V），輸入電壓為交流 220V，最大輸出電流為 00波電壓 5壓系數(shù) 5%。 2、 設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 設(shè)計(jì)一個(gè)能輸出 12V/ 9V/ 5 （ 2） 擬定設(shè)計(jì)步驟和測(cè)試方案； （ 3） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)； （ 4） 要求繪出原理圖，并用 出印制板圖； （ 5） 在萬(wàn)能板或面包板或 上制作一臺(tái)直流穩(wěn)壓電源； （ 6） 測(cè)量直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻； （ 7） 測(cè)量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)、紋波電壓； （ 8） 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。 3、設(shè)計(jì)擴(kuò)展要求 （ 1）能顯示電源輸出電壓值， (2) 要求有短路過(guò)載保護(hù)。 （三）設(shè)計(jì)提示 1、設(shè)計(jì)電路框圖如圖所示 穩(wěn)壓電路若使用分離元件要有取樣、放大、比較和調(diào)整四個(gè)環(huán)節(jié)，晶體管選用 3用集成電路選 789 測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流為最大時(shí) ，分別測(cè)得輸入交流比 220輸出 將其中最大一個(gè)代入公式計(jì)算 當(dāng)負(fù)載不變時(shí)， 測(cè)量?jī)?nèi)阻：在輸入交流為 220V，分別測(cè)得負(fù)載電流為 0及最大值時(shí)的 Vo， 紋波電壓測(cè)量：疊加在輸出電壓上的交流分量，一般為 ?？蓪⑵浞糯?2 后，用示波器觀測(cè)其峰峰值 可用交流毫伏表測(cè)量其有效值 3 于紋波電壓不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定誤差。 2、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 自耦變壓器一臺(tái) 、數(shù)字萬(wàn)用表、交流毫伏表、面包板或萬(wàn)能板、智能電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)、示波器 3、設(shè)計(jì)用主要器件 變壓器、整流二極管、集成穩(wěn)壓器（ 7812/7912/7809/7909/7805/7905）、電容、電阻若干 3、參考書(shū) 電工學(xué)電子工業(yè)出版社；晶體管直流穩(wěn)壓電源遼寧科技出版社； 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試華中科技大學(xué)出版社 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社 （四）設(shè)計(jì)報(bào)告要求 1、選定設(shè)計(jì)方案； 2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫出電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值； 3、列出測(cè)試數(shù)據(jù)表格。 4、調(diào)試總結(jié)。 （五） 設(shè)計(jì)總結(jié) 1、總結(jié)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)用到的主要知識(shí)點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。 2、總結(jié)直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù)的測(cè)試方法。 4 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2 第一章 緒論 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證及分析 7 概述 7 設(shè)計(jì)目的 7 設(shè)計(jì)任務(wù) 9 設(shè)計(jì)要求 9 電路原理分析 9 設(shè)計(jì)方案的選擇與論證 10 直流穩(wěn)壓電源的參數(shù)設(shè)計(jì)方法 11 第三章 單元電路的設(shè)計(jì) 14 電源變壓器 14 整流電路 14 濾波電路 16 穩(wěn)壓電路 19 第四章 制作與調(diào)試 20 安裝與檢查 22 焊接技術(shù) 22 穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試 23 誤差分析 24 第五章 結(jié)論和心得 25 第六章 謝辭 27 附錄 27 附錄 A 主要器材 28 附錄 B 原理圖 29 參考文獻(xiàn) 30 5 第一章 緒論 電子技術(shù)是當(dāng)今高新技術(shù)的 “龍頭 ”，各先進(jìn)國(guó)家無(wú)不把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。電子技術(shù)是電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程 地顯著特點(diǎn)之一是它的實(shí)踐性。要想很好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基 本器件的原理，電子電路的基本組成及分析方法外，還要掌握 電子器件及基本電路的應(yīng)用技術(shù)，課程設(shè)計(jì)就是電子技術(shù)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)就是針對(duì)模擬電子 技術(shù) 這門課程的要求所做的，同時(shí)也將學(xué)到的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。 電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良 后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。 電源可分為交流電源和直流電源，它是任何電子設(shè)備都不可缺少的組成部分。交流電源一般為220V、 50源，但許多家用電器設(shè)備的內(nèi)部電路 6 都要采用直流電源作為供電能源，如收音機(jī)、電視機(jī)、帶微處理器控制的家電設(shè)備等都離不開(kāi)這種電源。直流電源又分為兩類：一類是能直接供給直流電流或電壓的，如電池、蓄電池、太陽(yáng)能電池、硅光電池、生物電池等，本文 不做具體介紹；另一類是將交流電變換成所需的穩(wěn)定的直流電流或電壓的，這類變換電路統(tǒng)稱為直流穩(wěn)壓電源?，F(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設(shè)備中，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源來(lái)使其正常工作，而最常用的是能將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓的直流電源，可見(jiàn)直流穩(wěn)壓電源在電子設(shè)備中起著主要作用，為設(shè)備能夠穩(wěn)定工作提供保證。 電子設(shè)備中都需要穩(wěn)定的直流電源，功率較小的直流電源大多數(shù)都是將 50交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器，整流，濾波和穩(wěn)壓這四個(gè)基本部分后獲得。整流電路用來(lái)將交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路用來(lái)濾除整流后 單向脈動(dòng)電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是將當(dāng)輸入交流電源電壓的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。 由于集成穩(wěn)壓器具有體積小、重量輕、使用方便和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。國(guó)產(chǎn)的穩(wěn)壓器種類很多，主要分為兩大類。穩(wěn)壓器中的調(diào)整元件工作在線性放大狀態(tài)的稱為線性穩(wěn)壓器，調(diào)整元件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的稱為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。在電子儀器儀表中，經(jīng)常要求有穩(wěn)定的直流電源，所以在整流濾波后面，通常需要接直流穩(wěn)壓電路。 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的 直流穩(wěn)壓電源，是一種將220V 交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓輸出的直流 電源裝置， 主要是采用一些簡(jiǎn)單的電子元件即可， 它是有電源變壓 7 器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)能使我們 對(duì)電子工藝的理論有了更進(jìn)一步的系統(tǒng)了解。我們了解到了設(shè)計(jì)小電子產(chǎn)品的一些常規(guī)方法，以及培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作的能力，在討論設(shè)計(jì)方案，計(jì)算元件參數(shù)，購(gòu)買元件，制作電路板，安裝調(diào)試方面都體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的力量。 本次課程設(shè)計(jì)的課題是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和調(diào)試，本課程設(shè)計(jì)將就直流穩(wěn)壓電源電路的工作原理、參數(shù)計(jì)算、元件選取、電路調(diào)試等做詳細(xì)的介紹和說(shuō)明。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證及分析 述 8 220V 經(jīng)電源變壓器降為約 +24V 的交流電，先經(jīng)過(guò)1進(jìn)行和 1、 12V 和 一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓。 為提高輸出電壓的穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)電子濾波器的性能進(jìn)行了改善，電源調(diào)整管采用復(fù)合管的形式。分別在整流濾波和穩(wěn)壓后加電容 現(xiàn)頻率補(bǔ)償 ,防止高頻自激振蕩和抑制高頻干擾。為了減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾分別加電容 輸入端時(shí)，為保護(hù)穩(wěn)壓芯片加 4。并且還在輸出 端加了 2 兩個(gè)發(fā)光二極管，來(lái)檢測(cè)電路是否正常工作，為了防止由于電流過(guò)大，講發(fā)光二極管擊穿，特用了兩個(gè)電阻來(lái)進(jìn)行保護(hù)。經(jīng)過(guò)一系列的改善如：減小輸出電壓紋波系數(shù)，達(dá)到優(yōu)良的濾波效果等，是最終電路達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 計(jì)目的 1、 學(xué)習(xí)小功率直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。 2、 掌握小功率直流穩(wěn)壓電源有關(guān)參數(shù)的測(cè)試方法。 3、通過(guò)集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)： (1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流 穩(wěn)壓電源； 9 (2)掌握直 流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。 (3)通過(guò)電路的設(shè)計(jì)可以加深對(duì)該課程知識(shí)的理解以及對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用。 計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一波形直流穩(wěn)壓電源，滿足： (1)當(dāng)輸入電壓在 220V10%時(shí)，輸出 直流 電壓 為12V，輸出 直流 電流 d 的最 大 為 500 (2)輸出紋波電壓小于 5壓系數(shù)小于 5%，輸出內(nèi)阻小于 。 計(jì)要求 直流穩(wěn)壓電源的基本要求： (1)合理的選擇 電源變壓器； (2)合理選擇集成穩(wěn)壓器； (3)完成全電路理論設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試、繪制電路圖； (4)撰寫設(shè)計(jì)使用說(shuō)明書(shū)。 (5)穩(wěn)壓電源 在輸入電壓為 220， 50電壓 10 變化范圍為 +10%件下： a. 輸出直流電壓為 +12/ b. 最大輸出電流為 :500 c. 紋波電壓 (峰 5低輸入電壓下，滿載 )； d. 具有過(guò)流保護(hù)及短路保護(hù)功能； e. 畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說(shuō)明直流穩(wěn)壓電源有哪些相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間的聯(lián)系、變化，并以文字對(duì)原理作輔助說(shuō)明。設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明。選擇合適的元器件，接線驗(yàn) 證、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路，在接線驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式，在充分電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方式要便于電路的測(cè)試和故障排除。在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路 的元器件和布線，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源整個(gè)電路的調(diào)試。 計(jì)方案的選擇與論證 小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，如圖 示。 負(fù)載 穩(wěn)壓電路 濾波電路 整流電路 變壓器 11 （ a） （ b）整流與穩(wěn)壓過(guò)程 圖 壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過(guò)程 方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源 并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好，電路簡(jiǎn)單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過(guò)大，因此在本實(shí)驗(yàn)中不適合此方案。 方案二：輸出可調(diào)的開(kāi)關(guān)電源； 開(kāi) 關(guān)電源的功能元件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過(guò)流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)繁瑣，在低輸出電壓時(shí)開(kāi)關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度極差，因此在本實(shí)驗(yàn)中不適合此方案。 方案三：由固定式三端穩(wěn)壓器（ 7812）組成 由固定式三端穩(wěn)壓器（ 7812）輸出腳 輸入腳 接地腳 成，它的穩(wěn)壓值為 +12V，它屬于 系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步濾波，輸出端接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路比較穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，本實(shí)驗(yàn)采用方案三。 路原理分析 直流穩(wěn)壓電 源一般由電源變壓器 T、整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖 示。各部分的作用： 12 圖 1）電源變壓器 T 的作用是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 壓器副邊與原邊的功率比為 ，式中是變壓器的效率。 （ 2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓 換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓 用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等，如圖 示。 圖 流橋?qū)⒔涣麟妷?經(jīng)濾波電容 C 濾波紋波，輸出直流電壓 2的有效值 只整流二極管承受的最大的方向電壓 2 過(guò)每只二極管的平均電流 I= 式中 ,R 為整流電路的負(fù)載電阻 提供放電回路 ,(3,0即 20（ 3）電壓輸出穩(wěn)壓器 由于輸入電壓 生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓 隨著變化。因此，為了維持輸出電壓 定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 13 流穩(wěn)壓電源的參數(shù)設(shè)計(jì)方法 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 出電流 出紋波電壓 性能指標(biāo)要求，正確地確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流橋和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。 直流穩(wěn)壓電源的參數(shù)設(shè)計(jì)可以分為以下三個(gè)步驟： 根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 大輸出電流 定穩(wěn)壓器的型號(hào)及電路形式。 根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓 確定電源變壓器副邊電壓 有效值據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流 定流過(guò)電源變壓器副邊的電流 電源變壓器副邊的功率 據(jù) 表 1 查出變壓器的效率 ，從而確定電源變壓器原邊的功率 后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇電源變壓器。 確定整流橋的正向平均電流 流橋的最大反向電壓 濾波電容的電容值和耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇整流橋和濾波電容。 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 選擇三端集成穩(wěn)壓器，確定電路形式 集成穩(wěn)壓器選用 2V)及 12V)，其輸出電壓范圍為： 2V 和 確定的穩(wěn)壓電源電路如圖 示。 14 圖 選擇電源變壓器 電源變壓器有很多種：有降壓的、有升壓的，在這次的設(shè)計(jì)中我用的是降壓變壓器，它的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的 220V 交流電壓 為整流電路所需要的交流電壓 12，其中： 2P 是變壓器副邊的功率， 1P 是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表 1 所示： 表 1 小型變壓器的效率 副邊功率2P 0 0 0 效率 此，當(dāng)算出了副邊功率 2P 后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率 1P 。 取值決定了相關(guān)器件及參數(shù)的選擇，一般情況下， 比 3V 左右（太小影響穩(wěn)壓，太大穩(wěn)壓器功耗大，易受熱損壞）。故可取 2+3=15V，考慮電網(wǎng)電壓 10%的波動(dòng)，最終取 壓器次有效值 1/ 因本設(shè)計(jì)輸出電壓為 12V，故變壓器輸出電壓 8V，即變比為 在實(shí)際過(guò)程中，由于商家沒(méi)有，選購(gòu)了輸出為 24V 的。 選用整流橋和濾波電容 15 整流橋： 整流輸出電壓平值 )s 22 = 二極管平均電流 =極管最大反向壓 22 =整流橋選用 2A,50V) 保護(hù)二極管選 A,50V) 濾波電容： (3,則 T/2式中 T 為交流電源周期， T=20 邊的等效電阻，應(yīng)去最小值，由于 00因此 3,所以 2=1515 f,可見(jiàn) 容量較大，應(yīng)選電解電容，受規(guī)格限制，電容的耐壓要 25V,故濾波電容 C 取容量為 2200壓為 25V 的電解電容。 發(fā)光二極管的保護(hù)電阻選用 470 . 第三章 單元電路設(shè)計(jì) 16 源變壓器 過(guò) 整流電路將交流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流壓含有較的紋波，必須通過(guò)濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。電源變壓器的作用是將交流 220V 的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐?，然后?過(guò)的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 流電路 利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟妷海娏鳎┳兂蓡蜗蛎}動(dòng)電壓（電流）的電路，稱為整流電路。交流電分為三相交流電 和單相交流電，在小功率電路中一般采用單相半波、全波、橋式整流電路和倍壓整流電路。本節(jié)主要研究單相橋式整流電路，對(duì)于倍壓整流電路及全波整流電路，可通過(guò)相應(yīng)參考書(shū)來(lái)了解。 為簡(jiǎn)化分析，假定二極管是理想器件，即當(dāng)二極管承受正向電壓時(shí)，將其作為短路處理；當(dāng)承受反向電壓時(shí)，將其作為開(kāi)路處理。 單相橋式整流電路 為了保留全波整流電路效率高、脈動(dòng)系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)而克服其反向電壓高的缺點(diǎn)，若使二極管承受的反向電壓和半波電路一樣，比全波整流電路減少一半，使二極管成本下降，可在此基礎(chǔ)上多用幾只二極管，如圖 解決了上述問(wèn)題。 17 圖 單相橋式整流電路 1）電路組成及工作原理 橋式整流電路由四只二極管組成的一個(gè)電橋，電橋的兩組相對(duì)節(jié)點(diǎn)分別接變壓器二次繞組和負(fù)載。這種電路有三種畫法，如圖所示。在工作時(shí)， 3、 兩輪流導(dǎo)通。在 半周，二極管 向?qū)ǎ?成負(fù)載電流 通路徑為： a b a， u0= 極管 4正向?qū)?，?成負(fù)載電流b a b， 由此可見(jiàn)，不論哪兩只二極管導(dǎo)通，負(fù)載電流的方向都始終保持不變。電路各處電壓、示。 2）輸出電流電壓 橋式整流電路的波形可知，其輸出電壓及流過(guò)二極管的電流與全波整流的波形相同： 3）整流二極管的選擇 由橋式整流電路的波形可知，每只二極管截止時(shí)所承受的反向電壓為變壓器副邊電壓峰值，因此，各二極管所承受的最大反向電壓為 2 然是全波整流，由于二極管仍然是只有半個(gè)周期導(dǎo)通。此值與半波整流電路相同，負(fù)載上的電流是這個(gè)數(shù)值的 2倍。 0/2 18 圖 單相橋式整流電路的波形圖 波電路 經(jīng)過(guò)整流后，輸出電壓在正負(fù)方向上沒(méi)有變化，但輸出電壓波形仍然保持正弦 波的形狀，起伏很大。為了能夠得到平滑的直流電壓波形，需要有濾波的措施。在直流電源上多是利用電抗元件對(duì)交流信號(hào)的電抗性質(zhì)，將電容器或電感器與負(fù)載電阻恰當(dāng)連接而構(gòu)成濾波電路。電容有通高頻、阻低頻的作用，將其直接并在整流電路后面，可以讓高頻電流通過(guò)電容流回電源，從而減少了流入負(fù)載的高頻電流，降低了負(fù)載電壓的高頻成分，減小了脈動(dòng)。 下面討論電容濾波電路的工作原理，為討論問(wèn)題的方便，我們以半波整流電容濾波電路為例進(jìn)行分析，電路如圖 19 圖 向半波 整流電容濾波電路及其波形圖 （ 1）工作原理 設(shè) 形如圖 b）所示，未接電容時(shí)，輸出電壓如圖 b）中的虛線所示。在 半周，設(shè) 零上升，二極管 u0=時(shí)電源對(duì)電容充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，電容充電很快，所以電容上升的速度完全跟得上電源電壓的上升速度， uC= 升到峰值時(shí)，電容充電達(dá)到 極管 D 截止，隨后 降，電容 C 向負(fù)載 電時(shí)間常數(shù)為 值較大，所以電容電壓下降的速度比 降到速度慢得多，此時(shí)負(fù)載電壓靠電容 持， u0=電容放電到 極管 D 又導(dǎo)通，電容又被充電。充電至 ，又放電。如此重復(fù)進(jìn)行，就得到輸出電壓的波形如圖 b）中實(shí)線所示。由圖可見(jiàn)，經(jīng)電容濾波后，負(fù)載電壓變得平穩(wěn)，且平均值提高了。橋式整流電容濾波電路的原理與半波時(shí)相同，其電路和波形如圖 示。 20 圖 單相橋式整流電容濾波電路及其波形圖 （ 2） 輸出直流電壓 在有濾波電容的整流電路中，要對(duì)其輸出直流電壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算是很困難的，工程上一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估 算。當(dāng)電容的容量足夠大，滿足 3 5） T/2（ ， 對(duì)于半波整流電容濾波： 對(duì)于全波或橋式整流電容濾波： 2 （ 3）濾波電容的選擇 為了得到比較好的濾波效果，在實(shí)際工作中常根據(jù)下式選擇濾波電容的容量。 對(duì)于半波整流： 3 5） T 對(duì)于全波或橋式整流： 3 5） T/2 由于電容值比較大，約為幾十至幾千微法，一般選用電解電容，接入電路時(shí)，注意極性不要 接反，電容器的耐壓值應(yīng)大于 （ 4）整流二極管的選擇 對(duì)于半波整流濾波電路： 0 ， 21 對(duì)于全波或橋式整流電容濾波電路： 0/2 ，橋式整流 2 全波整流 由圖 見(jiàn)，加上電容濾波，流過(guò)整流管的電流變成脈沖電流，由于電源接通的瞬間，電容相當(dāng)于短路，有一個(gè)很大的沖擊電流流過(guò)二極管，其瞬間值可以是正常工作時(shí)的好幾倍，故在選擇整流 管最大允許的正向平均電流時(shí)，應(yīng)留有充分的裕量，一般選 （ 2 3） 壓電路 集成三端穩(wěn)壓器具有體積小，外圍元件少，調(diào)整簡(jiǎn)單，使用方便且性能好，穩(wěn)定性高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 常見(jiàn)的有固定式和可調(diào)式兩類集成三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部多以串聯(lián)型穩(wěn)壓電源為主，還有適當(dāng)?shù)倪^(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)電路。一般固定式較便宜，可調(diào)式較貴，性能也好些，功率相對(duì)也較大。故本次設(shè)計(jì)采用 固定式三端穩(wěn)壓器。 主要有 7800 系列（輸出正電壓）和 7900 系列（輸出負(fù)電壓）。后兩位 數(shù)字通常表示輸出電壓的大小。圖 外形圖和電路符號(hào)。加散熱片后允許功耗達(dá)到 通型穩(wěn)壓器最大輸出電流為 1. 5A。 圖 固定式集成三端穩(wěn)壓器外形及電路符號(hào) 1. 基本應(yīng)用電路 圖 示為基本應(yīng)用電路。具體型號(hào)應(yīng)根據(jù)輸出電壓大小和極性選擇。 O 間的差壓，即 |（ 35） V。圖中 于抑制芯片自激，應(yīng)盡量靠近穩(wěn)壓器管腳； 于限制芯片高頻帶寬，減小高頻噪聲。如果對(duì)輸出要求 22 高，還應(yīng)接 10 F 以上的電解電 容作濾波用。 圖 固定式三端穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路 2. 擴(kuò)展應(yīng)用電路 圖 正負(fù)電壓輸出型穩(wěn)壓電路。圖 a）、（ b）是輸出電壓擴(kuò)展電路的兩種類型。 圖 負(fù)輸出穩(wěn)壓電路 圖 出電壓擴(kuò)展電路 第四章 制作與 檢測(cè) 23 裝與檢查 對(duì)電路進(jìn)行組裝：按照自己設(shè)計(jì)的電路，在在通用板上焊接。焊接完畢后，應(yīng)對(duì)照電路圖仔細(xì)檢 查，看是否有錯(cuò)接、漏接、虛焊的現(xiàn)象。對(duì)安裝完成的電路板的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，以便提供調(diào)整電路的依據(jù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整和測(cè)量，使電路的性能達(dá)到要求。 安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝是特別要注意電解電容、集成芯片等主要器件的引腳和極性，不能接錯(cuò)。從輸入級(jí)開(kāi)始向后級(jí)安裝。 開(kāi)始安裝穩(wěn)壓電源，檢查萬(wàn)能板內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確定其內(nèi)部的電氣連接屬性 1) 檢查元器件看是否有損壞，或者不符合規(guī)格的，要及時(shí)更換。 2) 安裝一個(gè)元器件，先要用 尖嘴鉗將其引腳成型，然后用鑷子把引腳放入孔內(nèi)高度要適中，符合電氣標(biāo)準(zhǔn)完畢后， 要用萬(wàn)用表測(cè)量元 器件引腳和電路板之間是否接觸良好，然后再安裝下一個(gè)元器件。 3) 對(duì)于導(dǎo)線要用 斜口鉗切成適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，然后成型安裝 安裝時(shí)必須采用絕緣良好的絕緣導(dǎo)線 ,在畫連線的時(shí)候要取好元件與元件的距離 4) 應(yīng)避免元器件損壞的發(fā)生，插元器件時(shí)候要垂直插拔以免行成不必要的損壞。 一最后結(jié)果沒(méi)有出來(lái)的原因主要有以下情況： 布線錯(cuò)誤等） 電路出現(xiàn)險(xiǎn)象等） 要指數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）和集成元件本身出現(xiàn)故障。 二檢查故障的方法主要有以下 一些： 由于在實(shí)驗(yàn)中大部分故障都是由于布線錯(cuò)誤引起的，因此，在故障發(fā)生時(shí)，復(fù)查電路連線為排除故障的有效方法。應(yīng)著重注意：有無(wú) 24 漏線、錯(cuò)線，導(dǎo)線與插孔接觸是否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。 用萬(wàn)用表直接測(cè)量各集成塊的 是否加上電源電壓；輸入信號(hào)，時(shí)鐘脈沖等是否加到實(shí)驗(yàn)電路上，觀察輸出端有無(wú)反應(yīng)。重復(fù)測(cè)試觀察故障現(xiàn)象，然后對(duì)某一故障狀態(tài)，用萬(wàn)用表測(cè)試各輸入 /輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。 在電路的每一級(jí)輸 入端加上特定信號(hào)，觀察該級(jí)輸出響應(yīng)，從而確定該級(jí)是否有故障，必要時(shí)可以切斷周圍連線，避免相互影響。 在電路的輸入端加上特定信號(hào)，按照信號(hào)流向逐線檢查是否有響應(yīng)和是否正確，必要時(shí)可多次輸入不同信號(hào)。 對(duì)于多輸入端器件，如有多余端則可調(diào)換另一輸入端試用。必要時(shí)可更換器件，以檢查器件功能不正常所引起的故障。 焊接技術(shù) 結(jié)合萬(wàn)能板的結(jié)構(gòu)原理合理安排集成塊和元器件的位置，為了美觀大方要求各元件盡可能的保持在同一條直線上； 合理布局，安裝前要對(duì)整機(jī)線路進(jìn)行合理布局，一般按照電路 的順序一級(jí)一級(jí)地布線，連線盡可能短。 從整個(gè)板來(lái)說(shuō)是否美觀好看，關(guān)鍵是導(dǎo)線的布置，所以布線要注意整齊，集成塊相鄰管腳之間盡量不布線。這樣便于調(diào)整與測(cè)試工作的順利進(jìn)行。 注意： 安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝是特別要注意電解電容、集成芯片等主要器件的引腳和極性，不能插錯(cuò)。從輸入級(jí)開(kāi)始向后級(jí)安 25 裝。 穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試 一、 電路的調(diào)試與檢測(cè) 1) 靜態(tài)調(diào)試 當(dāng)連好電路板的線路時(shí)，先不要急著通電，而因該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)： A、對(duì)照原理圖，用萬(wàn)用表一一檢查線路的各個(gè)接口是否接通 ，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時(shí)改好電路連線。 B、對(duì)照原理圖，檢查各元件是否接正確。 2) 動(dòng)態(tài)調(diào)試 接通 220V 的電源，用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，得到正電源輸出電壓為 +電源輸出電壓為 3) 技術(shù)指標(biāo)測(cè)量及誤差分析 二、 技術(shù)指標(biāo)測(cè)量 、測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)，先調(diào)節(jié)自藕變壓器使輸入的電壓增加 10%，即42V, 測(cè)量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 調(diào)節(jié)自藕變壓器使輸入減少 10%，即 98, 測(cè)量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 然后測(cè)量出20V 時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 則穩(wěn)壓系數(shù) O=198242220 1 輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試 測(cè)試電路如圖 26 圖 穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的測(cè)試電路 測(cè)試過(guò)程是：先調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加 10%，即 42V，測(cè)量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓減少 10%，即 98V，測(cè)量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 后再測(cè)出 20O，則穩(wěn)壓系數(shù) O） /（ i） =220/（ 242（ 根據(jù)上述測(cè)量方法，可對(duì)正負(fù)雙電源進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下： 當(dāng) 98得數(shù)據(jù)為： ， 42得數(shù)據(jù)為： 20得數(shù)據(jù)為： 以上所測(cè)數(shù)據(jù)，可得穩(wěn)壓系數(shù)為： =（ /（ i） =220/（ 242（ / =（ （ i） = 3）輸出電阻的測(cè)量 按圖 示連接電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓 201 ，在不接負(fù)載 測(cè)出開(kāi)路電壓 時(shí) ，然后接上負(fù)載 27 測(cè)出輸出電壓 輸出電流 輸出電阻為： 0210200 0 = （ 4）紋波電壓的測(cè)試 用示波器觀察 峰峰值，（此時(shí) Y 通道輸入信號(hào)采用交流耦合測(cè)量 值（約 4 誤差分析 1）、誤差計(jì)算 +（ (）、誤差原因 綜合分析可以知道在測(cè)試電路的過(guò)程中可能帶來(lái)的誤差因素有 : a)元件本身存在誤差； b)焊接時(shí)，焊接點(diǎn)存在微小電阻； c)萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差； d)測(cè)量方法造成的人為誤差。 28