直流穩(wěn)壓電源電子技術課程設計報告.doc

1、目錄1。預備知識12。課程設計題目：直流穩(wěn)壓電源的設計（二）13。課程設計目的及基本要求13。1設計目的23.2基本要求24.設計內容提要及說明24。1設計內容24.2設計說明25.原理圖及原理35.1功能模塊電路原理圖35。2原理說明55。2.1電源變壓器55。2。2整流電路65。2.3濾波電路65.2.4穩(wěn)壓電路76。BOM清單77.課程設計中涉及的實驗儀器和工具77.1實驗儀器87。2使用工具128。電路的安裝與調試128.1電路安裝128。2電路調試128。2。1分塊電路調試138.2.2整體電路調試139.結論1310。課程設計心得體會1411.參考文獻151。預備知識 直流穩(wěn)壓電源

2、的設計包括多種步驟,多種方案。在做完成品時還需要精確的組裝、耐心的調試。 在本次設計中，注重對穩(wěn)壓電源各組成部分的工作原理、內部結構的分析，各部分電路組件的選擇.首先明確設計的總體方案：變壓整流濾波穩(wěn)壓. 變壓器在于對其變比的選擇，這需要對整個電路的精確計算；對于整流電路的選擇采用對比分析的方法.加深了解橋式整流電路、半波整流電路、全波整流電路的優(yōu)缺點,綜合其他因素選擇最佳的電路連接方式.在此步驟中，注意對二極管的選擇和保護。濾波電路分為電容濾波和電感濾波。由于電感的匝數(shù)容易引起自感現(xiàn)象，所以本次設計中主要考慮電容濾波電路,必須注意的是電容大小要精確計算;穩(wěn)壓電路的設計主要采用三端集成穩(wěn)壓電路

3、.通過翻閱資料，了解三端集成穩(wěn)壓器的分類,從中選擇正確的型號連入電路。從局部到整體，將各個部分選擇的元件組圖連接，通過集體的公式算出各參數(shù)的值。在完整的電路基礎上，我們可以對其進一步進行研究分流、擴壓、短路保護。這可以使我們深入理解直流穩(wěn)壓電源的構造以及工作原理。2。課程設計題目：直流穩(wěn)壓電源的設計（二） 直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。圖2.1直流穩(wěn)壓電源方框圖 1.電源變壓器：是降壓變壓器,它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 2。

4、整流電路：利用單向導電元件,把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電. 3.濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 4.穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化.3.課程設計目的及基本要求3.1設計目的1學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力。 2學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。 3培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。3。2基本要求1.設計并制作一個連續(xù)可調直流穩(wěn)壓電源,主要技術指標要求： 輸出電壓可

5、調:Uo=+9V+12V 最大輸出電流:Iomax=1A 輸出電壓變化量:Uo15mV 穩(wěn)壓系數(shù)：SV0.0032設計電路結構,選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。3.自擬實驗方法、步驟及數(shù)據表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導教師審核。4。批準后，進實驗室進行組裝、調試，并測試其主要性能參數(shù).4。設計內容提要及說明4。1設計內容1.電路圖設計 （1）確定目標：設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成,各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖. （2）系統(tǒng)分析：根據系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。 (3)參數(shù)選擇：根據系統(tǒng)指標的要求,確定各模塊電路中元件的參數(shù)。 （

6、4)總電路圖:連接各模塊電路。2.電路安裝、調試 （1）自行設計印刷電路板，并焊接。 （2）在每個模塊電路的輸入端加一信號,測試輸出端信號,以驗證每個模塊能否達到所規(guī)定的指標. （3)重點測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)。 （4）將各模塊電路連起來,整機調試,并測量該系統(tǒng)的各項指標.4。2設計說明（1）電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出,首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。 （2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。 (3)脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 (4

7、）濾波后的直流電壓,再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL.5。原理圖及原理5。1功能模塊電路原理圖圖5。1 原理圖圖5。2 PCB圖圖5。3 輔助電路圖圖5。4 實際成果正面元器件圖圖5.5 實際成果反面元器件圖5。2原理說明5.2。1電源變壓器電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為: （51)其中：P2是變壓器副邊的功率,P1是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表5.1所示；表5.1 小型變壓器的效率因此，當算出了副邊功率2P后,就可以根據上表算出原邊功率1P。5.2.2整流電路單

8、相橋式整流電路：使用的整流器件較全波整流時多一倍,整流電壓脈動與全波整流相同,每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高.電路圖如圖所示：圖5。55。2.3濾波電路電容濾波電路：電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，它的負載能力比較差,只是用于負載較輕且變化不大的場合。電路圖如圖所示:圖5。65.2。4穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調式三端穩(wěn)壓器。常用可調式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317)系列，它們的輸出電壓從1.25V37伏可調，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻

9、和一只電位器。其芯片內有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護，最大輸出電流為1。5A。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調節(jié)器,輸出電壓Uo的表達式為： Uo1.25（1R2/R1） （52)式中R1一般取120240歐姆,輸出端與調整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準電壓.6。BOM清單序號名稱單位數(shù)量序號名稱單位數(shù)量1電阻470個59電容104個92IN4007個410電容1000uF個433mm紅led個511電容220uF個44芯片7812片112芯片7912片15芯片7809片113芯片7909片161K電阻個114電位器103個17插針個1815電容100UF個18Ne555片116

10、8腳底座個1表6。17.課程設計中涉及的實驗儀器和工具7。1實驗儀器1。芯片7812圖7.17812是正電源穩(wěn)壓IC，它在電路中的接法如下圖所示：圖7.22。芯片7912圖7.37912是負電源穩(wěn)壓IC，它在電路中的接法如圖所示：圖7.4芯片7809/79097809為正電壓線性穩(wěn)壓器，7909為負電壓線性穩(wěn)壓器.它們的輸出電流為，壓差不大時亦可工作于1。5A的最大輸出電流。輸入電壓不可超過±35V，壓差（輸入電壓輸出電壓）不得低于.輸入端濾波用電解電容的容量由實際電路對交流紋波抑制的要求決定。下圖為7809/7909三端穩(wěn)壓集成塊雙電源穩(wěn)壓(正負9V）的典型電路接法：圖7。5下圖為

11、7812/7912三端穩(wěn)壓集成塊雙電源穩(wěn)壓(正負12V）的典型電路接法：圖7.6NE555的引腳圖及功能(1）NE555引腳圖圖7.7內部電路方框圖NE555引腳功能：Pin 1 （接地) 地線（或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點） 這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出) -當時間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1。7伏的高電位。周期的結束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。Pin 4 （重置) 一個低邏輯電位送至這個腳位

12、時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 （控制） 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下,這輸入能用來改變或調整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。 Pin 7 (放電） -這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力,當輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。Pin 8 (V +） 這是555個計時器IC的正電源電壓端.供應電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)

13、至+16伏特（最大值）. 7.2使用工具1。電烙鐵：電烙鐵是電子制作和電器維修的必備工具，主要用途是焊接元件及導線，按機械結構可分為內熱式電烙鐵和外熱式電烙鐵,按功能可分為焊接用電烙鐵和吸錫用電烙鐵，根據用途不同又分為大功率電烙鐵和小功率電烙鐵. 2。萬用表:萬用表又稱為復用表、多用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的.萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數(shù)字萬用表。是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導體的一些參數(shù)（如）等。3。電

14、路板：電路板的名稱有：線路板，PCB板，鋁基板,高頻板,PCB，超薄線路板，超薄電路板，印刷（銅刻蝕技術）電路板等。電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產和優(yōu)化用電器布局起重要作用。4.交流毫伏表：交流毫伏表，其功能相當于用其它分離元件組成的高精度晶體管毫伏表，對常用實驗電路中的交流輸入波形，可直接計算出其真有效值，并用數(shù)碼顯示.其梢度和性能都優(yōu)于同類產品.而且具有體積小，使用方便等特點.5。三端可調穩(wěn)壓器：一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便,性能穩(wěn)定，價格低廉等

15、優(yōu)點，因而得到廣泛應用。8.電路的安裝與調試8.1電路安裝整流電路的安裝 首先應在變壓器的副邊電壓接入保險絲FU，以防電源輸出端短路損壞變壓器或其他元件，整流濾波電路主要檢查整流二極管是否接反,否則會損壞變壓器。檢查無誤后，通電測試（可用調壓器逐漸將輸入交流電壓升到220V），用滑線變阻器作等效負載，用示波器觀察輸出是否正常.穩(wěn)壓部分的安裝集成穩(wěn)壓器要安裝適當?shù)纳崞?，根據散熱器的安裝的位置決定是否需要集成穩(wěn)壓器與散熱器之間絕緣，輸入端加直流電壓（可用直流電源作輸入，也可用調試好的整流濾波電路作輸入）,滑線變阻器作等效負載，調節(jié)電位器，輸出電壓隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。注意檢查在額定負載

16、電流下的穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況。8.2電路調試 在設計完成直流穩(wěn)壓電源電路之后，我們可在面包板上來對自己設計的電路進行連接與調試。8.2.1分塊電路調試1。變壓器電路的調試。 在所設計的變壓器電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓,輸出端接入一電壓表，觀測輸出端電壓表的讀數(shù)，與理論輸出值(即由輸入電壓作用下的輸出電壓值）進行比較，若兩數(shù)值相等或相近,則所涉及的變壓器單元電路通過測試；否則,需重新對該單元電路進行設計和仿真(在兩數(shù)值差別不大的情況下，也可通過直接改變電路參數(shù)設置來進行優(yōu)化和再設計).直至兩參數(shù)值相等。2.整流電路的調試。 在所設計的整流電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓，在

17、整流電路的輸出端接入一示波器，觀測輸出電壓的波形，與理想波形進行比較，如兩波形相同，則所設計的整流單元電路通過測試；否則，需重新對該單元電路進行設計和調試，直至達到理想波形。3。整流電路的調試。在所設計的整流電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓，在整流電路的輸出端接入一示波器，觀測輸出電壓的波形，與理想波形進行比較，如兩波形相同,則所設計的整流單元電路通過測試;否則，需重新對該單元電路進行設計和調試,直至達到理想波形。4。穩(wěn)壓電路調試。在所設計的穩(wěn)壓電路的輸入端輸入濾波電路的輸出電壓，在穩(wěn)壓電路的輸出端接入一示波器,觀測輸出電壓波形,與理想波形進行比較，如兩波形相同，則所設計的濾波單元電

18、路通過測試；否則，需重新對該單元電路進行設計和調試，直至達到理想波形。8.2。2整體電路調試在單元電路設計完成并通過調試后,就可以進行整體電路的設計和調試了。整體電路的方針必須是在整體電路設計完成并經過初步檢查后方可進行。對所創(chuàng)建的整體電路功能進行測試，包括以下幾項:1.測試直流穩(wěn)壓電源各級電壓，觀察各級電壓的波形.2。驗證直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓功能,測試直流穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓系數(shù)。在整體電路通過調試、優(yōu)化并得到滿意的結果后，此次課程設計的任務就基本完成了。9.結論直流穩(wěn)壓電源在人們的生活和生產中的地位也越來越重要，許多的電子設備對所需的電源也提出了更高的要求。而這其中相當多的電子設備不能直接使用公用電

19、網提供的交流電源, 而是需要穩(wěn)定的直流電源，因此對直流電源的性能、體積、重量等的要求也不斷提高，再加上當今世界能源貧乏，于是對穩(wěn)壓電源的功率損耗也提出了更嚴格的要求；同時,電子設備種類的不斷增加，使得其對直流電源輸出電壓值、電流值的需求也越來越多。 在這次課設中,我們根據直流穩(wěn)壓電源的設計指標要求，按照老師介紹的方法，設計出滿足要求的直流穩(wěn)壓電源。該設計過程包括電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分。在實踐中，很多因素都會引起電源的輸出電壓發(fā)生變化。 實踐中的主要問題就是元件的過流保護。當負載電流過大或電路短路時,可能會燒壞電路板,由此可見，過流保護尤為重要.次電路設計了過流

20、保護裝置，可調節(jié)保護電流值，比傳統(tǒng)保護方式更方便可靠。在電源干路上串一個大功率電阻R1，當電流通過時,R1兩端會產生相應電壓。同時，發(fā)光二極管L1發(fā)亮，指示電路工作在限流狀態(tài)。第二個問題就是斷電保護。在關閉電源的時候，經常會因為電容放電或元器件的影響而產生瞬間放大電流，從而燒壞負載。為避免這種情況，本設計通過二極管的濾波與電阻的降壓作用而有效防止次現(xiàn)象的發(fā)生。 此外,在PCB板的焊接過程中，也出線了很多的問題.首先就是各個元器件的正負極方向沒搞清楚，通過同學的指導終于了解，在焊接過程中，由于事先沒有認真思考如何合理布線，以至于在焊接時既浪分時間又增加了焊接的難度，整個電路板的背面慘不忍睹，還差點由于過于混亂而發(fā)生短路現(xiàn)象.此外，焊接技術也不過關，每一個焊接點都是一大團錫，外形不美觀也焊的不牢靠，還有可能漏電。 通過這次實習，我初步了解了穩(wěn)壓電源類的電路設計思路及方法，對此感觸頗多。這是我們第一次將電路圖實際焊接到電路板上，真正將所學運用到實際中，也更深一步的了解了各種元器件的功能及工作原理,真正做到學以致用。除此之外,我還認識到自己的諸多不足之處，就連二極管的正負都分不清等很白癡的問題，了解到了自己所學知識的局限性，在今后的學習中，不僅要掌握好理論知識，還要多多動手實踐，這樣才能更好的理解和掌握。10。課程設計心得體會通過這學期的課