電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)課程名稱 直流穩(wěn)壓電源及充電器專業(yè)班級(jí)電信1403班學(xué)生學(xué)號(hào)2014213940學(xué)生姓名凌志云實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師黃光明實(shí)驗(yàn)課程名稱：電子設(shè)計(jì)1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：ADS06-2型直流穩(wěn)壓電源及充電器設(shè)計(jì)一般晶體管電路都需要直流電源，而且是穩(wěn)定的電源， 才能正常工作，如收音機(jī)，電視機(jī)等。不管是用分立元件組成電路，還是用集成電路，其中都少不了放大信 號(hào)的晶體管。為了保證晶體管能夠保證放大信號(hào)，必須采用穩(wěn)定的直流電源供電， 穩(wěn)定的直流電壓可由干電池或蓄電池獲得，但他們儲(chǔ)蓄電量的能力有限， 不能供應(yīng)電器長(zhǎng)時(shí)間工作。穩(wěn)定的直流電源可由交流電經(jīng)過(guò)降壓，然后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓獲得，這就是常見(jiàn)的穩(wěn)壓 電源，他能供電器

2、長(zhǎng)時(shí)間工作。 本課題主要設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電路以及用這個(gè)電 路對(duì)5號(hào)和7號(hào)電池進(jìn)行充電，以實(shí)現(xiàn)其多功能化。、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源及充電器的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。2. 培養(yǎng)實(shí)踐技能以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)要求：1. 制作一個(gè)連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源及充電器，主要技術(shù)指標(biāo)要求（1）輸出電壓：交流 220V，直流3V, 6V（2）最大輸出電流：500mA（3）電池充電器：左通道（E1,E2）充電電流5060MA（普通充電）；右通道（E3,E4） 充電電流110130mA （快速充電）2. 穩(wěn)壓電源和充電器可同時(shí)使用，但兩者電流之和不能超過(guò)500mA三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)

3、容和原理：1. 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路（1）電網(wǎng)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(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（2） 降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3） 脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾 掉，保留其直流成份。（4） 濾波后的直流電壓， 再通過(guò)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(fù)載 RL。2. 直流穩(wěn)壓電源原理直流穩(wěn)壓電源是一種將 220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出6V、9V的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才

4、能完成，見(jiàn)圖。1ILJ工頻交流脈動(dòng)直流直流直流穩(wěn)壓電源方框圖其中：(1) 電源變壓器：電源變壓器的作用是將220v的交流電壓變換為 9v的交變電壓，以 提供整流濾波電路所需電壓。整流電路由四個(gè)整流二極管按橋式整流方法連接對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行整流。(2) 整流電路：禾U用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)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(wǎng)電壓和負(fù)載 的變化而變化。1) 整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D

5、1、D2導(dǎo)通，D3 D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正 負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻R,且方向是一致的。電路的輸出波形如圖所示。在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)二極管的平1均電流等于輸出電流的平均值的一半，即| f =2 J。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為 2U2(U2是變壓器副邊電壓有效值 )。2) 濾波電路把經(jīng)過(guò)橋式整流電路得到的直流電壓的紋波濾去，但其輸出電流電壓不太穩(wěn)定，內(nèi)阻和紋波較大。C1、C2為濾波電容。如圖所示3) 在設(shè)計(jì)中，由于濾波電路輸出電壓和電流不是太穩(wěn)定，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不

6、能突變的特點(diǎn)將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載 電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后， 直流輸出電壓：I 2U0i=（1.11.2）U 2，直流輸出電流：1。1已口 r （ I 2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)|1.5 2壓電路可以采用復(fù)合管穩(wěn)壓電路。其組成框圖如圖所示取樣電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路是由調(diào)整元件比較放大，基準(zhǔn)電壓和取樣電路 等幾部分組成穩(wěn)壓電路原理圖如圖所示VT1、VT2是復(fù)合管作為電壓調(diào)整管，LED2為發(fā)光二極管同時(shí)又有穩(wěn)壓管的作用，提供基準(zhǔn)電壓，R3是它的限流電阻，它們?cè)谝黄鸾M成穩(wěn)壓電路。電阻R4/R5和R6組成分壓器，其作用是把輸出

7、電壓的變化量取出一部分，加到由VT3組成的放大器的輸入端，所以叫做取樣電路。 VT3是比較放大管，R1是它的集電極負(fù)載電阻，也是VT2的基極偏置電阻，它將基極的取樣電壓與發(fā)射極的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并將其差值進(jìn)行放大。從VT3集電極輸出的信號(hào)直接加到復(fù)合管VT1和VT2的基極。VT3輸出電流控制電壓調(diào)整管c、e極間等效電阻的大小。C1、C2、C3是濾波電容。C2、VT1、VT2、R1又組成有源電子濾波電路。穩(wěn)壓電路的過(guò)程是這樣的：當(dāng)輸出電壓U0上升時(shí)，電路將發(fā)生如下變化：取樣電路從輸出電壓中取樣，使VT3基極電位Ub3上升，因穩(wěn)壓管LED2的作用使VT3發(fā)射極 電位Ue3不變，則VT3發(fā)射結(jié)正反偏

8、置電壓 Ube3上升，使VT3基極電流Ib3增加， VT3集電極電流Ic3增加，流過(guò)R1的電流I增大，R1上壓降增大使復(fù)合管基極電位 Ub1下降，使VT1發(fā)射結(jié)正向偏置電壓Ube1下降，VT1基極電流Ib1下降，使VT1的c、e間等效電阻R增加，VT1的c、e極間電壓Ucel增加，從而輸出電壓 U0下 降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。同理，當(dāng)輸出電壓U0下降時(shí)，有下述變化過(guò)程UOJt Ub3 J T Ube3j Ib3 J Ic3 J Ub1 Ube1 Ib1 f Rf Ucel Jt uof同樣，當(dāng)電網(wǎng)電壓變化使輸出電壓U0變化時(shí)，穩(wěn)壓電路也有上述過(guò)程UOfT Ub3 fT Uc3 J T Ub1 J

9、t UOJ調(diào)節(jié)電路中S1的大小可以改變輸出電壓U0的大小S1fT Ub3 fT Uc3 Jt Ub1 J t U0J當(dāng)放大器的放大倍數(shù)越大時(shí)，輸出電壓的穩(wěn)定度就越高。3 直流穩(wěn)壓電源充電器部分從橋式整流電路輸出的直流經(jīng)過(guò)電阻 R7后，在VT4集電極產(chǎn)生壓降，對(duì)電池進(jìn)行普 充?？斐洳糠衷砼c普充電路原理相同，但由于R9阻值比R7阻值小，而橋式整流電路輸出電壓一定，因此在快充電路產(chǎn)生的電流大。充電器原理圖如圖所示<四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件萬(wàn)用表示波器交流毫伏表 二極管三極管 變壓器電容電阻五、測(cè)試要求1. 測(cè)試并記錄電路中各環(huán)節(jié)的輸出波形。2. 測(cè)量穩(wěn)壓電源輸出電壓的調(diào)整范圍及最大輸出電流。3.

10、 測(cè)量輸出電阻R。4. 測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)。用改變輸入交流電壓的方法，模擬Ui的變化，則可算出穩(wěn)壓系數(shù)Sv。5. 用毫伏表測(cè)量輸出直流電壓中的交流紋波電壓大小，并用示波器觀察，記錄波形。六、數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)測(cè)試表七、焊接電路板及調(diào)試組裝1. 焊接與安裝（1）清查元器件的數(shù)量與質(zhì)量，對(duì)不合格的元件要及時(shí)更換。（2）確定元器件的安裝方式、安裝高度，一般它由該元器件在電路中的作用、印制板與 外殼間的距離以及該器件兩安裝孔之間的距離所決定。（3）進(jìn)行引腳處理，即對(duì)器件的引腳彎曲成形并進(jìn)行燙錫處理。成形時(shí)不能從引腳根部彎曲，盡量把所有字符的器件面置于觀察的位置，字符應(yīng)從左到右（臥式），從上到下（直立式）。（4） 插

11、裝：根據(jù)元件位號(hào)對(duì)號(hào)插裝， 不可插錯(cuò)，對(duì)有極性的元器件， 插孔時(shí)應(yīng)特別小心。（5） 焊接：各焊點(diǎn)加熱時(shí)間及用錫量要適當(dāng)，對(duì)耐熱性差的元器件應(yīng)使用輔助工具散熱。 防止虛焊、錯(cuò)焊，避免因拖錫造成短路。（6）焊后處理：剪去多余引腳線，檢查所有焊點(diǎn)，對(duì)缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，必要時(shí)用無(wú)水酒精 清洗印制板。（7）蓋后蓋上螺釘：蓋后蓋前需要檢查1）所有與面板孔嵌裝的元件是否正確到位；2）變壓器是否座落在安裝槽內(nèi)；3）導(dǎo)線不可緊靠鐵芯；4）是否有導(dǎo)線壓住螺釘孔或散露在蓋外。2. 測(cè)試與調(diào)整總裝完畢，按原理圖及工藝要求檢查整機(jī)安裝情況，著重檢查電源線、變壓器連線、 輸出連線及兩塊印制板的連線是否正確、可靠，連線與印制板

12、相鄰導(dǎo)線及焊點(diǎn)有無(wú)短 路及其他缺陷。一切正常時(shí)用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)得電源插頭二引腳間的電阻大于500 Q以上，即可通電檢測(cè)。（1）測(cè)試1）接通電源，綠色通電指示燈（LED1亮；2）空載電壓：空載時(shí)測(cè)量通過(guò)十字插頭輸出的直流電壓，其值應(yīng)略高于額定電壓；3）輸出極性：撥動(dòng) S2開(kāi)關(guān)，輸出極性應(yīng)相應(yīng)變化；4）負(fù)載能力：當(dāng)負(fù)載電流在額定值150mA左右時(shí)，輸出電壓的誤差小于土 10% 5）過(guò)載保護(hù)：當(dāng)負(fù)載電流增大到一定值時(shí)LED1綠色指示燈逐漸變亮，LED2逐漸變暗，同時(shí)輸出電壓下降。當(dāng)電流增大到500mA左右時(shí)保護(hù)電路起作用，LED1亮，LED2滅。若負(fù)載電流減小則電路恢復(fù)正常；6）充電電流：充電通道內(nèi)

13、不裝電池，置萬(wàn)用表于直流電流檔，當(dāng)正負(fù)表筆分別觸及所測(cè) 通道的正負(fù)極時(shí)（兩節(jié)電池為一組），被測(cè)通道充電指示燈亮，所顯示的電流值即為充電電流值。也可用儀器測(cè)量1、2、3的測(cè)試點(diǎn)。（2）調(diào)整：1）若穩(wěn)壓電源負(fù)載在 150mA時(shí)，輸出電壓誤差大于規(guī)定值的土10%寸，3伏檔更換R4, 6伏檔更換R5,阻值增大電壓升高，阻值減小電壓降低；2）若要改變充電電流值，可更換 R7 （ R9）,阻值增大，充電電流減小。阻值減小，充電 電流增大。八、注意事項(xiàng)1 注意所有與版面孔嵌裝元件的高度與孔的配合（如發(fā)光二極管的圓頂部應(yīng)與面板孔相平，面板與撥動(dòng)開(kāi)關(guān) S1、S2是否靈活到位）；2. VT1、VT2、VT3采用橫

14、裝，焊接時(shí)引腳稍微留長(zhǎng)一些；3. 由于空間不夠， C1、C2、C3臥裝，R4、R7、R9、R11直立裝，其他電阻元件一律臥裝；4整流二極管全部臥裝；5從變壓器及印制板上焊出的引線長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，導(dǎo)線剝頭時(shí)不可傷及銅芯，多股芯線剝頭后銅芯有松散現(xiàn)象，需捻緊以便燙錫，插孔，焊裝；6. 為了便于焊接，可根據(jù)具體情況采用分類(lèi)，分片焊裝；7. 變壓器次級(jí)導(dǎo)線以及負(fù)極板的連接線和電源輸出插座的導(dǎo)線都應(yīng)通過(guò)穿線孔焊在電路板上，負(fù)極電路板和電源輸出電路板的導(dǎo)線也應(yīng)通過(guò)穿線孔再焊在各自的電路板上；&測(cè)試電路時(shí)，必須要保證焊接正確，才能打開(kāi)電源，以防元器件燒壞；9注意三極管的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極管

15、的極性，不應(yīng)反接；10.按照原理圖焊接時(shí)必須要保證可靠接地。附元件清單表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格位號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格位號(hào)數(shù)量1二極管1N4001VD1-66支18負(fù)極彈簧片4個(gè)2三極管9013VT1、32支19主線路板1塊3三極管8050VT21支20負(fù)極線路板1塊4三極管8550VT4、52支21電源插座1塊5發(fā)光二極管3綠色LED1、22支22直流電源插座2、1DC1個(gè)6發(fā)光二極管3紅色LED3 42支23功能指示不干膠2孔1張7電解電容470 卩 F/16VC11支24產(chǎn)品型號(hào)不干膠30 X 461張8電解電容22 卩 F/10VC21支25電源插頭線1m1根9電解電容100 卩 F/10VC31支26十字插頭輸岀線0.8m1根10電阻1 Q、9.1 QR2、R9各1支27短導(dǎo)線10cm6根100QR411電阻330Q、470QR6、R5各1支28熱塑套管2cm2根12電阻15Q、24QR11、R72支29外殼上蓋、下蓋1套13電阻560 QR8、R102支30透明蓋、塑料腰條各1個(gè)14電阻1KQR1、R32支31自攻螺絲 2.5 X 52粒15變壓器220V，5.5WT1支32自攻螺絲 2.5 X 104粒16直腳開(kāi)關(guān)1 X 2、2 X 2S1、S2各1支33自攻螺絲3 X 62粒17正極片4個(gè)34