穩(wěn)壓器課程設計

1、課程設計報告題 目 電子技術課程設計 專業(yè)、學號 授課班號 學生姓名 指導教師 完成時間 穩(wěn)壓器部分關鍵字： 12V穩(wěn)壓器的基本原理 原理圖及PCB板圖 焊接與調試 心得體會摘要：這篇報告的主要內(nèi)容是關于12V穩(wěn)壓器的設計。首先通過老師給的原理圖設計出自己的原理圖，再通過仿真軟件看電路是否正確有那些地方需要改進，從而確定最終的原理圖。然后用PROTEL軟件畫出PCB板圖，通過打印和泡板得到板子最后的。最后正確焊接各元器件及調試觀察結果是否與預期一樣。報告的其他內(nèi)容還有通過這次的課程設計自己的收獲及心得體會，還有元件清單等。目錄1 設計目的要求與指標-11.1設計目的-11.2 設計要求與指標-

2、12 總體設計框圖-1 2.1 總體模塊簡述-1 2.2 三端穩(wěn)壓器模塊-2 2.3 電壓比較器模塊-2 2.4 繼電器模塊-23 各模塊功能的實現(xiàn)-23.1 三端穩(wěn)壓器模塊的實現(xiàn)-23.2 電壓比較器模塊的實現(xiàn)-33.3 繼電器模塊的實現(xiàn)-33.4 整合后的原理圖-33.5 PCB板圖-44 總結-54.1 遇到的問題-54.2 解決方法-54.3 心得體會-55 參考文獻-66 附錄-6 1 設計目的、要求與指標1.1 設計目的 穩(wěn)壓器是一種很常見的電路元件，所以很有必要去研究它的工作原理和設計方法以備以后學習與使用。再者由于我們接觸的電路電壓不是很大所以主要以小功率的穩(wěn)壓器為主，我們要通

3、過這次課程設計了解和掌握穩(wěn)壓器的原理及電路，培養(yǎng)良好的電路設計的素質，動手能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。1.2 設計要求與指標 設計一個小功率降壓（12VDC）穩(wěn)壓器，實現(xiàn)功能：當輸入電壓小于12VDC時，輸入電壓與輸出電壓相同，即直通，當輸入電壓大于12V時，輸出電壓應不大于12VDC，輸入電壓范圍是（6-20VDC），適用于負載變化且需要穩(wěn)壓的場合。2 總體設計框圖2.1 總體模塊簡述 通過分析與討論，可以知道穩(wěn)壓器的基本模塊有以下三個：三端穩(wěn)壓塊模塊、電壓比較器模塊、繼電器模塊。其中三端穩(wěn)壓器模塊主要負責當輸入電壓大于12V時的穩(wěn)壓使其不超過規(guī)定的電壓值，在本設計電路中要求不超過12V，

4、所以可以調節(jié)相應電阻來控制三端穩(wěn)壓器的輸出即穩(wěn)壓后的電壓值。電壓比較器模塊的主要作用是通過輸入電壓的大小產(chǎn)生相對應的高低電平來驅動繼電器模塊，其中一個輸入端固定，另外一個輸入端接電位器后接入，所以可以通過電位器的分壓作用來控制這一輸入端，而輸出端電平的正負則是這兩個輸入的差。繼電器模塊主要負責輸出的切換，當輸入電壓的大于12V時將輸出切換到三端穩(wěn)壓器的輸出端，即整個電路的輸出結果就是三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電壓值。當輸入電壓值小于12V時，這切換到直接輸出，即輸入電壓沒經(jīng)過三端穩(wěn)壓器二直接輸出?？傮w框圖為：繼電器電壓比較器三端穩(wěn)壓器輸入輸出 2.2 三端穩(wěn)壓器模塊 該模塊的重要組成部分是LM317芯

5、片，它是一個三端可調正穩(wěn)壓器集成電路。顧名思義，它的作用就是穩(wěn)壓，它的輸入端為Vin,輸出端為Vout,輸出端的電壓由輸出端Vout和GND端中接的電阻來控制，所以這兩段中要接入一個電位器，可以通過調節(jié)阻值來控制輸出電壓。LM317的圖片見下圖。 2.3 電壓比較器模塊 該模塊的主要部分是芯片LM393，其作用是電壓比較器，它有兩個輸入端，一個為正，一個為負，而它的輸出端則是正極減負極，在該設計電路中將負極的輸入由一個穩(wěn)壓二極管固定在5V左右，而正極的輸入則由一個電位器來控制，如果正極輸入大于負極輸入，則輸出為正電平，可以驅動繼電器工作，如正極輸入小于負極輸入，則輸出為負電平，繼電器無法工作。

6、LM393圖片見下圖。 2.4 繼電器模塊 該模塊相對來說比較簡單，只是一個繼電器，主要工作是如何正確接線使當電壓比較器來驅動時恰好輸出預期結果。當接入的是正電平時繼電器工作，接入是負電平時繼電器不工作。3 各模塊功能的實現(xiàn)3.1 三端穩(wěn)壓器模塊的實現(xiàn)根據(jù)上面講的模塊原理可以比較容易的實現(xiàn)該模塊，在Vin端接入輸入電壓，在Vout端和GND端接入一個電位器和一個電阻，它們的關系是串聯(lián)，再在這兩端并聯(lián)一個電容，則此模塊就可以實現(xiàn)了，該模塊的電路圖見下圖。3.2 電壓比較器模塊的實現(xiàn)該模塊實現(xiàn)起來相對來說比較復雜，因為要接的電阻電容較多，所以可以參考老師給的原理電路圖，見下圖。3.3 繼電器模塊

7、同上面說的，該模塊的主要工作是如何正確接電路，其他的就沒什么了，因為在這個模塊中既沒有電阻也沒有電容，電路圖見下圖。3.4 整合后的原理圖將上述三個模塊整合在一起就可以得到穩(wěn)壓器的完整電路原理圖了，再將其簡化美化，可以得到如下圖的電路圖。將其原理講述如下：要想得到穩(wěn)定的12V電壓則317芯片是這個電路的關鍵，通過調節(jié)滑動變阻器的阻值可以控制輸出端的電壓大小，而此電路的邊界條件是12V，需要區(qū)分12V上下的不同電路，則是由繼電器來控制，從而將兩種情況分為兩條支路以達到所需條件，只要繼電器的輸入電壓足夠12V它就將開關吸過來而導通從317輸出的電壓，而不足12V時則只能將此時的電壓直接輸出，繼電器

8、的控制是由LM393比較器的輸出電壓來控制的，比較器輸出高電平則繼電器工作，反之則不工作，比較器的工作原理是當正輸入端口的輸入電壓比負輸入端口端口的電壓大時，輸出為高電平，反之則是低電平，而負輸入端口的輸入已被一個5V左右的穩(wěn)壓管所控制，所以它的輸入電壓是個定值，只要通過滑動變阻器來改變正輸入端口的輸入電壓，就能控制輸出電平。這就是整個電路的原理。3.5 PCB板圖 在PROTEL軟件上畫出穩(wěn)壓器的原理圖，就可以畫出其對應的PCB板圖了，見下圖：4 總結4.1 遇到的問題 總的來說在這個穩(wěn)壓器的設計上遇到的問題還是很多的，最主要的問題就是老師給的元器件沒見過也沒學過，所以要自己從網(wǎng)上或者圖書館

9、去找資料，尤其是LM393，它的接法有很多種，而每種接法對應的電路作用也是不一樣的，所以還要分析在這個電路中到底應該用哪種接法。每種芯片的作用，引腳圖，接法就這樣我們搞懂了，但后面的泡板子這些由于我是第一次接觸所以弄得很爛，靠在實驗室的同學幫忙才泡好的，在焊的過程中還有一點問題就是三極管的各個極如何區(qū)分，最后的一點問題是調節(jié)兩個電位器來滿足題目要求，也是一個比較繁瑣的過程。4.2 解決方法 在芯片方面，我們主要的方法就是上網(wǎng)查資料，網(wǎng)上有很多芯片詳細的資料，只要細心找一定會找到想要的。由于自己對用PROTEL畫PCB板和泡板子不是很熟悉。所以在這一部分主要是靠朋友幫忙，而自己也在這個過程中學到

10、很多東西。最后一點是在焊板子和調試的過程中遇到的問題，由于自己犯的錯誤自己很難找出來，所以在這個部分就是一個找不出來調不出來的就讓隊友來調，這樣效率大大增加。4.3 心得體會在設計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我覺得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題

11、就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。在焊接電路板時，依照電路圖把各個線路連接起來，但是由于線路一多經(jīng)常會把線路接錯這樣就會給調試階段帶來很多麻煩。所以認真細致的接線是整個焊板過程的關鍵，焊接點上的金屬圓盤不能承受長時間的熱量，否則將被焊掉使這個焊點無法再繼續(xù)正常焊接，焊接也有它的的技巧，焊絲與電焊接觸的時間把握很重要，時間短了則熱量不夠無法融化焊絲，而時間長了則焊錫太多影響焊點周圍，同時也不美觀。在調試時也要注意器件的特性，比如最大的工作電壓或者器件是否已經(jīng)滿負荷了，最重要的是要小心供電不能超過器件的

12、最大輸入電壓，否則很容易將器件燒壞，周圍很多同學的器件也在不停的因此燒壞，所以要注意這點。在這次課程設計中我體會到了一種與書本上不一樣的感覺，把理論變?yōu)閷嵺`的過程中注定會遇到很多問題，只是在這些問題中我們不斷的去探索去分析研究，把他們逐個解決，在解決問題的過程中我也得到了提高，這樣的實踐過程讓我對書本上所學的知識有了更深的理解，對所用器件有了豐富的認知，這樣記憶會更加深刻，以后再碰到同樣的器件就可以直接上手了。課程設計中團隊合作也是一個值得我們注重的，在未來工作中，我們周圍必然會與別人合作，所以培養(yǎng)團隊合作意識是重要的，與隊友協(xié)調工作是提高效率的最好方法。5 參考文獻1 康華光等，電子技術基礎模擬部分（第五版），高等教育出版社，2006年1月第5版P454頁2  cc031211090094，百度文庫，2011年7月6日6 附錄附錄1 元器件清單：序號名稱型號單位數(shù)量總數(shù)量單價（元）1比較器393只12繼電器DC12V（T73）只13電阻10K只14電阻4.7K只45電阻240只16二極管4007只27三極管9013只18穩(wěn)壓管5.1V/1W只198腳插座只110電容1F只211電位器10K只112電位器200K只113三端穩(wěn)壓塊317只114排針只115線路板塊116焊錫卷17導線卷序號名稱型號單位數(shù)量總