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1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 專業(yè)、學(xué)號(hào) 授課班號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 穩(wěn)壓器部分關(guān)鍵字: 12V穩(wěn)壓器的基本原理 原理圖及PCB板圖 焊接與調(diào)試 心得體會(huì)摘要:這篇報(bào)告的主要內(nèi)容是關(guān)于12V穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)。首先通過老師給的原理圖設(shè)計(jì)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(jìn),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(diào)試觀察結(jié)果是否與預(yù)期一樣。報(bào)告的其他內(nèi)容還有通過這次的課程設(shè)計(jì)自己的收獲及心得體會(huì),還有元件清單等。目錄1 設(shè)計(jì)目的要求與指標(biāo)-11.1設(shè)計(jì)目的-11.2 設(shè)計(jì)要求與指標(biāo)-
2、12 總體設(shè)計(jì)框圖-1 2.1 總體模塊簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)-23.1 三端穩(wěn)壓器模塊的實(shí)現(xiàn)-23.2 電壓比較器模塊的實(shí)現(xiàn)-33.3 繼電器模塊的實(shí)現(xiàn)-33.4 整合后的原理圖-33.5 PCB板圖-44 總結(jié)-54.1 遇到的問題-54.2 解決方法-54.3 心得體會(huì)-55 參考文獻(xiàn)-66 附錄-6 1 設(shè)計(jì)目的、要求與指標(biāo)1.1 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方法以備以后學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)了解和掌握穩(wěn)壓器的原理及電路,培養(yǎng)良好的電路設(shè)計(jì)的素質(zhì),動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。1.2 設(shè)計(jì)要求與指標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)小功率降壓(12VDC)穩(wěn)壓器,實(shí)現(xiàn)功能:當(dāng)輸入電壓小于12VDC時(shí),輸入電壓與輸出電壓相同,即直通,當(dāng)輸入電壓大于12V時(shí),輸出電壓應(yīng)不大于12VDC,輸入電壓范圍是(6-20VDC),適用于負(fù)載變化且需要穩(wěn)壓的場(chǎng)合。2 總體設(shè)計(jì)框圖2.1 總體模塊簡(jiǎn)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(gè):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(fù)責(zé)當(dāng)輸入電壓大于12V時(shí)的穩(wěn)壓使其不超過規(guī)定的電壓值,在本設(shè)計(jì)電路中要求不超過12V,
4、所以可以調(diào)節(jié)相應(yīng)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(duì)應(yīng)的高低電平來驅(qū)動(dòng)繼電器模塊,其中一個(gè)輸入端固定,另外一個(gè)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(fù)則是這兩個(gè)輸入的差。繼電器模塊主要負(fù)責(zé)輸出的切換,當(dāng)輸入電壓的大于12V時(shí)將輸出切換到三端穩(wěn)壓器的輸出端,即整個(gè)電路的輸出結(jié)果就是三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電壓值。當(dāng)輸入電壓值小于12V時(shí),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(gè)三端可調(diào)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(gè)電位器,可以通過調(diào)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(gè)輸入端,一個(gè)為正,一個(gè)為負(fù),而它的輸出端則是正極減負(fù)極,在該設(shè)計(jì)電路中將負(fù)極的輸入由一個(gè)穩(wěn)壓二極管固定在5V左右,而正極的輸入則由一個(gè)電位器來控制,如果正極輸入大于負(fù)極輸入,則輸出為正電平,可以驅(qū)動(dòng)繼電器工作,如正極輸入小于負(fù)極輸入,則輸出為負(fù)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(duì)來說比較簡(jiǎn)單,只是一個(gè)繼電器,主要工作是如何正確接線使當(dāng)電壓比較器來驅(qū)動(dòng)時(shí)恰好輸出預(yù)期結(jié)果。當(dāng)接入的是正電平時(shí)繼電器工作,接入是負(fù)電平時(shí)繼電器不工作。3 各模塊功能的實(shí)現(xiàn)3.1 三端穩(wěn)壓器模塊的實(shí)現(xiàn)根據(jù)上面講的模塊原理可以比較容易的實(shí)現(xiàn)該模塊,在Vin端接入輸入電壓,在Vout端和GND端接入一個(gè)電位器和一個(gè)電阻,它們的關(guān)系是串聯(lián),再在這兩端并聯(lián)一個(gè)電容,則此模塊就可以實(shí)現(xiàn)了,該模塊的電路圖見下圖。3.2 電壓比較器模塊的實(shí)現(xiàn)該模塊實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)來說比較復(fù)雜,因?yàn)橐拥碾娮桦娙葺^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?yàn)樵谶@個(gè)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(gè)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(jiǎn)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(gè)電路的關(guān)鍵,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(dá)到所需條件,只要繼電器的輸入電壓足夠12V它就將開關(guān)吸過來而導(dǎo)通從317輸出的電壓,而不足12V時(shí)則只能將此時(shí)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(dāng)正輸入端口的輸入電壓比負(fù)輸入端口端口的電壓大時(shí),輸出為高電平,反之則是低電平,而負(fù)輸入端口的輸入已被一個(gè)5V左右的穩(wěn)壓管所控制,所以它的輸入電壓是個(gè)定值,只要通過滑動(dòng)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(gè)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(duì)應(yīng)的PCB板圖了,見下圖:4 總結(jié)4.1 遇到的問題 總的來說在這個(gè)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)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(xué)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(duì)應(yīng)的電路作用也是不一樣的,所以還要分析在這個(gè)電路中到底應(yīng)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(shí)驗(yàn)室的同學(xué)幫忙才泡好的,在焊的過程中還有一點(diǎn)問題就是三極管的各個(gè)極如何區(qū)分,最后的一點(diǎn)問題是調(diào)節(jié)兩個(gè)電位器來滿足題目要求,也是一個(gè)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(xì)的資料,只要細(xì)心找一定會(huì)找到想要的。由于自己對(duì)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(gè)過程中學(xué)到
10、很多東西。最后一點(diǎn)是在焊板子和調(diào)試的過程中遇到的問題,由于自己犯的錯(cuò)誤自己很難找出來,所以在這個(gè)部分就是一個(gè)找不出來調(diào)不出來的就讓隊(duì)友來調(diào),這樣效率大大增加。4.3 心得體會(huì)在設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)常會(huì)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(shí)際接上電路,總是實(shí)現(xiàn)不了,因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我覺得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng),由于課本上的知識(shí)太多,平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我們了解了很多元件的功能,并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí),有時(shí)問題老是弄不懂,做完課程設(shè)計(jì),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(shí)看課本,這次看了,下次就忘了,通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。在焊接電路板時(shí),依照電路圖把各個(gè)線路連接起來,但是由于線路一多經(jīng)常會(huì)把線路接錯(cuò)這樣就會(huì)給調(diào)試階段帶來很多麻煩。所以認(rèn)真細(xì)致的接線是整個(gè)焊板過程的關(guān)鍵,焊接點(diǎn)上的金屬圓盤不能承受長時(shí)間的熱量,否則將被焊掉使這個(gè)焊點(diǎn)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(shí)間把握很重要,時(shí)間短了則熱量不夠無法融化焊絲,而時(shí)間長了則焊錫太多影響焊點(diǎn)周圍,同時(shí)也不美觀。在調(diào)試時(shí)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(fù)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(xué)的器件也在不停的因此燒壞,所以要注意這點(diǎn)。在這次課程設(shè)計(jì)中我體會(huì)到了一種與書本上不一樣的感覺,把理論變?yōu)閷?shí)踐的過程中注定會(huì)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(gè)解決,在解決問題的過程中我也得到了提高,這樣的實(shí)踐過程讓我對(duì)書本上所學(xué)的知識(shí)有了更深的理解,對(duì)所用器件有了豐富的認(rèn)知,這樣記憶會(huì)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(shè)計(jì)中團(tuán)隊(duì)合作也是一個(gè)值得我們注重的,在未來工作中,我們周圍必然會(huì)與別人合作,所以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)是重要的,與隊(duì)友協(xié)調(diào)工作是提高效率的最好方法。5 參考文獻(xiàn)1 康華光等,電子技術(shù)基礎(chǔ)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(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量總數(shù)量單價(jià)(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(dǎo)線卷序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量總
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