可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　設(shè)計(jì)課題： 可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)　　號(hào)： </p><p>　　指

2、導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)一集成穩(wěn)壓電路要求：</p><p>　　(1)輸出電壓可調(diào)：</p>&

3、lt;p>　　(2)最大輸出電流： </p><p>　　(3)輸出電壓變化量：</p><p><b>　　(4)穩(wěn)壓系數(shù)： </b></p><p>　　2.通過設(shè)計(jì)集成直流穩(wěn)壓電源，要求掌握：</p><p>　　(1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。</p>&

4、lt;p>　　(2)掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　1.直流穩(wěn)壓電源的基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。一般由電源變壓器、整流濾波電路及

5、穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下：</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變比由變壓器的副邊按確定，變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。</p><p>　　(2)整流電路：利用單向?qū)щ?/p>

6、元件，將50HZ的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。</p><p>　　(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濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 </p><p>　　(4)穩(wěn)壓電路:穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的

7、限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)方案：</b></p><p>　　方案一: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源：</p><p>　　固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo,輸入腳Vi和接地腳GND組成,它的穩(wěn)壓值為+5V,它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器,輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波,輸出端也要接

8、電容可以改善負(fù)載的瞬間影響,此電路的穩(wěn)定性也比較好,只是采用的電容必須要漏電流要小的鉭電容,如果采用電解電容,則電容量要比其它的數(shù)值要增加10倍,但是它不可以調(diào)整輸出的直流電源;所以此方案不易采用.</p><p>　　方案二:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源：</p><p>　　LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓. 不過它只能連續(xù)可調(diào)的正電壓,穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流

9、,過熱保護(hù)電路;由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路,輸出電壓為:Vo=1.25(1+RP/R).</p><p>　　由此可見此穩(wěn)壓器的性能和穩(wěn)壓穩(wěn)定都比上一個(gè)三端穩(wěn)壓電源要好,所以此此方案可選,此電源就選用了LM317三端穩(wěn)壓電源,也就是方案二.</p><p>　　三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　1.集

10、成三端穩(wěn)壓器</b></p><p>　　LM317內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓高得多的紋波抑制比。可調(diào)整輸出電壓低到1.2V，保證1.5A輸出電流，典型線性調(diào)整率0.01%，80dB紋波抑制比，輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)三極管封裝。</p><p>　　LM317其特性參數(shù)：</p>

11、<p>　　可調(diào)范圍為1.25V-7V</p><p>　　最大輸出點(diǎn)流為1.5A</p><p>　　輸入與輸出工作壓差為：3V-40V。</p><p><b>　　輸出表達(dá)式為：</b></p><p>　　其中，是集成穩(wěn)壓器件的輸出電壓，為1.25V。如圖所示，改變R2的值，Uo的值即可改變。當(dāng)R2

12、短路時(shí)，Uo最小，為即1.25V；當(dāng)R2大于零時(shí)，Uo都大于，最大可達(dá)37V,如右圖所示。</p><p><b>　　2.選擇電源變壓器</b></p><p>　　1）確定副邊電壓U2：</p><p>　　根據(jù)性能指標(biāo)要求： </p><p><b>　　又 </b></p>

13、<p><b>　　其中： </b></p><p><b>　　此范圍可任選：</b></p><p><b>　　根據(jù) </b></p><p>　　可得變壓的副邊電壓： </p><p>　　2）確定副邊電流： </p><p>

14、;<b>　　又副邊電流 取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　3)選擇變壓器的功率</p><p><b>　　變壓器的輸出功率：</b></p><p>　　3.選擇整流電路中的二極管</p><p><b&

15、gt;　　變壓器的伏變電壓 </b></p><p>　　橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為：</p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： </p><p>　　查手冊(cè)選整流二極管IN4007,其參數(shù)為：反向擊穿電</p><p><b>　　最大整流電流</b></p>

16、;<p>　　4.濾波電路中濾波電容的選擇</p><p><b>　　求： </b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　　代入上式，則可求得 ；</p><p><

17、;b>　　2）求濾波電容C</b></p><p><b>　　設(shè)定</b></p><p><b>　　所以濾波電容：。</b></p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為,所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V.</p><p>　　四、總原理圖及元器件清單 </p&g

18、t;<p>　　1．總原理圖（簡(jiǎn)要說明工作原理）、PCB圖</p><p><b>　　2．元件清單</b></p><p>　　3.安裝與調(diào)試（加仿真）</p><p>　　按PCB圖所示，制作好電路板。安裝時(shí)，先安裝比較小的原件，所以先安裝整流電路，在安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上電路（電容）。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不

19、要接反。檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用萬用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓Ui的極性，若Ui的極性為負(fù)，則說明整流電路沒有接對(duì)，此時(shí)若接入穩(wěn)壓電路，就會(huì)損壞集成穩(wěn)壓器。然后接通電源，調(diào)節(jié)Rw的值，若輸出電壓滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，說明穩(wěn)壓電源中各級(jí)電路都能正常工作，此時(shí)就可以進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試。</p><p>　　電位器RV1取最大時(shí)，Uo=8.95V</p><p&g

20、t;　　電位器RV1滑到最小時(shí)，Uo=2.94V</p><p>　　電位器在0到1K之間，輸出電壓連續(xù)可調(diào)：約為3V~9V</p><p><b>　　六、性能測(cè)試與分析</b></p><p>　　1.輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試</p><p>　　測(cè)試電路如圖所示。一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，其輸出電流Io要小

21、于最大輸出電流Iomax，取Io=0.7A，可算出,工作時(shí)上消耗的功率為 故取額定功率為10W，阻值為的電位器。</p><p>　　測(cè)試時(shí)，先將,交流輸入電壓為220V，用數(shù)字電壓測(cè)量的電壓指示Uo。然后慢慢調(diào)小，直到Uo的值下降5%。此時(shí)流經(jīng)的電流就是，記下后，要馬上調(diào)大的值，以減小穩(wěn)壓器的功耗。</p><p>　　RV2=20歐姆，Uo=8.95, Io=0.45A</p&g

22、t;<p>　　Uo下降5%時(shí)（8.52V），Io=0.69A</p><p><b>　　2.波紋電壓的測(cè)試</b></p><p>　　用示波器觀察Uo的峰峰值，測(cè)量的值（約幾mV）。</p><p><b>　　有示波器得出：</b></p><p><b>　　3.穩(wěn)

23、壓系數(shù)的測(cè)量</b></p><p>　　在Ui=220V時(shí)，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo,然后調(diào)節(jié)自耦變壓器是輸入電壓Ui=198V,測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：</p><p>　　因?yàn)樵谡{(diào)試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui): U1=184V, Ui=9.84</p><p>　　U1=220V

24、, Ui=11.8V</p><p>　　U1=269V, Ui=14.4V</p><p>　　Ui=12.4V 時(shí)，Uo=8.95V</p><p>　　Ui=14.4V 時(shí)，Uo=8.96V</p><p>　　Ui=9.84V時(shí)， Uo=8.95V</p><p><b>　　所以，穩(wěn)壓系數(shù)

25、：</b></p><p>　　在允許的誤差范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)已達(dá)到要求。</p><p><b>　　七、結(jié)論與心得</b></p><p>　　經(jīng)過一個(gè)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，我還是把我的課程設(shè)計(jì)報(bào)告完成了。通過這一次的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，讓我對(duì)模電知識(shí)更近一步的了解，對(duì)模電課程中直流穩(wěn)壓電源這一章所涉及的部分元件有了一定的認(rèn)識(shí)；掌握了選擇變壓器、整

26、流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，學(xué)會(huì)了用Pretues仿真軟件對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行調(diào)試及各部件主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試。</p><p>　　從選題到畫圖這個(gè)過程并沒有發(fā)費(fèi)我太多的時(shí)間，因?yàn)樯蠈W(xué)期我才學(xué)過Ptotel畫電路板和PCB板，其中老師也教過我們?nèi)绾萎嬙庋b，所以，這個(gè)過程沒有給我造成困難。但是畫PCB板關(guān)系到之后的印版，所以畫PCB板的時(shí)候我特意向在行的同學(xué)尋求幫助，問他們哪些地方需要改進(jìn)的

27、。但任存在不足的是，容值較大的電容與穩(wěn)壓管的距離靠得太近，導(dǎo)致散熱片不能正常接上去，影響了穩(wěn)壓管的散熱。</p><p>　　硬件的制作按流程操作并不是很難，我只用了一個(gè)晚上的時(shí)間，但是由于買不到與仿真等值的元件，難免造成誤差，而且由于仿真軟件本身的原因也可能造成誤差，所以在完成硬件之后，我用萬用表測(cè)得的輸出電壓范圍是4.5V~9.06V，與要求的輸出電壓值有較大的誤差，我又將與變壓器串聯(lián)的電阻換成更小阻值的，之

28、后測(cè)得的輸出電壓為2.71V~9.04V，減少了誤差。</p><p>　　整個(gè)事件過程中最難的要數(shù)調(diào)試了。因?yàn)闆]有示波器，所以除了測(cè)電壓電流用到實(shí)物外，其它參數(shù)設(shè)計(jì)只能用仿真軟件測(cè)得。由于對(duì)仿真軟件使用懂得不多，對(duì)模電知識(shí)學(xué)習(xí)的也不是很透徹，所以有些數(shù)據(jù)的測(cè)試是參考資料測(cè)試的。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)查找資料和綜合應(yīng)用課本理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。啟發(fā)了我

29、，在今后的學(xué)習(xí)過程中不能懶懶散散，學(xué)的要懂不懂，要把課本上的知識(shí)學(xué)精通，同時(shí)也要多學(xué)習(xí)課外知識(shí)來擴(kuò)張自己的知識(shí)面；在計(jì)算和動(dòng)手方面要更加的耐心加細(xì)心，才能把事情做得更好；在生活和學(xué)習(xí)中，要和身邊的人團(tuán)結(jié)互助，能幫的就要盡力幫。</p><p>　　由于能力有限，我的課程設(shè)計(jì)難免有一些誤差和錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)和指正！</p><p><b>　　八、致 謝</b>

30、;</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中感謝老師及同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和指導(dǎo)！</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 王淑娟 蔡惟錚 齊明 高等教育出版社</p><p>　　2.《Preteus教程——電子線路設(shè)計(jì)、制作與仿真》 朱清慧 張鳳蕊 王志