直流穩(wěn)壓源課程設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在3-9V可調(diào)。 關

2、鍵詞：直流；穩(wěn)壓；變壓 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　DC power supply is generally composed of a transformer, a rectifying filter circuit and a voltage stabilizing circuit. Transformer to p

3、ower AC voltage into a needed for low voltage AC. A rectifier converts the alternating current to direct current. Through the filter, regulator then unstable DC voltage into a stable DC voltage output. This design mainly

4、 adopts DC constitute the integrated voltage stabilizing circuit, through the transformer, rectifier, filter, regulator of 220V alternating curre</p><p>　　Key words: DC voltage; voltage</p><p>&

5、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　一 實驗的目的...................................... 4</p><p>　　二 設計任務與要求…………………………………………… 4</p><p>　　1.1 設計一集成穩(wěn)壓電路要求……………………………………… 4</p><p&

6、gt;　　1.2 通過設計集成直流穩(wěn)壓電源，要求掌握………………………… 4</p><p>　　三 實驗原理及設計方案......................................... 5 </p><p>　　3.1直流穩(wěn)壓電源的基本原理……………………………………………… 5</p><p>　　3.2 設計方案……………………………………

7、………………………… 6</p><p>　　四 單元電路設計與參數(shù)計算......................................7</p><p>　　4.1集成三端穩(wěn)壓器…………………………………………………… 7</p><p>　　4.2選擇電源變壓器…………………………………………………… 7</p><p>

8、;　　4.3選擇整流電路中的二極管……………………………………… 8 </p><p>　　4.4濾波電路中濾波電容的選擇………………………………………… 8</p><p>　　五 總原理圖及元器件清單 ……………………………… 9</p><p>　　5.1總原理圖（簡要說明工作原理）………………………………… 9</p><p&

9、gt;　　5.2 PCB圖………………………………………………………………… 9</p><p>　　5.3元件清單………………………………………………………………… 10</p><p>　　六 安裝與調(diào)試（加仿真） ……………………………………… 10</p><p>　　6.1安裝與調(diào)試（加仿真）………………………………………………… 10</p&

10、gt;<p>　　七 性能測試與分析 ……………………………………… 12</p><p>　　7.1.輸出電壓與最大輸出電流的測試…………………………………… 12</p><p>　　7.2波紋電壓的測試……………………………………………………… 13</p><p>　　7.3穩(wěn)壓系數(shù)的測量…………………………………………………… 14&

11、lt;/p><p>　　八 結論與心得………………………………………………… 15</p><p>　　參考文獻…………………………………………………….</p><p>　　致謝…………………………………………………………….</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　

12、1.1學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)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(diào)試能力。 </p><p>　　1.2 學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。</p><p>　　1.3 培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p>　　二 設計任務與要求</p

13、><p>　　2.1 設計一集成穩(wěn)壓電路要求：</p><p>　?。?）輸出電壓可調(diào)：</p><p>　?。?） 最大輸出電流：</p><p>　?。?）輸出電壓變化量：</p><p><b>　　（4） 穩(wěn)壓系數(shù)：</b></p><p>　　2.2 通過設計集成

14、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)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　(2) 掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術指標的測試方法。</p><p>　　三 實驗原理及設計方案</p><p>　　3.1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理：</p><p>　　

15、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。一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(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

16、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：利用單向導電元件，將50HZ的正弦交流電變換成脈動的直流電。</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>&

17、lt;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，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　　3.2 設計方案：</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

18、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一步的濾波,輸出端也要接電容可以改善負載的瞬間影響,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>&

19、lt;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,過熱保護電路;由一個電阻(R)和一個可變電位器(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&g

20、t;<p>　　四 單元電路設計與參數(shù)計算</p><p>　　4.1 集成三端穩(wěn)壓器</p><p>　　LM317內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(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，過流、過熱保護，調(diào)整管安全工作區(qū)保護，標準三極

21、管封裝。</p><p>　　LM317其特性參數(shù)：</p><p>　　可調(diào)范圍為1.25V-7V</p><p>　　最大輸出點流為1.5A</p><p>　　輸入與輸出工作壓差為：3V-40V。</p><p><b>　　輸出表達式為：</b></p><p>　

22、　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R2短路時，Uo最小，為即1.25V；當R2大于零時，Uo都大于，最大可達37V,如右圖所示。</p><p>　　4.2 選擇電源變壓器</p><p>　　（1）確定副邊電壓U2：</p><p>　　根據(jù)性能指標要求： </p><p><

23、;b>　　又 </b></p><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>

24、;　　（2）確定副邊電流： </p><p><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>　　4.3

25、選擇整流電路中的二極管</p><p><b>　　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>　　查手冊選整流二極管IN4007,其參數(shù)為：反向擊穿電</p><p&g

26、t;<b>　　最大整流電流</b></p><p>　　4.4 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>　　設計要求 </b></p><

27、;p>　　代入上式，則可求得 ；</p><p><b>　?。?）求濾波電容C</b></p><p><b>　　設定</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大于17V

28、.</p><p>　　五 總原理圖及元器件清單</p><p>　　5.1 總原理圖（簡要說明工作原理）、PCB圖</p><p><b>　　5.3 元件清單</b></p><p>　　六 安裝與調(diào)試（加仿真）</p><p>　　6.1 安裝與調(diào)試（加仿真）</p>

29、<p>　　按PCB圖所示，制作好電路板。安裝時，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）。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。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，則說明整流電路沒有接對，此時若接入穩(wěn)壓電路，就會損壞集成穩(wěn)壓器。然后接通電源，調(diào)節(jié)Rw的值，若輸出電壓滿足設計指標，說明穩(wěn)壓電

30、源中各級電路都能正常工作，此時就可以進行各項指標的測試。</p><p>　　電位器RV1取最大時，Uo=8.95V</p><p>　　電位器RV1滑到最小時，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>　　七 性能測試與分析 </p><p>　

31、　7.1 輸出電壓與最大輸出電流的測試</p><p>　　測試電路如圖所示。一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時，其輸出電流Io要小于最大輸出電流Iomax，取Io=0.7A，可算出,工作時上消耗的功率為 故取額定功率為10W，阻值為的電位器。</p><p>　　測試時，先將,交流輸入電壓為220V，用數(shù)字電壓測量的電壓指示Uo。然后慢慢調(diào)小，直到Uo的值下降5%。此時流經(jīng)的電流就是，記下后，

32、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><p>　　Uo下降5%時（8.52V），Io=0.69A</p><p>　　7.2 波紋電壓的測試</p><p>　　用示波器觀察Uo的峰峰值，測量的值（約幾mV）。</p><p><b

33、>　　有示波器得出：</b></p><p>　　7.3 穩(wěn)壓系數(shù)的測量</p><p>　　在Ui=220V時，測出穩(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,測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：</p><p>　　因為在調(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=18

34、4V, Ui=9.84</p><p>　　U1=220V, Ui=11.8V</p><p>　　U1=269V, Ui=14.4V</p><p>　　Ui=12.4V 時，Uo=8.95V</p><p>　　Ui=14.4V 時，Uo=8.96V</p><p>　　Ui=9.84V時， Uo=8.9

35、5V</p><p><b>　　所以，穩(wěn)壓系數(shù)：</b></p><p>　　在允許的誤差范圍內(nèi)，本設計已達到要求。</p><p><b>　　八 結論與心得</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．《模擬電子

36、技術基礎》第三版 胡宴如 耿蘇燕 高等教育出版社</p><p>　　2.《Preteus教程——電子線路設計、制作與仿真》 朱清慧 張鳳蕊 王志奎等 清華大學出版社</p><p>　　3．《 Protel 99SE原理圖與PCB及仿真》 趙慧 車忱 機械工程出版社</p><p><b>　　致 謝</b></p&