設計制作一串聯(lián)型連續(xù)可調直流穩(wěn)壓正電源電路

數(shù)字電子技術課程設計報告 第 1 頁 欽欽 州州 學學 院院 數(shù)字電子技術課程設計報告數(shù)字電子技術課程設計報告 課題名稱：課題名稱：設計制作一串聯(lián)型連續(xù)可調直流穩(wěn)壓正電源電路 院院 系系 物理與電子科學學院 專專 業(yè)業(yè) 電子信息工程 學學 生生 班班 級級 電信本 121 姓姓 名名 梁 * 指導教師姓名指導教師姓名 梁韶華、 梁維源、朱劍鋒 2015 年 7 月 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 2 頁 模擬電子技術課程設計任務書模擬電子技術課程設計任務書 設計題目：設計制作一串聯(lián)型連續(xù)可調直流穩(wěn)壓正電源電路 設 計 任 務 設計任務和要求 輸出直流電壓 1.510V 可調； 輸出電流 IOm=300mA；（有電流擴展功能） 穩(wěn)壓系數(shù) Sr0.05； 具有過流保護功能。 設 計 要 求 1.調研、查找并收集資料。 2.總體設計。 3.硬件設計:：用 A4 紙畫出硬件的接線圖。 4.撰寫設計說明書（字數(shù)約 2500 字左右） 。 5.參考資料目錄 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 3 頁 目目 錄錄 摘要 前言 第一章 設計任務與方案 第二章 設計電路圖 第三章 原件及其介紹 第四章 設計原理及參數(shù)計算 第五章 實驗仿真結果 第六章 實驗結果及其分析 第七章 實驗結論及其體會 附表 元件清單 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 4 頁 摘摘 要要 隨著生活的各式各樣，我們生活所需要的產(chǎn)品的品種也越來越多，其中絕 大多數(shù)產(chǎn)品為電子產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品工作時所需要的電源電壓也不同，因而對 電源的性能和參數(shù)要求也不同。 目前，各種直流電源產(chǎn)品充斥著市場，電源技術已經(jīng)比較成熟。然而，基 于成本的考慮，對于電源性能要求不是很高的場合，可采用帶有過流保護的集 成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。 本次設計的題目為設計一串聯(lián)型可調直流穩(wěn)壓正電源：先是經(jīng)過家用交流 電源流過變壓器得到一個大約十五伏的電壓 U1，然后 U1經(jīng)過一個橋堆進行整流 在橋堆的輸出端加兩個電容 C1、C2進行濾波，濾波后再通過 LM317（具體參數(shù) 參照手冊）輸出300mA 的電流。在 LM317 的輸出端加一個電阻 R2，調整端加一 個電位器 RP1，這樣輸出的電壓就可以在 1.510V 范圍內可調。 經(jīng)過自己對試驗原理的全面貫徹，以及相關技術的掌握，和反復的調試， 經(jīng)過自己的不斷的努力，老師的耐心的指導，終于把這個串聯(lián)型兩路輸出直流 穩(wěn)壓輸出正電源電路。 關鍵詞：兩路 固定 可調 直流穩(wěn)壓電源 前前 言言 隨著社會的發(fā)展，科學技術的不斷進步，對電子產(chǎn)品的性能要求也更高。 我們做為 21 世紀的一名學電子的大學生，不僅要將理論知識學會，更應該將其 應用與我們的日常生活中去，使理論與實踐很好的結合起來。電子課程設計是 電子技術學習中的一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，能夠真正體現(xiàn)我們是否完全吸收 了所學的知識。 在電子市場，各種各樣的串聯(lián)穩(wěn)壓電源琳瑯滿目，但大多數(shù)成本都不低， 基于成本考慮，我們可以應用所學的知識自己設計一個簡單的電路。大部分電 壓都是正電源，而人們的需求也日益豐富，所以直流穩(wěn)壓負電源也越來越多。 尤其是在學校，我們所用的許多電源都是自己學校設計的，電壓大概在 120 之間可調。 雖然現(xiàn)在的電源很普遍，技術也很成熟，但其中的電路設計分析的思路仍 值得我們去學習和研究。又因為其簡單、易做、易設計。對材料無特別要求的 特點。使得直流穩(wěn)壓電源的設計能廣泛應用與課程設計中。 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 5 頁 第一章第一章 設計任務與設計方案設計任務與設計方案 設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路 一、設計任務與要求一、設計任務與要求 （1）輸出直流電壓 1.510V 可調； （2）輸出電流 IOm=300mA； （3）穩(wěn)壓系數(shù) Sr0.05； （4）具有過流保護功能 二、方案設計與論證二、方案設計與論證 直流穩(wěn)壓電源是電子設備能量的提供者，對直流電源要求是：輸出電壓的 幅值穩(wěn)定、平滑、變換頻率高、負載能力強、溫度穩(wěn)定性好。 （1）整流電路：交流電壓轉變成單向脈動直流電 a、半波整流：其原理是利用半導體的導通性組成的各種整流電路。 U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b、橋式整流：然而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓 器副邊電壓下，對二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓 器利用率高、脈動小、見笑了輸出電壓的脈動等優(yōu)點，因此在次設計中我選用 單相橋式整流電路。 （2）濾波電路：經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹?流電源，必須通過濾波電路將交流分量濾掉。盡量保留其輸出中的直流分量， 才能獲得比較平滑的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。 所以可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點，將電 容與負載并聯(lián)，或將電感與負載串聯(lián)就能起來濾波作用。 （3）穩(wěn)壓電路：由于濾波后的直流電壓 Ui 受電網(wǎng)電壓的波動和負載電流變化 的影響（T 的影響）很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負 載一直加上穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進一步穩(wěn)定。 如圖就是由橋堆和電容組成的整流濾波電路 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 6 頁 當交流電電流流過橋堆時，負方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋 堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當這種電流經(jīng)過電容的濾波效 果就形成了較為平滑的直流電流。 第二章第二章 設計電路圖設計電路圖 設計的實驗的路設計的實驗的路 第三章第三章 元件及其介紹元件及其介紹 （1 1）變壓器：）變壓器： 變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線之線圈，并且彼此以電感方式稱合 一起。當一交流電 (具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時，于另一組線圈 中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及 磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱之 為一次電壓.。在二次線圈的 感應電壓可能大于或小于一次電壓，是由 一次線圈與二次線圈間的 匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與 降壓變壓器兩種。 在此次實驗中我們采用降壓變壓器，目的是將 220V 交流電降到我們所需的 的范圍。 （2 2）二極管：）二極管： 型號型號 1N40071N4007 4 個二極管組成整流電路，調整電流方向。在實驗中，我們的設計的是直流 電源，所以我們需對降壓產(chǎn)生的交流進行整流。 （3 3）三端穩(wěn)壓器：）三端穩(wěn)壓器： 型號型號 LM317TLM317T 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓 器，另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同， 均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出 端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣 泛應用。 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 7 頁 （4 4）電容：）電容： 1 1 個個 0.1uF0.1uF 1 1 個個 10uF10uF 1 1 個個 470uF470uF 1 1 個個 2200uF2200uF （5 5）電阻：）電阻： 1 1 個個 220220 1 1 個個 10k10k 電位器電位器 5k5k （6 6）二極管：）二極管：2 2 個個 41484148 （7 7）電源指示燈：）電源指示燈：1 1 個個 LED_REDLED_RED 第四章第四章 設計原理及參數(shù)計算設計原理及參數(shù)計算 一、電路工作原理一、電路工作原理 當 220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時，電流信號經(jīng)過電橋整流時產(chǎn)生 單向脈動電壓，然后再經(jīng)過濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電 壓，最后輸出范圍為 1.510V 的電壓。 二、元件參數(shù)的計算二、元件參數(shù)的計算 電容 C1用于抵消長線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在 1uF 以下，故選 擇 C1為 0.1uF 的電容；電容 C2的選擇，因為 C2為濾波電容，從理論上來講， 濾波電容越大，放電過程越慢， ，平均值越高，故選擇 C2為 2200uF 的電容。電 容 C3改善負載的瞬態(tài)響應，以減小輸出電壓中的紋波，故選擇 C3=10uF 的電容。 C4使輸出電壓平滑穩(wěn)定，故選擇 C4=470uF 的電容。 LM317 三端可調雙電源穩(wěn)壓電路，正輸出電壓是可調的。電路中的 VREF=V31(或 V21)=1.2V，R2=(120240),為保證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定，故 選擇 220。選擇 RP1為 5k，使電壓在 1.510V 之間可調。 第五章第五章 實驗仿真結果實驗仿真結果 用 Proteus 仿真軟件對設計的直流穩(wěn)壓電源進行仿真。 第六章第六章 實驗結果及分析實驗結果及分析 實驗焊接、調試及實驗結果分析實驗焊接、調試及實驗結果分析 按照畫好的電路圖，把元器件放在 PCB 板上進行排版，然后按照元器件從 低到高進行焊接。不能靠板上的線路連接的，用到導線連好，完成一個完整的 數(shù)字電子技術課程設計報告 第 8 頁 電路。然后在實驗室進行調試。 在接入輸入信號好，用萬用表測量輸出數(shù)值其結果如下： 輸入電壓 U=220V f=50Hz 電位器 RP1() 05000 輸出電壓（V） 1.2614.70 在此次設計任務中雖然實驗結果與理想結果有一定的誤差，但是還是滿足 設計任務。在現(xiàn)實生活中，精準的直流電源不可能這么簡單，要是實現(xiàn)更加接 近理想的情況這需要更多的器件，通過復雜的電路來實現(xiàn)。 第七章第七章 實驗結論及體會實驗結論及體會 結論與心得結論與心得 在上了模擬電子技術基礎課程之后，我發(fā)現(xiàn)了許多的問題。發(fā)現(xiàn)自己 對模擬電子這門課還存在很多的不足之處，理論知識的理解不是很深。通過對 該電路的設計、調試，使我學會運用了用選擇器整流二極管、濾波器、濾波電 容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源。 然而在調試過程我們沒有充分的考慮輸入電壓達不到要求，從而導致調試 結果與理論只有一定差距。盲目地從電路中找錯誤，浪費許多時間。這使我懂 得要如何分析錯誤來源，使我更加快速而精準的找出錯誤所在的地方。以后要 自己更加細心。 在這次課設中充分鍛煉了自己的動手能力，熟練掌握了焊接技術。學會了 如何查找資料是自己的設計達到合理的要求，