[畢業(yè)設(shè)計精品]設(shè)計一個能輸出±12V±9V±5V的直流穩(wěn)壓電源

1、目錄第1章 緒論 5 1.1 直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展51.2 直流電源的作用51.3 直流電源對大學(xué)生的意義 7 1.4 設(shè)計思路7第2章 設(shè)計目的及其設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo) 82.1 設(shè)計目的 82.2 設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo) 8第3章 理論分析931 電源原理構(gòu)成93.2 理論分析11第4章 具體設(shè)計內(nèi)容緒論 124.1 電源電路原理框圖 1242 單元電路設(shè)計134.2.1 電源變壓器134.2.2 整流電路 134.2.3 濾波電路141) 電容濾波電路152) 電感濾波電路164.2.4 集成穩(wěn)壓器164.3 元件的選定17431 參數(shù)計算說明 174.3.2 元件選擇緒論 181）、變壓器的選

2、擇182）、整流管及濾波電容的選擇183）、集成穩(wěn)壓器的選擇194.4 電路設(shè)計圖194.5 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)20第5章 電路的調(diào)試與檢測 225.1 靜態(tài)調(diào)試225.2 動態(tài)調(diào)試225.2.1 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)的測試225.2.2 誤差分析245.3 調(diào)試注意事項 24第6章 結(jié)論26第7章 心得體會 26參考文獻(xiàn) 28附錄a 元件清單 29第1章 緒論1.1直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展1955年美國的科學(xué)家羅那（g.h.royer）首先研制成功了利用磁芯的飽和來進(jìn)行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術(shù)的各種形式不斷地被研制和涌現(xiàn)出來，從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋

3、轉(zhuǎn)和機械振子示換流設(shè)備。由于晶體管直流變換器中的功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當(dāng)時被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備。由于那時的微電子設(shè)備及技術(shù)十分落后，不能制作出耐壓高、開關(guān)速度較高、功率較大的晶體管，所以這個時期的直流變換器只能采用低電壓輸入，并且轉(zhuǎn)換的速度也不能太高。60年代，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，高反壓的晶體管出現(xiàn)了，從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要工頻變壓器降壓了，從而極大地擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻降壓變壓器的開關(guān)電源。省掉了工頻變壓器，又使開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量

4、大為減小，開關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。70年代以后，與這種技術(shù)有關(guān)的高頻，高反壓的功率晶體管、高頻電容、開關(guān)二極管、開關(guān)變壓器的鐵芯等元件也不斷地研制和生產(chǎn)出來，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速的發(fā)展，并且被廣泛地應(yīng)用于電子計算機、通信、航天、彩色電視機等領(lǐng)域，從而使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源的佼佼者。 1.2 直流電源的作用：九洲電氣powerleadertm系列高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)適用于大型發(fā)電廠、水電廠、超高壓變電站、無人值守變電站作為控制、信號、保護(hù)、自動重合閘操作、事故照明、直流油泵、，各種直流操作機構(gòu)的分合閘，二次回路的儀表，自動化裝置的控制交流不

5、停電電源等用電裝置的直流供電電源。powerleadertm系列高頻開關(guān)直流電源的單線原理：gzd（w）型高頻開關(guān)直流電源由充電屏、饋線屏、蓄電池及直流電壓變換器四個單元組成。充電機屏由若干電源模塊和微機監(jiān)控系統(tǒng)組成，單柜（屏）最大配置160a，若需要更大的輸出電流可實現(xiàn)多機柜（屏）并聯(lián)。饋線屏配有微機絕緣在線監(jiān)察裝置，當(dāng)某一饋出支路發(fā)生接地事故時可顯示出某地支路編號及接地電阻。電池屏內(nèi)可選配微機蓄電池巡檢裝置，隨時對蓄電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。直流電壓變送器可采用高頻直流變送器，當(dāng)合閘母線在180-300v電壓變動時控制線母線的輸出電壓都能牢牢地穩(wěn)定在220v。高頻開關(guān)直流電源模塊的基本原理： po

6、werleadertm系列高頻開關(guān)直流電源采用了全橋移相式脈寬調(diào)制軟開關(guān)控制技術(shù)，使得模塊效率進(jìn)一步提高，諧波減小。高頻開關(guān)直流電源模塊采用三相三線380vac平衡輸入，無相序要求，無中線電流損耗，在交流輸入端，采用先進(jìn)的尖峰抑制器件及emi濾波電路。高頻開關(guān)直流電源由全橋整流電路將三相交流電整流為直流，經(jīng)無源功率因數(shù)校正（pfc）后，再由dc/dc高頻變換電路把所得的直流電逆變成穩(wěn)定可控的直流電輸出。高頻開關(guān)直流電源脈寬調(diào)制電路（pwm）及軟開關(guān)諧振回路根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的變化，自動調(diào)節(jié)高頻開關(guān)的脈沖寬度和移相角，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩(wěn)定。jz-22010d系列電力高頻開關(guān)電

7、源既可單機工作完成各種基本功能，又可并聯(lián)組合工作，并具有良好的并機均流效果。高頻開關(guān)直流電源通過與微機連接，可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)四遙功能。高頻開關(guān)直流電源具備完善的保護(hù)功能，保證模塊或模塊組獨立運行和微機監(jiān)控下系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。高頻開關(guān)直流電源模塊采用總線采樣主、從均流控制方式。在并機運行時，高頻開關(guān)直流電源模塊組中能自動選出一臺主模塊，將分流器采集到的電流、電壓等外部參數(shù)進(jìn)行處理，集中控制每一臺模塊的輸出電壓、電流。從而，即使在小電流時，也能得到較好的均流效果。1.3 直流電源對大學(xué)生的意義 作為大學(xué)生的我們，在很多制作過程之中很多東西都需要用一些特定的直流穩(wěn)壓電源作為驅(qū)動裝置。因此

8、，直流穩(wěn)壓電源對我們而言都是一個非常常見而且必需的器件，以故自己便選擇制作直流穩(wěn)壓電源裝置。而且，在我們剛接觸的課程設(shè)計之中，電源的制作相對簡單些，也為我們以后制作實物做個鋪墊。同時，也為我們今后制作培養(yǎng)興趣，不至于很討厭甚至于害怕。1.4 設(shè)計思路直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大小；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時，電壓回到正常值所需時間。直流穩(wěn)壓電源課程

9、設(shè)計綜合了模擬電路中的許多理論知識，它使理論知識得到了更好的鞏固，并使理論知識與實際問題相聯(lián)系。其中主要用到的基礎(chǔ)知識有橋式整流電路的工作原理和應(yīng)用，半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用，濾波電容的分析方法和應(yīng)用，集成穩(wěn)壓器的性能與作用等。在設(shè)計的過程中還涉及到了應(yīng)用protel99制作原理圖和pcb板的一些基礎(chǔ)知識。對于綜合運用所學(xué)過的知識有一定的幫助。本課程設(shè)計的編寫是以實驗研究為主線，以科學(xué)實驗研究所運用的實驗技術(shù)為主要內(nèi)容，按照實驗是什么，為什么，干什么，怎么干的邏輯思維體系和實驗的構(gòu)成要素（主體，手段，對象和目的）為教材內(nèi)容展開。在加強學(xué)生基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的同時，還要加強實驗技術(shù)的訓(xùn)練。實踐動手能力和課堂

10、理論知識是相輔相成的。將理論知識、課題內(nèi)容的作業(yè)、討論與技能訓(xùn)練相結(jié)合，融為一體，使能力培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)過程 。通過本課題的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生掌握電子技術(shù)的科學(xué)實驗規(guī)律，實驗技術(shù)，測量技術(shù)等實驗研究方法，使其具有獨立實驗研究的能力，以便在未來的工作中開拓創(chuàng)新。第2章 設(shè)計目的及其設(shè)計要求與技術(shù)指標(biāo)2.1設(shè)計目的1）學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法；2）研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案；3）掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測試方法；2.2 設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)1）技術(shù)指標(biāo)：要求電源輸出電壓為12v（或9v /5v），輸入電壓為交流220v，最大輸出電流為iomax=500ma，紋波電壓vop-p5mv，穩(wěn)壓系數(shù)

11、sr5%。2）設(shè)計基本要求：（1） 設(shè)計一個能輸出12v/9v/5v的直流穩(wěn)壓電源；（2） 擬定設(shè)計步驟和測試方案； （3） 根據(jù)設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計好電路，選好元件及參數(shù)；（4） 要求繪出原理圖，并用protel畫出印制板圖； （5） 在萬能板或面包板或pcb板上制作一臺直流穩(wěn)壓電源；（6） 測量直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻；（7） 測量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)、紋波電壓；（8） 撰寫設(shè)計報告。電源變壓器 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖21 電源的原理過程圖第3章 理論分析31 電源原理構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源主要由變壓器,濾波電路,穩(wěn)壓電路決定，采用不同的濾波電路、穩(wěn)壓電路可以設(shè)計出不同的設(shè)計方案。其原理圖大致

12、可以以如下圖31來表示：電源變壓器 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖31 電源的原理過程圖原理可用四個過程來表示：1） 變壓過程：為了得到輸出電壓的額定范圍, 此過程主要是由變壓器來完成。所以,變壓器的主要作用是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)為所需的交流電壓,同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。根據(jù)電壓器的原副級的電壓比的原理公式有 ： v1:v2=n:1 公式 （31）其中，v1為電源的輸入端輸入的交流電壓，v2為變壓后的變壓器的輸出端的輸出電壓，n為變壓器原副級線圈匝數(shù)比。此過程本實驗采用n=18,故v1:v2=18,故v2=12.222） 整流過程：整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。本過程主要是利用二極

13、管的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)的，一次二極管是本過程的關(guān)鍵元件。根據(jù)二極管的數(shù)量及連接方式可以形成以下幾種電路：單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本實驗為了使整理效果更佳采用電橋全波整流連接方式。本過程主要是用這集成整流橋?qū)崿F(xiàn)。3） 濾波過程:濾波電路用于濾去整流輸出電壓的紋波，一般由電抗元件組成，濾波電路可分為電容濾波電路和電壓電路。由于電抗元件具有儲能作用，并聯(lián)的電容器c在電源供給的電壓升高時，能將部分能量儲存起來，二檔電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容c具有平波作用與負(fù)載串聯(lián)的電感l(wèi)，當(dāng)電源供給的電流增加時，它能把能量存儲起來，而當(dāng)電流減小時，又把磁場能量釋放出來，使負(fù)載

14、電流比較平滑，即電感l(wèi)也有平波作用。本試驗將采用并聯(lián)電容的方式來做濾波電路。4） 穩(wěn)壓過程：穩(wěn)壓過程能夠比較方便的實現(xiàn)電壓的相對穩(wěn)定，當(dāng)一個電壓變化時可以使其輸出電壓保持相對的穩(wěn)定，此過程主要是由三段集成穩(wěn)壓管實現(xiàn)。穩(wěn)壓器選擇，我們選擇了集成電路，又根據(jù)任務(wù)書中的提示，選擇了三端輸出集成穩(wěn)壓芯片cw7812、cw7809、cw7805和cw7912、cw7908、cw7905。其方框圖分別如下圖所示。 1 輸入端 78- 793 2 3 輸出端 輸入端 輸出端 2 公共端 1 公共端 圖32 78系列實物圖 圖33 79系列實物圖根據(jù)電源的構(gòu)造，可以將電源分為三類電源：簡單并聯(lián)型穩(wěn)壓電源、輸出

15、可調(diào)開關(guān)電源、輸出可調(diào)開關(guān)電源。方案一：簡單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動態(tài)特性好，電路簡單，并具有自動保護(hù)功能；負(fù)載短路時調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大，因此在本實驗中此方案不適合。方案二：輸出可調(diào)的開關(guān)電源開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實現(xiàn)短路保護(hù)與過流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計繁瑣，在低輸出電壓時開關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度極差，因此在本實驗中此方案不適合。方案三：由固定式三端穩(wěn)壓器（78*、79*）組成固定式三端穩(wěn)壓器（78*、79*）輸出腳v0、輸入腳v

16、i和接地腳gnd組成，它的穩(wěn)壓值分別為+12v、+9v、5v和-12v、-9v、-5v，它屬于cw78*和cw79*系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步濾波，輸出端接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路比較穩(wěn)定。根據(jù)實驗設(shè)計要求及元件的便捷性及精確性，本實驗采用方案三。3.2 理論分析任務(wù)書要求輸入220v的交流電，輸出為12v（或9v /5v）的穩(wěn)壓直流電，則首先應(yīng)該進(jìn)行降壓處理，然后要對降壓后的交流電進(jìn)行整流，再其次是對含有交流成分的脈動直流電進(jìn)行濾波處理，最后對直流點進(jìn)行最后的穩(wěn)壓處理。電源的原理可以分為以下四個階段：降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。（一）降壓的過程，直接選用實物降壓器進(jìn)行降壓，并

17、且要根據(jù)電路中所需的合適電壓適當(dāng)選擇降壓器，具體情況根據(jù)實際需求而定。在此次我們選用的是12v變壓器。（二）整流過程，自然而然選擇了優(yōu)點突出的橋式整流電路，在此采用整流橋，連接方法此不做說明，在以后的原理圖中將做詳細(xì)的說明。 （三）濾波過程，我用電容濾波電路來實現(xiàn)，它的方法是在橋式整流電路輸出端并聯(lián)一個較大的電容c來構(gòu)成一個電容濾波電路。（四）穩(wěn)壓器選擇，我們選擇了集成穩(wěn)壓芯片，又根據(jù)任務(wù)書中的提示，選擇了三端輸出集成穩(wěn)壓器cw7812、cw7809、cw7805和cw7912、cw7908、cw7905。另外，由于擔(dān)心電壓源的短路情況的發(fā)生，我設(shè)計了在穩(wěn)壓芯片上并聯(lián)一個二極管的方法，以應(yīng)付短

18、路情況，起到過載保護(hù)的作用。第4章 具體設(shè)計內(nèi)容4.1 電源電路原理框圖直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器t、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖4-1所示。各部分的作用：圖4-1 直流穩(wěn)壓電源基本框圖(1)變壓器:一般的電子設(shè)備所需的直流電壓與交流電網(wǎng)提供的220v電壓相差較大,為了得到輸出電壓的額定范圍,就需要將電網(wǎng)轉(zhuǎn)換到合適的數(shù)值。此次課程設(shè)計本人選擇了原副線圈比為18：1的變壓器，使得輸出電壓約為12v。所以,變壓器的主要作用是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)為所需的交流電壓,同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用，有效地避免了因為直接接觸高電壓而造成的傷害。(2)整流電路:利用單向?qū)щ娖骷O管將交流電

19、壓轉(zhuǎn)換成脈動的直流電壓，本次設(shè)計采用整流橋2cw10，整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為比較穩(wěn)定的直流電壓，達(dá)到一個初步將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的效果。(3)濾波電路: 利用儲能元件電容把脈動直流電轉(zhuǎn)換成比較平坦的直流電。此次設(shè)計總共用了2200uf、470uf、0.1uf電容分別為2個、6個、8個，以此獲得相對平坦的直流電。(4)穩(wěn)壓電路:盡管經(jīng)過整流濾波后的電壓接近于直流電壓,但其電壓的穩(wěn)定性很差,它受溫度,負(fù)載,電網(wǎng)電壓波動等因素的影響很大,因此,還必須有穩(wěn)壓電路以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。本次課程設(shè)計采用78系列和79系列的穩(wěn)壓片來達(dá)到比較好的穩(wěn)壓效果。42 單元電路設(shè)計4.2.1 電源變壓器電源變壓

20、器有很多種：有降壓的、有升壓的，在這次的設(shè)計中選用的是降壓變壓器，它的作用是將來自電網(wǎng)的220v交流電壓u1變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷簎2。變壓器副邊與原邊的功率比為 = p2/ p1 (4-1)u1：u2=220：12=18：1 (42)其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率副邊功率效率0.60.70.80.85 因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。4.2.2 整流電路整流電路將交流電壓ui變換成脈動的直流電壓。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率整流電路中（1

21、kw以下），常用的整流電路有全波整流（圖4-2）、橋式整流(圖4-3)等。這里采用單相橋式整流電路，采用2cw10整流橋。 圖4-2 全波整流電路 4-3 橋式整流電路 整流元件參數(shù)的計算負(fù)載中的平均值vl vl=0.9v2 (4-3)每只整流二極管承受的最大反向電壓vrm vrm=v2 (4-4)通過每只二極管的平均電流id id=0.5il=0.45v2/rl (4-5)4.2.3 濾波電路從上面的分析可以看出，整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠(yuǎn)。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和rc濾波等。(1)電容濾波電路

22、電容濾波的原理：電容是一個能儲存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓uc=q/c。在電容量不變時，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時間常數(shù)。時間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量。 圖4-4 電容濾波電路 v1 v2 圖4-5 示波器所示電容濾波電路部分波形圖3-2-3和圖3-2-4分別是橋式整流電容濾波電路和它的部分波形。這里假設(shè)t0時，電容器c已經(jīng)充電到交流電壓v2的最大值（如波形圖所示）。由于電容的儲能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動成分降低輸出電壓的平均值增大。當(dāng)c值一定,rl=時,vlo=1.4v2

23、(4-6)當(dāng)c=0時,即無電容時,vlo=0.9v2 (4-7)由于電容的儲能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動成分降低輸出電壓的平均值增大。電容放電的時間=rlc越大,放電過程越慢，輸出電壓中脈動（紋波）成分越少，濾波效果越好。一般取（35）t/2，t為電源交流電壓的周期。(2)電感濾波電路電感濾波電路利用電感器兩端的電流不能突變的特點，把電感器與負(fù)載串聯(lián)起來，以達(dá)到使輸出電流平滑的目的。從能量的觀點看，當(dāng)電源提供的電流增大（由電源電壓增加引起）時,電感器l把能量存儲起來；而當(dāng)電流減小時，又把能量釋放出來，使負(fù)載電流平滑，所以電感l(wèi)有平波作用。 圖4-6 電感濾波電路 t 圖4-7 電感濾波電

24、路波形 圖3-2-5和圖3-2-6分別為橋式整流電感濾波電路和它的部分波形.它的優(yōu)點是整流二極管的導(dǎo)電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。缺點是存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾,一般只適應(yīng)于低電壓、大電流的場合。4.2.4集成穩(wěn)壓器常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器具有體積小、性能穩(wěn)定、價格便宜等優(yōu)點，本設(shè)計采用三端固定式穩(wěn)壓器。其通用產(chǎn)品有cw7800系列（正電源）和cw7900系列（負(fù)電源）。輸出電壓由具體型號中的后兩個數(shù)字代表，選有5v，9v，12v三個擋次。其額定輸出電流以78或（79）后面所加字母來區(qū)分。l表示0.1a，m表示0.5a，無字母表示1.

25、5a。如cw7805表示輸出電壓為+5v，額定輸出電流為1.5a。圖4-8為cw78xx和cw79xx系列塑料封裝三端集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列，其是集成穩(wěn)壓器的核心部分。 78系列引腳圖 79系列引腳圖圖4-8 三端集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列 其典型應(yīng)用電路如3-2-8示。 圖4-9 穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路 電路中接入電容用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振接電容能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。d是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時，給輸出電容器一個放電的通路，防止電容兩端電壓作用于調(diào)整管的pn結(jié)，造成調(diào)整管pn結(jié)擊穿而損壞。4.3 元

26、件的選定431 參數(shù)計算說明穩(wěn)壓電源的設(shè)計，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓uo、輸出電流io、輸出紋波電壓uop-p等性能指標(biāo)要求，正確地確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。 穩(wěn)壓電源的設(shè)計可以分為以下三個步驟：1. 根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓uo、最大輸出電流iomax，確定穩(wěn)壓器的型號及電路形式。最終選定220v輸入，輸出值為12v的三相變壓器。其標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓為12v，最大電流輸出為15/12=1.25a。2. 根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓，確定電源變壓器副邊電壓u2的有效值u2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流i0max，確定流過電源變壓器副邊的電流i2

27、和電源變壓器副邊的功率p2；根據(jù)p2，從表1查出變壓器的效率=0.7，從而確定電源變壓器原邊的功率p1。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇電源變壓器。3. 確定整流二極管的正向平均電流id、整流二極管的最大反向電壓和濾波電容的電容值和耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇整流二極管和濾波電容。4.3.2 元件選擇（1）、變壓器的選擇變壓器的副邊的輸出電壓v2與穩(wěn)壓器輸入電壓vi的關(guān)系vi=（1.11.2）v2的關(guān)系。v2的值不能取大，v2越大，穩(wěn)壓器的壓差越大，功耗也就越大。一般取v2vimax/1.1，i2iomax。取v2=15v。變壓器副邊電流： ，取，則變壓器副邊輸出功率，由表1知變壓器的效率，所以變

28、壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為的變壓器。本實驗電壓源輸出為15v。（2）、整流管及濾波電容的選擇由于，。而整流二極管1n4001的極限參數(shù)為，額定工作電流。滿足要求，所以整流二極管選用1n4001。根據(jù)公式 sv=（vo/vo）/（vi/vi） (4-8)可得： (4-9)濾波電容： (4-10)把參數(shù)ui，vop-p和sr代入式中，求出c。從濾波效果看，濾波電容c容量大些好，但太大將使電源體積增大，成本提高。通常都選用電解電容，所以選用2200uf電解電容。電容的耐壓要大于，故濾波電容c取容量為，耐壓為的電解電容。（3）集成穩(wěn)壓器的選擇 采用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器cw7812（正電

29、源）和cw791（負(fù)電源）。cw7812輸出為+12v，cw7912輸出為-12v。c2、c3和c5、c6分別采用0.33uf和0.1uf的電容。c7、c8采用220uf的電解電容。4.4 電路設(shè)計圖根據(jù)以上理論分析及實驗設(shè)計要求，可設(shè)計電路圖如圖4-4-1所示。圖4-10 固定輸出集成直流穩(wěn)壓雙電源電路411 生成的pcb圖4.5 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo) 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是規(guī)格指標(biāo)，用來表示穩(wěn)壓電源的規(guī)格，包括輸入電壓、輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出功率及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）

30、、紋波電壓（紋波系數(shù)）及溫度系數(shù)。1、穩(wěn)壓系數(shù)sr:又稱電壓調(diào)整特性。其定義為在負(fù)載不變時，穩(wěn)壓電路的輸出電壓相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比，即 sr=(vo/vo)/io|io=0100% (4-11)sr越小，輸出電壓越穩(wěn)定。2、電壓調(diào)整率sv：一般指vi/vi=10%時的sr.3、電流調(diào)整率si:當(dāng)輸出電流從0變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化量，即 si=(vo/vo)/io|vi=0100% (4-12)該指標(biāo)反映了負(fù)載變化對輸出電壓穩(wěn)定性的影響。4、輸出電阻ro:其定義為輸入電壓vi不變時，輸出電壓變化量與負(fù)載電流變化量之比，即 ro=|vo/io|vi=0 (4-13)

31、ro越小，當(dāng)負(fù)載電流變化時，在內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降越小，輸出電壓越穩(wěn)定，表示帶負(fù)載能力越強。5、紋波抑制比sr:其定義為輸入電壓交流紋波峰峰值uip_p與輸出電壓交流紋波峰峰值uop_p之比的分貝數(shù)，即 sr=20lg(vip_p/vop_p)db (4-14)該指標(biāo)反映穩(wěn)壓電路輸入電壓ui中含有紋波電壓的有效值經(jīng)穩(wěn)壓后減小的程度。sr越大uop_p表示越小。第5章 電路的調(diào)試與檢測5.1 靜態(tài)調(diào)試當(dāng)連好電路板的線路時，先不要急著通電，而因該從以下幾個方面進(jìn)行檢測：a、對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個接口是否接通，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時改好電路連線。b、對照原理圖，檢

32、查各元件是否接正確。5.2 動態(tài)調(diào)試5.2.1 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)的測試(1)輸出電壓的測量接通220v 交流電，用萬用表測量各端輸出電壓值并將所測值記于表51中表51 電壓源輸出端的測量值理論值/v測量值/v誤差理論值/v測量值/v誤差1211.950.41%-12-12.05-0.41%99.00%-9-9.12-1.33%55.08-1.60%-5-5.08-1.60%根據(jù)計算誤差公式： =(理論值-測量值)*100%/理論值 （51）(2)內(nèi)阻的測量在輸入交流為220v，分別測得負(fù)載電流為0及最大值時的vo，即用開短路法可測得電源內(nèi)阻。測得數(shù)據(jù)如下：ia+=0.25a， vo+=11.

33、95via-=0.24a， vo-=11.84v 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得電源內(nèi)阻為：r+=vo+ia+ =11.95v/0.25a = 47.80r-=vo-ia- =11.84v/0.24a = 49.33(3)穩(wěn)壓系數(shù)的測量穩(wěn)壓系數(shù)是指在負(fù)載電流i0、環(huán)境溫度t不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即穩(wěn)壓系數(shù) sv=（vo/vo）/（vi/vi） io=常數(shù)，t=常數(shù) （52）sv的測量電路如圖5-1所示： 圖5-1 sv的測量電路根據(jù)上述測量方法，可對正負(fù)雙電源進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)如下：當(dāng)vi=242v時，測得數(shù)據(jù)為：vo2+=12.12v， vo2-=12.15v當(dāng)vi=22

34、0v時，測得數(shù)據(jù)為：vo+=12.10v， vo-=12.13v由以上所測數(shù)據(jù)，可得穩(wěn)壓系數(shù)為： sv + =（vo+/vo+）/（vi/vi） 0.008368sv - =（vo-/vo-）/（vi/vi） =220/（242-198）（vo1-vo2-）/vo- 0.008298 (4)紋波電壓指疊加在v0上的交流分量,一般為毫伏級可將其放大后用示波器觀測其峰峰值vop-p .也可以用交流電壓表測量其有效值vo.由于紋波電壓不是正弦波所以用有效值衡量有一定的誤差.測得:vop-p在幾毫伏左右。5.2.2 誤差分析(1)誤差計算對于輸出端電壓的測定及其與理論值的比較誤差對正輸出誤差：1=0.41% 2=0.00% 3=-1.60%故正輸出的誤差：=（1+2+3）