可調(diào)直流穩(wěn)壓設(shè)計報告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計報告課題名稱直流可變穩(wěn)壓電源的設(shè)計學(xué)院昆明學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及自動化班級機制4班姓名楊志陳明全學(xué)號201104100433201104100401時間2013.7.1-2013.7.10 摘 要采用三端集成mc7815bt正電壓輸出和upc7924負(fù)電壓輸出的可調(diào)式穩(wěn)壓器，輸出電壓在0-15v和0-24v之間連續(xù)可調(diào)電壓供使用，組合形成0-39v之間連續(xù)可調(diào)電壓供功率放大器使用。該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定.結(jié)構(gòu)簡單.電壓、電流指標(biāo)精度高.調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。該三端可調(diào)穩(wěn)壓器的組合的輸出電壓可調(diào)，穩(wěn)輸出紋波小，其輸出電壓為039v連續(xù)可調(diào)，若要達(dá)到穩(wěn)度高，具有過電流保護(hù)則一般調(diào)節(jié)輸出電

2、壓則在030v左右。因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。又因這種穩(wěn)壓器 具有體積小、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，所以得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了三端集成mc7815bt和upc7924為穩(wěn)壓器的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作。關(guān)鍵詞： 三端集成 可調(diào)式 穩(wěn)壓器 直流穩(wěn)壓電源 集成芯片abstractusing integrated three-terminal mc7815bt positive voltage output and upc7924 negative output voltage adjustable voltage regulator, the output voltage from 0 a

3、nd 0 to 24 v to 15 v adjustable voltage for use between combination form between 0-39 v adjustable voltage for use in power amplifier. the regulated power supply with stable performance. the structure is simple, high precision of voltage, current indicators. the advantages of convenient adjustment.t

4、he combination of the adjustable three-terminal voltage regulator of the output voltage is adjustable, stabilizing the output ripple is small, the output voltage of 0 39 v adjustable, if you want to achieve high stability, with over-current protection is generally to adjust the output voltage is abo

5、ut 0 to 30 v. so its good performance and high reliability. and because of this stabilizer has the advantages of small volume, convenient use and low price, so widely used.this paper introduces the integrated three-terminal mc7815bt and upc7924 for voltage regulator adjustable dc regulated power sup

6、ply design and production.keywords: three-terminal integration adjustable voltage regulator dc regulated power supply integrated chips目錄第一章 設(shè)計目的及相關(guān)要求 .11.1 直流可變穩(wěn)壓電源的設(shè)計.11.2 設(shè)計步驟.1第二章 設(shè)計原理分析.22.1 設(shè)計路線.22.2 電路圖設(shè)計方法.2第三章 實驗設(shè)計.33.1 變壓器的選擇.33.2 單向橋式電路.33.3 電容濾波.53.4 穩(wěn)壓電路工作原理.73.5 阻抗的選擇.73.6 電阻r5和r1的選擇.83

7、.7 三端集成穩(wěn)壓器介紹.83.8 實驗設(shè)計基礎(chǔ)電路圖.9第四章 電路測試與數(shù)據(jù)分析. 94.1 注意事項.94.2 測試電路. . . . .104.3 數(shù)據(jù)以及分析. . . . .10第五章 目標(biāo)完成情況. .115.1 設(shè)計任務(wù)與要求完成. .115.2 擴(kuò)展任務(wù)1. . . . .115.3 擴(kuò)展任務(wù)2. . . .12參考文獻(xiàn). . . . .13第一章設(shè)計目的及相關(guān)要求1.1直流可變穩(wěn)壓電源的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)與要求1、用集成芯片制作一個015v的直流電源。2、功率要求15w以上。3、測量直流穩(wěn)壓電源的紋波系數(shù)。4、具有過壓保護(hù)。二、擴(kuò)展功能要求 電源的可調(diào)范圍增至030v 具備過

8、流保護(hù)。1.2設(shè)計步驟1. 確定任務(wù)電子系統(tǒng)開發(fā)過程是以確定系統(tǒng)的功能的技術(shù)指標(biāo)開始的。首先要細(xì)致分析、研究實際問題，明確各項任務(wù)與要求，綜合考慮系統(tǒng)的各種性能，擬定出合理可行的技術(shù)性能指標(biāo)。2. 總體設(shè)計在對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)提出的各項技術(shù)性能指標(biāo)，擬定出一套合理的方案。首先，根據(jù)任務(wù)的繁雜程度和技術(shù)指標(biāo)要求選擇電路。其次，選擇系統(tǒng)中要用到的其它元器件，如顯示器、執(zhí)行機構(gòu)等。3. 硬件設(shè)計硬件設(shè)計是指應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計，包括控制電路、執(zhí)行電路、轉(zhuǎn)換電路、計算電路等等。硬件設(shè)計時，應(yīng)考慮留有充分余量，電路設(shè)計力求正確無誤，因為在系統(tǒng)調(diào)試中不易修改硬件結(jié)構(gòu)。4. 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)

9、調(diào)試是指將設(shè)計好的電路在軟件環(huán)境下仿真和在硬件條件下仿真兩種。利用軟件仿真實現(xiàn)電路原理、電路執(zhí)行方案的驗證，硬件電路調(diào)試的任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件電路故障，包括設(shè)計錯誤和工藝故障 第二章設(shè)計原理分析2.1設(shè)計路線直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備中最基本、最常用的儀器之一。它作為能源，可保證電子設(shè)備的正常運行。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分組成，如圖1圖1 直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)框圖22 電路圖設(shè)計方法（1）確定目標(biāo)：設(shè)計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。（2）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。（3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要

10、求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。（4）總電路圖：連接各模塊電路。（5）將各模塊電路連起來，整機調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項指標(biāo)。（6）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從 0 v起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強的帶負(fù)載能力，需設(shè)計一軟啟動電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。第三章實驗設(shè)計3.1變壓器的選擇 變壓為原來的倍設(shè)計要求綜合已選擇低于的 實際測得21.圖2電源變壓器3.單向橋式電路整流電路的作用電路中用了四個二極管，接成電橋形式，利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正?fù)

11、交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓主要參數(shù)計算a直流電壓uob直流電源ioc波動系數(shù)選管原則 根據(jù)二極管的電流id和二極管所承受的最大反向峰值電壓urm進(jìn)行選擇，即圖3反向單向橋式整流圖4正向單向橋式整流而所選擇的為實際為3.3電容濾波電容濾波工作原理（1）電容濾波電路作用利用電容元件儲能的特性，將整流后輸出的電壓的能量儲存起來，然后緩慢的釋放給負(fù)載。盡可能地將單向脈動電壓中的脈動成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。（2）主要參數(shù)計算 耐壓電流放電時間常數(shù)范圍輸入輸出關(guān)系波動系數(shù)（3）電容濾波電路的特點1電容濾波電路適用于小電流負(fù)載。2電容濾波電路的外特性比較軟。3采用電容濾波

12、時，整流二極管中將流過較大的沖擊電流。必須選用較大容量的整流二極管。4電容濾波后，輸出直流電壓提高了，同時輸出電壓的脈動成分也降低了，而且輸出直流電壓與放電時間常數(shù)有關(guān)rlc，uo=1.4u2，s=0。（4）選電容原則電容放電的時間常數(shù) =rlc 愈大，放電過程愈慢，則輸出電壓愈高，同時脈動成分也愈少，即濾波效果愈好。圖53.4穩(wěn)壓電路工作原理圖6直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路作用使輸出的直流電壓，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。本次課程設(shè)計中，穩(wěn)壓電路選擇用三段集成穩(wěn)壓器mc7815bt和upc7924以及電容組成3.5阻抗的選擇由于在啟動時會產(chǎn)生電壓的大波動，從而損壞電路。所以電路經(jīng)過整

13、流濾波后加入一個接近于的電容，也就是uh的可達(dá)到保護(hù)過電壓的目的。圖73.6電阻r5和r1的選擇假設(shè)我要得到的是p=16w的直流可變電壓源那么由u*i=p u=39.14v 可求得 i=0.408由r=u/i 可求得 r=95.93歐欲使電壓源輸出在0-15之間取那么（）歐可求得r5=36.764歐 選取r1=37歐歐這里選擇r=59歐也就是說將換成歐r5換成37歐的歡動變阻器即可實現(xiàn)功率大于15w 3.7三端集成穩(wěn)壓器介紹隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點，因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分

14、立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。mc7815bt（015v）和upc7924（024）外形及連接圖圖8 mc7815bt外形及連接圖 圖9 upc7924外形圖及連接圖3.8實驗設(shè)計基礎(chǔ)電路圖圖10基礎(chǔ)電路圖第四章電路測試與數(shù)據(jù)分析4.1注意事項（1）在搭接電路時一定要斷開電源，在所有部分搭接完畢確認(rèn)無誤后方能開啟電源。（2）連個四個電解電容的正負(fù)極一定要接對，否則電容將被反向擊穿。（3）電路中所有的的接地端都要共地，時刻觀察電路中的器件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)器件過熱時一要及時關(guān)閉電源使之冷卻。（4）電路經(jīng)初測進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，才能進(jìn)行各項指標(biāo)的測試。4.2測試電路（1）按照圖是電路連接電路圖11 15設(shè)計圖（2）

15、連接好后按照圖中所示連接相應(yīng)電壓表（電表已省去），設(shè)計excel表格并填表圖測試實驗數(shù)據(jù)4.3數(shù)據(jù)以及分析分析(1）內(nèi)阻r1=59歐內(nèi)阻r5=037歐在u3和u4以左通過理論和實測為固定值及時跳動也不會太大起調(diào)節(jié)作用的主要為定值電阻r1和滑動變阻r5(2) 整流之后的v10.9 u大理論值大小，原因是整流堆中的二極管也會產(chǎn)生壓降(3) 濾波后輸出電壓在示波器上顯示波形不夠平滑，脈動系數(shù)較大，原因是濾波電容不夠大(4)加穩(wěn)壓電路后，負(fù)載大小變化時，輸出電壓發(fā)生較小的改變，原因是采用電容濾波，電路外特性不夠硬。 （5）電路始終存在一定誤差，這與實際中的導(dǎo)線，及工作效率有關(guān)是不可避免的。第五章目標(biāo)完

16、成情況5.1設(shè)計任務(wù)與要求完成（1）用集成芯片制作一個015v的直流電源。如圖七設(shè)計已完成（2）要求功率在15w以上 電路設(shè)計以16w為設(shè)計方向所以 完成（3）設(shè)計測量直流穩(wěn)壓電源的紋波系數(shù)，開始時存在波動之后趨于平穩(wěn)也即是直流特性，可觀看如下圖即可 完成（4）具有過壓保護(hù)加入阻抗具體可看3.6即可做到如圖八電壓保護(hù) 可觀看如下圖即可 完成（上部為ac示波下部為dc示波）波紋系數(shù)=400mv（/15v*2）=1.3%圖測試直流穩(wěn)壓情況5.2擴(kuò)展任務(wù)1 電源的可調(diào)范圍增至030v將r1和r5的電阻換成如圖即可 由于存在誤差所以r5應(yīng)該偏大一小點 圖雙量程，電壓圖和5.3擴(kuò)展任務(wù)2 具備過流保護(hù)。由于設(shè)計中和串聯(lián)可達(dá)到電流過大的保護(hù)電流過大造成的線路被毀主要是由于電阻存在跳動大導(dǎo)致的，因此選擇是應(yīng)避