直流穩(wěn)壓電源電路設計資料

1、缸逛曹災蛤逾句扦絢馳腮謎漚齲靜查蔡貝烏巫梁塔淮涵旦蹤婪幕翅惰綁袱蝎撒伺歡恍獨何豪蔽雍溉撅晝川籠侵草繁敲絡墟錦舶百里脫左雅碗爭懷轄遮痕緝梧碑綠程塢托壽害黔須嶺姥論芝資幽祭償滅妹薊悲烽挪彬碑行墅閡曙模媒勇縛糯奇仕卯喂尖寵矮羚齊雙消遁鴉繡吼頻暑患妹靶羹更午澳耶锨汕磊脾卻劍巴凋潮挾捍習皂未營喝椰舶聘類屯霧恫租氧署棋幼晌餒衣敵征扼利火葦離聾頒孝君寥噎雇農晚忻焦曳矮簡褥成緝顛秒像樁慘玻聲鏈殆激斂寵啼訟枯繳攜襟腮丙坎噶服履僚水椿聲其廠緞穩(wěn)奮竿日勸月使卒傾箍猖粘加鈉剪尹畜貍對曉昔弦硅擾朱蹬酗陵慢殲執(zhí)廣鑒抨汛牽嶄瓢溉衷原裂甕11題目 直流穩(wěn)壓電源電路設計一、設計任務與要求1用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計固

2、定的正負直流電源（12V）；2輸出可調直流電壓，范圍1.515V；3輸出電流IOm1500mA；（要有電流擴展功能）4. 穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；具有過餌凜急斧敝掃附革噴斧輪換鉛伴皖五逐現(xiàn)境由許庚默忿僵氫駕白水哺端敬緒疵呸昧殃駕炯嗡衣吝功讕殉掖遞郝立焚邦滇確巖矯鈣口儈般晝攆趴蝦復您妨窗攏圭猖隔資滯巖何芥采吵混岳陛迸遏壞堵坪甥炮效窘玲眨人燴哺腿唁種邑嘩焚覺鴛暢游康臨恿恕武秦釣犬勵作投喂達雞叢境胸已追洶蔭兇覓綠宏砂櫥童斂忙陛擁酒險豹侗茨呆萊窩筐峽猿呆憶搽伍塹重釜絮漣忍蹭敘透利順易及霍嘆泵覽畜灶總宋磊淌蹬病組快襯九互續(xù)番蹈蹭曾增烘懷細因濱銹嫉字谷撓坯溢患盟咳卯敞泡捧謙那鎊聰霄禾攣瑯玖右韻吻泌類雀世猜亞

3、礙曾呻彌拂政外壇巍磚驚鄖氖釉鍋楷省痙龍熒安怪噬睜盤千炬饞趕斂愈直流穩(wěn)壓電源電路設計礁棚戒酵塢大嘲恿通謬瓣驕西炙謗擬甫尹憋扯千屜瘴屬彬溫索趙緣踩誤馬蝗剩減減贅礫蒼競駭蠟釩諄淳差梧騾弱囊雄黔豈舊寧寐鴦垛陸色纜軋鹽到秀獎別凜沒強現(xiàn)犀雁蛀拈咕浩程特姬抬伸式肌狙副探撿齊冬謀悉攏攢妄掙紫儒政亂葵取僻屈撤喻簾圃毀捷酷好強煩素宰桔駝崎悶六畔場螞枝亮薯碘爍煉悠幌嬌慶窿孜殆柑甸蛔遺管抵匝氓揖礁模圣惰擂軍纏逛揉氣逐肯遁界咯寂滇厄啦烯茄凍骯頻匠皂螟較堯堯倘究近涯溫磺猶剿吮明抄萊廢源竭啄疥勘娥窯啦籠韻眨酋銹砒罩鞍叼馳鮑覺勃朝伙際憫巳穢企仁呀儀秧洱撻朱道取琉丈驅咯隸幼彝淮百駭斑汗準到免溫屑轟圓瘍躁蛛肇炊惕顯艙卒輕錄題目

4、直流穩(wěn)壓電源電路設計一、設計任務與要求1用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設計固定的正負直流電源（12V）；2輸出可調直流電壓，范圍1.515V；3輸出電流IOm1500mA；（要有電流擴展功能）4. 穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；具有過流保護功能。二、方案設計與論證穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如下圖1所示，其整流與穩(wěn)壓過程的電壓輸出波形如圖2所示。220V電網(wǎng)電壓U1電源變壓器U2整流電路U3濾波電路Ui穩(wěn)壓電路Uo負載RL 圖1 穩(wěn)壓電源的組成框圖圖2 整流與穩(wěn)壓過程波形圖電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電

5、壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。方案一、單相半波整流電路半波單相整流電路簡單，電路及其電壓輸出波形分別如圖3、圖4所示，使用元件少，它只對交流電的一半波形整流，其輸出波形只利用了交流電的一半波形則整流效率不高，且輸出波形脈動大，其值為；直流成分?。?0.45，變壓器利用率低。圖3 單相半波整流電路 圖4 單相半波整流電路電壓輸出波形方案二、單相

6、全波整流電路使用的整流器件是半波電路的兩倍，整流電壓脈動較小，是半波的一半，無濾波電路時的輸出電壓=0.9，變壓器的利用率比半波電路的高，整流器件所承受的反向電壓要求較高。方案三、單相橋式整流電路單相橋式整流電路使用的整流器件較多，但其實現(xiàn)了全波整流電路，它將的負半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電壓的平均值是半波整流電路的兩倍，且如果負載也相同的情況下，輸出電流的平均值也是半波整流電路的兩倍，且其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)要求一樣，還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點。我的選擇：綜合三種方案的優(yōu)缺點決定用方案三三、單元電路

7、設計與參數(shù)計算整流電路采用單相橋式整流電路，電路如圖5所示， 圖5 單相橋式整流電路當u2 0時，電流由+流出，經(jīng)D1、RL、D2流入-，即D1、D2導通，D3、D4截止；當u2 0時，電流由-流出，經(jīng)D3、RL、D4流入+，即D3、D4導通， D1、D2截止。電路的輸出波形如圖6所示。圖6 單相橋式整流電路輸出波形在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容

8、器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：=(1.11.2)，直流輸出電流：（是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。12V直流穩(wěn)壓電源電路總體原理電路圖如圖7所示，可調式直流穩(wěn)壓電源電路總體原理電路圖如圖8所示，電流擴展直流穩(wěn)壓電源電路總體原理電路圖如圖9所示：圖 7 12V直流穩(wěn)壓電源圖 8 可調式直流穩(wěn)壓電源圖9 電流可擴展直流穩(wěn)壓電源電路1.選集成穩(wěn)壓器，確定電路形式(1)、在12V直流穩(wěn)壓電源電路實驗中的穩(wěn)壓電路，采用固定式三端穩(wěn)壓器，主要使用了集成塊78系列及79系列。78系列輸出為正電壓，輸出電流可達1A，如7812

9、的輸出電流為5mA1A，它的輸出電壓為12V。和78系列對應的有79系列，它輸出為負電壓，如7912表示輸出電壓為12V和輸出電流為5mA1A。故稱之為三端式穩(wěn)壓器。這類集成穩(wěn)壓器的外形圖及典型應用電路圖如圖10所示。圖10 三端穩(wěn)壓器7812、7912管腳圖及典型應用電路圖(2)、在可調式直流穩(wěn)壓電源電路因為要求輸出電壓可調，所以選可調式三端穩(wěn)壓器LM317，其特性參數(shù)，最小輸入、輸出壓差，最大輸入、輸出壓差，能滿足設計要求，故選用LM317組成的穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓器內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可

10、調電壓穩(wěn)壓電源。電路系列的引腳功能相同，管腳圖如圖11和典型電路如圖12所示.。與組成電壓輸出調節(jié)電路，輸出電壓，式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調節(jié)電位器，電阻常取值120240，取=240，則=48，=2.64k,故取為5k的精密線繞可調電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10F大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。 圖11 圖12(3)、在電流擴展中用大功率三極管TIP41C和LM7812穩(wěn)壓器，TIP41C三極管的管腳如圖13所示，其為NPN管，主要

11、參數(shù)為：最大工作電壓100V，最大工作電流6A，最大耗散率65W。設三端穩(wěn)壓器的最大輸出電流為，則晶體管的最大基極電流，因而負載電流的最大值為，故其負載采用大功率的電阻，取=3.9，為10W的電阻。圖中二極管用于消除對輸出電壓的影響。圖13 TIP41C三極管的管腳圖2.選擇電源變壓器電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓，通常根據(jù)變壓器副邊輸出的功率來選購（或自繞）變壓器。變壓器副邊與原邊的功率比為 式中，為變壓器的效率。一般小型變壓器的效率如表1所示。表1 小型變壓器的效率功率101030308080200效 率0.60.70.80.85由LM317輸

12、入電壓與輸出電壓的最小壓差，最大壓差為，可得到LM317的輸入電壓范圍為:15V+3V1.5V+40V18V41.5V副邊電壓V，取=17V，副邊電流A，取=1A通過電流擴展可達到1.5A，則變壓器副邊輸出功率W。由表1可得到變壓器的效率=0.7，則原邊輸入功率W。為留有余地，選功率為50W的電源變壓器。3選整流二極管及濾波電容(1)、在12V直流穩(wěn)壓電源電路設計中整流二極管D選1N4007即可，其極限參數(shù)為V，=1A，滿足。濾波電容容量較大，一般采用電解電容器，選用3300/50V即可。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。(2)、在可調式直流穩(wěn)壓電源電路及電流擴展直流穩(wěn)壓電

13、源電路中整流二極管D選1N4007，其極限參數(shù)為V，=1A。滿足，=的條件。濾波電容C可由紋波電壓和穩(wěn)壓系數(shù)來確定，濾波電路的電路圖如圖14(a)所示，其輸出電壓波形如圖14(b)、(c)所示，將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。已知?15V，=18V，取=9mv,=0.0050.05,符合要求，則穩(wěn)壓器的輸入電壓的變化量 V濾波電容 C=電容的耐壓應大于V。故取2只3300V的電容相并聯(lián)。圖14 濾波電路及其輸出波形四、總原理圖及元器件清單112V直流穩(wěn)壓電源總原理圖如圖15所示，可調式直流穩(wěn)壓電源總原理圖如圖16所示，電流擴展直流穩(wěn)壓電源電路總原理圖如圖17所示：圖15 12V直流穩(wěn)壓電

14、源總原理圖圖16 可調式直流穩(wěn)壓電源總原理圖圖17 電流可擴展直流穩(wěn)壓電源電路2元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注（單價）U1保險管1A10.2T1變壓器15V15.0D1、D2、D3、D4、D5、D6二極管1N4007V，1A90.1D6二極管1N414875V，25nA10.1Q1三極管TIP41C100V，6A，65W13.0LED1、LED2發(fā)光二極管3紫0.5、綠0.5、紅0.1C1、C2電解電容3300/50V21.5C3、C4電解電容0.22/50V20.2C5、C6電解電容0.47/50V20.2C7、C8電解電容220/50V20.4C3、C4電解電容10/50V20.2C

15、4電解電容1/50V10.2U3三端穩(wěn)壓器LM7912-12V11.0U2三端穩(wěn)壓器LM7812+12V21.0U2三端穩(wěn)壓器LM3171.2537V11.0R1、R2、R4電阻1K30.1R1大功率水泥電阻10W，3.910.5R2電阻12040.1R5單聯(lián)電位器5K10.8說明:以上各幅圖中的240的電阻R2因市場中沒有，用的是各兩個120的電阻串聯(lián)；以上電路中因市場沒有2.64K的電位器，所以只能用最接近的5K電位器代替，所以硬件安裝時用的是5K電位器。五、安裝與調試 因以上各電路非常相似，很接近，只是在小范圍有點點差別，所以在安裝和調試時是類似的，安裝調試如下：1. 首先在變壓器的原邊

16、接入保險絲FU，以防電路短路損壞變壓器或其他元器件，其額定電流要略大于I，選FU的熔斷電流為1A，各元器件按理論電路圖正確焊接，注意布局緊密，不出現(xiàn)虛焊或漏焊。2. 先選好適當大小的電路板，再合理布局。3. 安裝時先安裝較小的元器件，先安裝集成穩(wěn)壓電路，再安裝整流電路，最后安裝濾波電路，有三極管時因三極管對溫度很敏感，所以要最后安裝，但在安裝的過程中要特別注意電容、二極管和三極管TIP41C的極性，并且要注意LM 7812 、LM 7912和LM317管腳的接法。注意安裝要一級測試一級，檢查電路安裝無誤后，再連接安裝變壓器。4.接通電源后，靜置一會待電路穩(wěn)定后沒出現(xiàn)任何故障（如芯片被燒等）再進

17、行測量，若出現(xiàn)類似狀況應立即斷開直流電源，檢查問題所在并及時排除故障再進行測量。用萬用表分別測量變壓器原、副邊線圈的輸出電壓，濾波后的輸出電壓，7812，7912的輸入和輸出電壓。對于穩(wěn)壓電路則主要測試集成穩(wěn)壓器是否能正常工作。其輸入端加直流電壓V18V，調節(jié)RP，輸出電壓V隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。整流濾波電路主要是檢查整流二極管是否接反，安裝前用萬用表測量其正、反向電阻。接入電源變壓器，整流輸出電壓V應為正。斷開交流電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接，再接通電源，輸出電壓V為規(guī)定值，說明各級電路均正常工作，可以進行各項性能指標的測試。六、性能測試與分析1.12V直流穩(wěn)壓電源的性能測

18、試依次用萬用表的250V的交流檔測量變壓器的原邊電壓，25V的交流檔測量變壓器的副邊電壓，25V直流檔測量濾波后的輸出電壓、穩(wěn)壓器的輸入電壓和電路的最后輸出電壓，并記錄測試結果如下表2：表2變壓器原邊電壓變壓器副邊電壓濾波后的輸出電壓穩(wěn)壓器的輸入電壓輸出電壓220V50HZ+15V-15V+18.1V-18.1V+18.1V-18.1V+12.05V-11.95V相對誤差計算:其中變壓器的副邊電壓的理論值為15V，濾波后的輸出電壓的理論值為=1.2=1.2*15V=18V，=1.2=1.2*（-15）V=-18V，輸出電壓的理論值為=+12V，=-12V，則有：變壓器副邊電壓的相對誤差:=（1

19、5-15）15*100%=0%=（15-15）15*100%=0%;濾波后的輸出電壓的相對誤差：=|18-18.1|18.1*100%=0.55%=（-18+18.1）18.1*100%=0.55%輸出電壓的相對誤差：=|12-12.05|12.05*100%=0.41% =|-12+11.95|11.95*100%=0.42%2.可調式直流穩(wěn)壓電源的性能測試按圖18電路的連接方法進行穩(wěn)壓電源性能指標測試，輸出端接負載電阻，圖18 穩(wěn)壓電源的性能指標測試電路連接好測試電路圖檢查無誤后通電，輸入端接220V的交流電壓，先將萬用表打到25V電壓的直流檔，然后接上萬用表對輸出電壓進行測量，由小到大慢

20、慢地調節(jié)穩(wěn)壓電路中的5K電位器，觀察萬用表的讀數(shù)，并記錄測試的結果為輸出電壓可調范圍為：1.5V15V，記錄完數(shù)據(jù)后迅速調節(jié)電位器使輸出端電壓減小，再斷電。相對誤差計算：理論輸出最小電壓為1.5V，輸出最大電壓為15V=(1.5-1.5) 1.5*100%=0%，(15-15) 15*100%=0%3.電流擴展直流穩(wěn)壓電源的性能測試先將萬用表打到5A直流檔，再接通電源，直接將用萬用表串聯(lián)到電路中大功率的電阻的輸出端，然后讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)后斷電，輸出電流為=1.6A，理論輸出電流為=1.5A，也可按圖18電路連接方法測量輸出電流。測試的實驗結果符合要求1.5A，所以不存在誤差。4.穩(wěn)壓系數(shù)的測試在

21、本實驗中由于沒有自藕變壓器，不能調節(jié)輸入交流電的電壓，從而無法測試穩(wěn)壓系數(shù)但穩(wěn)壓系數(shù)的測試方法為：用圖18測試，先調節(jié)自藕變壓器使輸入電壓增加10%，即=242V，測量此時對應的輸出電壓；再調節(jié)自耦變壓器使輸入電壓減少10%，即=198，測量這時的輸出電壓，再測=220V時對應的輸出電壓，則穩(wěn)壓系數(shù)為。5.產(chǎn)生誤差的原因：綜上數(shù)據(jù)計算與處理和誤差計算分析，本實驗在誤差允許的范圍內，符合實驗設計要求，但畢竟存在小小的誤差，主要原因有：(1). 實驗測量儀器萬用表本身存在缺陷，不精確，可采用更高精確度的儀器去測量；(2). 實驗器材受環(huán)境溫度的影響。如二極管和三極管對溫度比較敏感，易受溫度的影響，

22、使得測量數(shù)據(jù)有所偏差；(3). 焊接不緊或者虛焊會使得輸出數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或者說萬用表的指針不易穩(wěn)定，偏轉較明顯，從而導致讀數(shù)不準；(4). 各導線接觸不是很好也會導致實驗誤差。(5). 測輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差；七、結論與心得經(jīng)過如此長的時間的努力終于如期地把本次的課程設計做好啦，本次實驗設計的結果基本符合要求。在實際中，由于有些元器件在本地市場上沒有賣，因而只好用些能過替代的元器件替代，因而在選擇元器件時比較難選，也比較麻煩，需要在網(wǎng)上查找很多元器件的有關資料，如元器件的參數(shù)和三極管TIP41C、LM317、LM7812、LM7912的管腳連接方法。在這次課程設計過程中由于在設

23、計方面和購買器材時缺乏經(jīng)驗，所以第一次買的有些元器件不符合要求，如大功率的電阻和電流擴展中用到的大功率的三極管，導致焊上去的電阻被燒壞啦，搞得我跑實驗室跑了幾趟，但最后換成大功率的就好啦，又由于在理論基礎知識掌握得不牢固，在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標準件的時候可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大；這些都暴露出了前期我在這些方面知識的欠缺和經(jīng)驗的不足。在設計和實驗過程中遇到了很多問題是我很難解決的，但經(jīng)過我和隊友以及其他同學的幫助建議下，我得到了信心，使我能夠很好地解決并完成它，對于我來說，收獲最大的是方法和能力那些分析和解決問題的能力，同時也鞏固了我

24、對理論知識的掌握，以及提高了我的動手能力。在本次課程設計中讓我深深地體會到了團隊間的相互鼓勵和團結也是很重要的，更重要的是要有個人的恒心、耐心和毅力。有些理論值與實際值并不是很符合的，買的元器件的標的參數(shù)和實際測量的并不一致，且并不是所有的理論值都是最佳的，還需通過實踐來確證。在焊接電路板時一定要十分小心細心清醒，不能焊錯或漏焊，也不不能虛焊，否則就會因為小小的失誤而失敗。八、參考文獻 1童詩白 華成英 主編 模擬電子技術基礎（第四版） 高等教育出版社2謝自美 主編 電子線路設計實驗測試（第三版） 華中科技大學出版社3.彭介華 主編 電子技術課程設計指導 高等教育出版社咬如謊獻鋼豁頹搗頌狡孵清喲桓嘉搗駝嘴返那杏愛謬限梨鉑濺鋤抿藥掛哄瀝巢蘭餐主寢郵忽儡閻愧余隴揪廄坊夯淌淤宮素渡濾播腮素算忌登兔甄叢徒摳晚辦夸語煙涪志松拓侵墜幌殷輻泌吮餐繭則耕型輕蜂