過載保護直流可調(diào)穩(wěn)壓電源實習報告

1、中南林業(yè)科技大學涉外學院實習報告名稱：過載保護直流可調(diào)穩(wěn)壓電源 姓名：吳思敏學號：20097428 專業(yè)班級：電子信息工程 1班時間：2011-10-51、任務(wù)和性能指標1.1 任務(wù)內(nèi)容 21.2 性能指標 32、設(shè)計方案 33、系統(tǒng)設(shè)計 33.1 降壓，整流，濾波電路系統(tǒng)設(shè)計 33.2 保護電路系統(tǒng)設(shè)計 43.3 輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計 63.4 電路設(shè)計總圖 84、調(diào)試及性能分析85、相關(guān)知識概述95.1 三端穩(wěn)壓器LM317簡介 95.2 焊接部分 96、心得體會101、任務(wù)和性能指標1.1 任務(wù)內(nèi)容我們設(shè)計項目是設(shè)計一直流電源，重點是過流保護發(fā)和過壓保護。所以設(shè)計 的電路要

2、求有兩個特點：第一有保護電路模塊，第二輸出電壓可調(diào)。1.2 性能指標在這次設(shè)計電路中電源輸出直流電壓兩路，一路是固定輸出電壓源+5V,另一路是輸出電壓可調(diào)+3V=-+12V。額定輸出電流300mA,設(shè)計保護電流四檔可 調(diào)：338mA,268mA,105mA,35mA,即當電源輸出電流超過設(shè)計保護電流時，保 護電路動作，斷開電源與負載的連接。2、設(shè)計方案電路主要由如下部分分成：變壓電路，整流電路，濾波電路，過流保護電路,輸出電壓調(diào)節(jié)電路3、系統(tǒng)設(shè)計3.1降壓，整流，濾波電路系調(diào)節(jié)電路統(tǒng)設(shè)計因為本電路輸出電壓最大12V,即三端穩(wěn)壓器輸入電壓要求大于 12+5=15V,可以選擇為16V,所以取整流濾

3、波輸出電壓（即三端穩(wěn)壓器輸入電 壓）為16V左右。降壓變壓器次級電壓的選擇，因為整流濾輸出電壓的最大值 等于變壓器次級電壓的1.1414倍，所以可考慮選擇變壓器次級電壓為 12V,這 樣，整流濾波輸出電壓的最大值等于17V。變壓器的功率選擇，因為電路輸出額 定電流300mA,所以電路輸出額定功率為17VM00mA=5V,所以變壓器功率為6 一7w就可以了，本電路選擇變壓器功率為 10W。整流二極管的耐壓要求：高于17V （高于變壓器次級電壓最高值）。整流二極管的平均整流電流要求：大于 300mA o這樣，整流二極管采用常用的整流二極管IN4001 （耐壓100V,電流1A）就 足夠達到要求了。

4、濾波電容的耐壓要求：高于17V （高于變壓器次級電壓最高值）。濾波電容的容量要求：C（3-51T2，其中T為200V交流電周期為0.02秒，R為整流濾波電路負載等效電 阻（可這樣確定：整流濾波電路最 小輸出電壓比最大輸出電流，本電路：15V/300mA=50 Q）,C（600 pF1000 后）取 C 為 1000 pF/25V。3.2保護電路系統(tǒng)設(shè)計右圖所示為NE555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，外部連接可參見電路原理圖。電路剛接上電源時，電容 C4無充電電荷，2”6”為低電平，比較器C1輸出高電 平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T 截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流

5、而截止，這時電源通過 R6對電容C4充電，2” 6”電位升高，當電位升高到（2/3）VCC時，比較器C1輸出低電平，與非門G1 輸出高電平，泄流管T導通，調(diào)整管Q1導通。電源向負載供電。這就是電路起 始工作過程，時間由電阻 R6和電容C4決定。大約R6 XC4.電路在正常工作條件下（無過流）,檢測電阻R5 （或并上R8或并上R9或并上 R8/R9）上電壓較小，三極管Q2截止，555維持工作狀態(tài)不變，泄流管T導通， 調(diào)整管Q1導通。電源向負載供電。如果電路輸出電流過大，這個電流通過R5,在R5上產(chǎn)生較大的電壓，使 Q2導通，電容C4通過Q2快速放電，使“2”6”電位快速下降到低于（1/3）VCC

6、時， 比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸 出高電平。泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，斷開了電源與負 載的連接，起到保護電路和負載的目的。電路保護后，輸出電流為0,Q2又截止， C4再次充電，當充電使得“2”6”電位升高到（2/3） VCC時，比較器C1輸出低 電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導通，調(diào)整管Q1導通，電源向負載供 電。但只要故障沒有排除，電路又立即進入保護狀態(tài)。當電路處于保護狀態(tài)時，與非門 G1輸出低電平，非門G3輸出高電平，放光二 極管D1亮，表示電路處于保護狀態(tài)。或者用當電路處于保護狀態(tài)時，與非門 G1輸出低電平，非門G3

7、輸出高電平，蜂鳴器叫，表示電路處于保護狀態(tài)。各元件參數(shù)計算：555的工作電壓不能大于16V,不能直接將整流濾波后電壓（最 大為17V）加到 555上，串聯(lián)一個紅色發(fā)光二極管降壓（所降電壓為1.8V）,降壓后最大為15.2V。 555輸出高電平電壓約為14V,設(shè)計D1電流為4mA,則R1 = （ 14-1.8 ）、4=3.05K , 取 R1=3K。蜂鳴器限流電阻R1的計算：555輸出高電平電壓約為14V,設(shè)計蜂鳴器工作電流為4mA,用12V的蜂鳴器， 則 R1= （14-12）/4=500 Q ,取 R1=470 Q。R6和C4的計算，設(shè)計保護時間為 0.5秒，則根據(jù)T=1.1R6 XC4,可

8、取C4=47 /，R6=10K 0設(shè)Q2導通電壓為0.6V,則R5=0.6V/300mA=2 Qo為了調(diào)節(jié)的方便，取電阻 R8 , R9與R5通過開關(guān)成并聯(lián)狀態(tài)。取 R8=10 Q, R5=3 Q,r為低電平時，Q1要飽和導通，因為當“7”為低電平時電阻R3上的電流近似為 17/R3，這個電流設(shè)多大合適？這要考慮調(diào)整管得電流放大系數(shù)B , 小功率管9012 的B>50,而調(diào)整管最大輸出電流為300mA,因此，調(diào)整管基極電流只要大于6mA,調(diào)整管就處于飽和狀態(tài)， R3=17/6=2.83K,可取R3=2K。R2的估算：當取R3為2K時，R3電流為8.5mA,是基極電流與R2電流之和， 因此

9、R2電流必須小于2.5mA,取R2=10K可行。Q1主要考慮的是最大輸出電流，因最輸出電流為 300mA ,而9012的電流可達 500mA 。R4取幾十Q都可以Q3, R11, R12組成過壓保護電路，在接口處的電壓高于 +5V時，Q3將導有了 R7提供通路，電路可以啟動通，電容C4放電，555 6”腳 電位下降，內(nèi)部泄流管截止， Q1截止，起到保護作用。所 以這是一個過壓保護電路。R7是起動電阻，在帶負 載開機時，且負載較重時開啟 電源，此時由于開機時濾波電 容的充電以及負載電流的共 同影響，電路可能起動不了，S是啟動按鍵，在帶負載開機時，且負載很重時開啟電源，此時由于開機時濾波電容的充電

10、以及負載電流的共同影響， 電路可能啟動不了，按下按鍵提供通 路，電路可以啟動3.3輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計不穩(wěn)定的直流電壓Ui從三端穩(wěn)壓器（3）輸入。輸入電壓低于40V,但需要比最高輸出電壓高出3V以上。本電離能設(shè)計最 高輸出電壓為12V,則本電路輸入電壓高于15V （本電路取16V左右）?？烧{(diào)的 穩(wěn)定直流電壓Uo從三端穩(wěn)壓器 LM317的輸出端（2）輸出，可調(diào)電壓源電壓 大小由1”腳到地GND之間的電阻以及“2”腳與 1"腳之間的電阻確定?？烧{(diào)電壓源額定輸出電流大小由三端穩(wěn)壓器 LM317決定，當三端穩(wěn)壓器裝 上散熱片后，額定輸出電流為1.5A。本可調(diào)電壓源設(shè)計指標：輸出

11、電壓可調(diào)：3V-12.00V ;額定輸出電流：1A。三端穩(wěn)壓器LM317的輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電壓恒定為1.25V,三 端穩(wěn)壓器LM317的調(diào)整端（1）的電流小于50 pF,當控制電路工作電流比50小 F大得多時，這個電流可以忽略不計，即認為調(diào)整端（1）虛斷路。本電路設(shè)計 控制電路工作電流為5mA左右，比50 A電流大得多（100倍），因此調(diào)整端（1） 的電流不計。這樣從三端穩(wěn)壓器 LM317的輸出端（2）流到調(diào)整端（1）的電流與從調(diào)整端（1）到地GND的電流相同設(shè)計思想：固定輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電阻Ra=R12/R13,則LM317 從輸出端（2）流到調(diào)整端（1） Ra的電流

12、不變，而調(diào)整端（1）到地GND的等 效電阻Rb （R3/R14,R15,R16,R17,R18電阻）可調(diào)（通過改變四位開關(guān)狀態(tài)而改變電阻阻值的大小），由于流過調(diào)整端（1）到地GND的等效電阻的電流也不變，所以調(diào)整（1）到地GND的電壓隨著調(diào)整端（1）到地GND的電阻的變化而變化，使得輸出端電壓變 化。1.25_Uo=1.25 +RbRa其中Ra是輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電阻R12/R13。Rb是調(diào)整端（1）到地GND的等效電阻。下面確定電阻Rb的最小值Rbmin和最大值Rbmax與電阻Ra的關(guān)系。當電阻Rb取最小值Rbmin時，輸出電壓最低為3V,因此，關(guān)系式1.25-3=1.25 + R

13、bmin.成、/.Ra1 75 得Rbmin = Ra=1.4Ra1.25當電阻Rb取最大值Rbmax時，輸出電壓最高為12.00V,因此，關(guān)系式1 2512.00 =1.25 + Rb maxX -成立，得 Rbmax = 1 0 .75 R = 8.6Ra1.25當取 Rbmax=3K 時，Ra =349 Q （可用 360 Q并 10K 得到）。當取 Ra =349 Q 時,Rbmin =1.4 MK=489 Q。本電路取 R14=3K , R15=13K, R16=8.2K,R17=2.4k,R18=910 Qo3.4電路設(shè)計總圖4、調(diào)試及性能分析1 .仔細觀察各焊接點，檢查有無短路現(xiàn)

14、象和虛焊現(xiàn)象。2 .認真測量。在觀察所焊接的電路板處于正常狀態(tài)，將交流電源接入到J1接口。3 .將負載電流逐漸增大，并用電流表加以檢測，記錄下當電路有保護動作時 負載電流，并紀錄下此時對應(yīng)的保護電阻 R5的值。4 .改變開關(guān)S2的狀態(tài)，用以改變保護電阻 R5的電阻值，再次將負載電流 逐漸增大，并用電流表加以監(jiān)測，記錄下當電路有保護動作時的負載電流， 并記 錄下此時對應(yīng)的保護電阻 R5的值。5 .重復以上步驟。6 .改變開關(guān)S3的狀態(tài)，測量輸出電壓理論數(shù)據(jù)記錄：四位開關(guān)狀態(tài)電阻連接狀態(tài)等效電阻值輸出電壓值#0000R143K12, 00#0001R14/R180. 7k3.76#0010R14/

15、R171.33k6. 03#0011R14/R17/R18Q. 54k3.19#0100RI4/R162. 2k9.15#0101R14/R16/R180. 78k4. 05#0110K14/R16/R17L 15k5. 39#0111R14/R16/R17/R180. 51k3. 08#1000RI4/R152. 44k10, 01#1001R14/R15/R180. 66k3. 62#1010R14/R15/R171.21k160#1011K14/R15/R17/R180. 52k3.12#1100R14/R15/R16l.BTk二97#1101R14/R15/R16/R180. 61.k

16、3.44#1110R14/R15/R16/R171. 05k5. 02#111.1JR14/R15/R16/R17/R1S0. 49k3. 005、相關(guān)知識概述5.1三端穩(wěn)壓器LM317簡介LM317是三端穩(wěn)壓器，不穩(wěn)定直流電壓從 LM317的輸入端（3）輸入，從 輸出端（2）輸出穩(wěn)定的直流電壓。LM317外形如左圖所示，腳的編號從左至右為 1,2,3。1一調(diào)整端，2輸出端，3輸入端。不穩(wěn)定電壓從3端輸入，從2端輸出的 電壓為穩(wěn)定電壓。LM317的一個最重要的特性是：21之間電壓包為1.25V。其他特性需要了解的是：調(diào)整端（1）電流很?。ㄐ∮?.05mA）,在工作電流比 它大得多的條件下這個電

17、流忽略不計；輸入端電壓要比輸出端電壓高于3V以5.2焊接部分焊接的第一步是表面焊接。首先是鍍錫，左手火焊錫絲，手 拿電烙鐵，兩者適當接觸使熔融的錫鍍在銅片上，然后用松香 點在鍍錫處，用電烙鐵快速地刮一下，便得到扁平的錫層。然 后安裝表面元件。打開熱風槍，用銀子夾持細小元件至指定位置， 用熱風槍均勻 加熱，使元件接在錫上。最后，用電烙鐵熔化錫絲滴在元件側(cè)面，形成一個坡。 焊接的第二步是通孔焊接。將元件的觸角從另一面插入，在這一面伸出適當?shù)拈L 度，然后將熔融的錫液滴在孔處，焊好后用刀具將多余的觸角剪掉。遇到的問題及講解方法a.焊接時，表面元件兩端處的錫的高度相差較大，元件易被風吹動。為此，銀 子壓

18、在元加上加熱或者重新調(diào)整兩端錫的高度再焊接。b.熱風槍溫度過高，風速較大，使得附近以焊好的表面元件易位。解決方法是減 小風速，降低溫度，并且均勻的在一處加熱。c.通孔焊接時，由于溫度較高，與錫液接觸的同層脫落。為了能固定觸角，采用 兩孔處向?qū)Ψ娇康姆椒?，使兩處相連。d.通孔焊接焊接的元件高度不合適，致使指示燈不能從側(cè)面看到收音機的指示 燈。若未截斷多余觸角，可以重新焊接。e.接觸不良。由于焊接時錫的用量不足并且焊后存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，致使這樣 的地方出現(xiàn)虛焊。因此，將該處重新焊接是唯一可行的方法。6、心得體會實習機會是很難得的，當我們親手拿到焊烙鐵以及大大小的元器件的時候， 確實有點無所適從，這也暴