簡易光控防盜報(bào)警器

1、 第 15 頁可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)利用模擬電路，以變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器LMP317來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；直流穩(wěn)壓電源是一種簡單、安全、運(yùn)用非常廣泛小型電源。本次設(shè)計(jì)把重點(diǎn)放在電路的設(shè)計(jì)和制作上。本次設(shè)計(jì)由于電路比較簡單，故在很多參考書上都能找到相似的。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，學(xué)會選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。關(guān)鍵詞：整流二極管，LM317，穩(wěn)壓電源，一 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.集成穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)（1）同時輸出電壓、輸出電流為2A。（2）輸出紋波電壓小于，穩(wěn)壓系

2、數(shù)小于；輸出內(nèi)阻小于0.1。（3）加輸出保護(hù)電路，最大輸出電流不超過2A。2.設(shè)計(jì)要求（1）電源變壓器只做理論設(shè)計(jì)。（2）合理選擇集成穩(wěn)壓器及擴(kuò)流二極管。（3）保護(hù)電路擬采用限流型。二 基本原理1 電路框架圖12 電路原理圖 圖23整流濾波電路整流電路：利用單向?qū)щ娦缘恼髟O管，將正負(fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。濾波電路：利用儲能元件電容器C兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，把電容C與整流電路的負(fù)載RL并聯(lián)（或串聯(lián)），就可以將整流電路輸出中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電。電路中采用四個二極管

3、，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，在負(fù)載RL上得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，流過負(fù)載RL的電流方向與正半周一致。因此，利用變壓器的一個副邊繞阻和四個二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。圖3濾波電路利用電阻抗元件對交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波6。電容器的特點(diǎn)就是：對直流電表現(xiàn)出的阻抗極大，相當(dāng)于不通。對交流電，頻率越高阻抗越小。利用電容器的這個特點(diǎn)，我們就可以把混雜在直流電里的交流成分過濾出來，所以叫“濾波”。經(jīng)過濾波

4、，交流成分都經(jīng)過電容器回到電源去了，電容器兩側(cè)剩下的就是沒有波動的純直流電了。利用同樣的原理，我們可以通過電容器篩選出交流信號，把直流成分去掉。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正、負(fù)極。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。當(dāng)U2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓UC時，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C充電。當(dāng)UCU

5、2，D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL放電，UC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)U2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于UC時，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，U2再次對C充電，UC上升到U2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時D2和D4變?yōu)榻刂?，C對RL放電，UC按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。電容C愈大，負(fù)載電阻RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓的幅值也將隨之變化。因此，。壓電路的作用是采取某些措施，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。本設(shè)計(jì)采用可

6、調(diào)正壓系列：W317系列穩(wěn)壓塊能在輸出電壓為1.25V37V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)也有過流、過熱和安全工作區(qū)保護(hù)。最大輸出電流為1.5A。其典型電路如下所示。其中電阻與電位器RP組成電壓輸出調(diào)節(jié)電器，輸出電壓的表達(dá)式為： 式中， R1一般取值為（180 -240 ），輸出端與調(diào)整壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓（典型值為1.25V），所以流經(jīng)電阻的泄放電流為510mA。 D6：選用1N4001或1N4007。作用：無D2，當(dāng)LM317輸入端元件短路時，出現(xiàn)UI<UO,則會產(chǎn)生一個由其輸出端經(jīng)LM317流入輸入端的反向泄放電流。這個電流將可能損壞LM317。

7、接入D6后，D6提供一個泄放電流的通路(D2正偏), 從而保護(hù)了LM317。圖4三 元器件介紹及選擇1特殊元器件介紹1.1 LM317三端穩(wěn)壓器LM317是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點(diǎn)。lm317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍1.2伏到37伏時能夠提供超過1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。特性: 可調(diào)整輸出電壓低到1.2V。 保證1.5A 輸出電流。 典型線性調(diào)整率0.01%。 典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。 80dB紋波抑制比。 輸出短路保護(hù)。 過流、

8、過熱保護(hù)。 調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 電壓范圍LM117/LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)主要參數(shù) 輸出電壓：1.25-37V DC； 輸出電流：5mA-1.5A； 芯片內(nèi)部具有過熱、過流、短路保護(hù)電路； 最大輸入-輸出電壓差：40V DC， 最小輸入-輸出電壓差：3V DC； 使用環(huán)境溫度：-10-+85 。 存儲環(huán)境溫度：-65-+150 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖52元器件選擇2.1 輸出電壓Uo=Uo+URp1=(R1+PR1)Uo=(1+RP1/R1)Uo (Uo=1.25)2.2 確定 RP1,R1Uomax=12=(1+RP1/R1)Uo所以 RP1=(Uo

9、max/Uo-1）R1=(12/1.25-1)*200=1720在考慮到實(shí)驗(yàn)室元器件的庫存問題，最后選擇RP1=5K。 圖6 2.3 R1的選定（180-250） LM317穩(wěn)定工作的最小電流為： Iomin=1.5mA R1max=1.25/5*1000=250R1取值過小會使 LM317的分流過多，導(dǎo)致IL下降，所以R1取240.2.4電容選擇C1：濾波，C1=1200 µF；C2：抑制自激振蕩， C2=(0.10.3)µF/63V；C3：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓(即輸出電壓中的交變電壓分量)。 C3=10uF/16V；C4：濾波作用，使Uo中的波動減小; C4

10、=100µF/16V。3 元件清單型號/規(guī)格數(shù)量變壓器220/15V， 15W1電解電容C11000uF/251三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM3171電容C20.1uF/63V1電位器Rp15k 電容C310uF/16V1電容C4100uF/16V1二極管IN4001 or IN40076印制板11表1 表1四 安裝調(diào)試1 PCB板 圖72.安裝電路及檢測整流濾波電路：主要檢查整流二極管是否接反，否則會損壞變壓器。檢查無誤后，通電測試（可用調(diào)壓器逐漸將輸入交流電壓升到220V），用滑線變阻器做等效負(fù)載，用示波器觀察輸出是否正常。安裝穩(wěn)壓電路部分：輸入端加直流電壓（可用直流電源作輸入，也可用調(diào)試好

11、的整流濾波電路作輸入），滑線變阻器作等效負(fù)載，調(diào)節(jié)電位器RP，輸出電壓應(yīng)隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。注意檢查在額定負(fù)載電流下穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況?？傃b及指標(biāo)測試將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接并接上等效負(fù)載，測量下列各值是否滿足設(shè)計(jì)要求：為最高值（電網(wǎng)電壓為242V），為最小值（此例為+5V）。測穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否小于額定值，并檢查散熱器的溫升是否滿足要求（此時應(yīng)使輸出電流為最大負(fù)載電流）。為最低值（電網(wǎng)電壓為198V），為最大值（此例為+12V），測穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否大于3V，并檢查輸出穩(wěn)壓情況 總 結(jié)本設(shè)計(jì)利用模擬電路，以變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器LMP317來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源.通過本次課程的學(xué)習(xí)，讓我從中學(xué)到了很多知識，和制作版的基本常識。本設(shè)計(jì)利用直流穩(wěn)壓電源經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等部分輸出可調(diào)的0到6伏的直流電流。在實(shí)物的制作中與到了不少的問題，有電路畫錯的，封裝畫錯的還有元器件安裝時裝反了等，在修正錯誤的同時自己學(xué)到了不少的知識，也總結(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)，自身的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力及動手能力得到了提高，為以后的設(shè)計(jì)供作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。致 謝從拿到設(shè)計(jì)題目到設(shè)計(jì)整稿，從理論到實(shí)踐，