自動化11-3班張賀22111613

1、 徐海學(xué)院電子技術(shù)綜合設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院電子技術(shù)選修課姓 名： 張 賀 學(xué) 號： 22111613 專 業(yè)： 自動化 題 目： 直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試 設(shè)計地點： 電工電子實驗室 設(shè)計日期： 2013年6月22日 成 績： 指導(dǎo)教師： 年 月 電子技術(shù)選修課任務(wù)書學(xué)生姓名 張 賀 專業(yè)年級 自動化11-3班 學(xué)號 2211613 設(shè)計日期： 2013 年 6 月 19 日 至 2013 年 6 月 22 日設(shè)計題目：直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試設(shè)計內(nèi)容和要求：1. 設(shè)計內(nèi)容 輸入交流電(220V/50Hz)； 輸出4路直流電(+5V、 +12V、 -12V 及+1.25V+14V可調(diào)）。

2、 各路直流輸出電流0.5A 紋波電壓50mV 具有輸出電壓指示（發(fā)光二極管）2. 設(shè)計要求 用Multisim仿真整體電路原理圖； 用Altium designer設(shè)計整體電路圖； 用Altium designer設(shè)計PCB板圖指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘要：在今后的學(xué)習(xí)與試驗過程中，穩(wěn)壓電源都是每個同學(xué)所必需的工具，隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價格低廉等優(yōu)點。本設(shè)計主要利用電源變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器可調(diào)式來設(shè)計同時輸出定值和可調(diào)電壓輸出電源。該作品結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件較少，系統(tǒng)的可靠性好，精度高，成本低，便于

3、維修，可作為一個獨立的模塊為其他電子設(shè)備提供電能。一個完整的小功率直流穩(wěn)壓電路由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路。本設(shè)計采用了7805，7812，7912系列的固定穩(wěn)壓芯片，用LM317作為可調(diào)部分的穩(wěn)壓芯片。電子電路要正常工作，電源必不可少，并且電源性能對電路、電子儀器和電子設(shè)備的使用壽命、使用性能等影響很大，尤其在帶有感性負(fù)載的電路和設(shè)備(如電機(jī))中，對電源的性能要求更高。直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小、重量輕的特點，近年來獲得了飛速發(fā)展。直流穩(wěn)壓電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使直流穩(wěn)壓電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推

4、動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。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，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對直流電源的要求來進(jìn)行選擇。對于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說，通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類型的器件中又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。本設(shè)計就是對直流穩(wěn)壓電源電路的組成、工作原理、元件選取、電路安裝與調(diào)試、參數(shù)測定等進(jìn)行詳細(xì)的介紹和說明。關(guān)鍵詞：220V/50Hz,+5V,+12V,-12V,+1.25V+14V可調(diào) 目 錄

5、1. 晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源.51.1電路原理圖及電路框圖.51.2整流、濾波、穩(wěn)壓部分電路的組成.51.3元器件作用.141.4原件選型及型號參數(shù).142. 固定輸出穩(wěn)壓電源.152.1電路原理圖.152.2電路組成.152.3電路波形. 153.可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源.163.1 電路原理圖.163.2工作原理.163.3參數(shù)計算.164.實際焊接過程中遇到的問題及解決方案.175，實驗小結(jié).186.參考文獻(xiàn).197.附錄.201 晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源1.1電路原理圖及電路框圖 電路原理圖電路框圖1.2整流、濾波、穩(wěn)壓部分電路的組成一整流電路常用單相整流電路的分類1.單相半波整流（圖2-6）圖2-

6、6半波整流電路及輸入電壓（1）工作原理：u2 0 時:二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降，uo=u2 u20時輸出電壓（3） 二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓(圖2-8）圖 2-8 u2 0時該部分電壓截止右二極管上的平均電流：ID = IO承受的最高反向電壓:Umax=U2綜述：單相半波整流簡單，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。2.單相全波整流電路：（1）工作原理全波整流工作原理圖變壓器副邊中心抽

7、頭，感應(yīng)出兩個相等的電壓u2，當(dāng)u2正半周時： D1導(dǎo)通，D2截止；當(dāng)u2負(fù)半周時： D2導(dǎo)通，D1截止。（2）電路波形電壓波形圖（3）參數(shù)計算輸出電壓波形輸出電壓平均值輸出電流平均值Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL 二極管上輸出電壓波形二極管上的平均電流： 二極管承受的最高反向電壓： 3.單相橋式整流電路（1）由四個二級管組成橋路橋式整流電路組成圖（2）工作原理 橋式整流電路工作原理圖（正半周） 工作波形圖（正半周） u 正半周，VaVb，二極管 D1、 D3 導(dǎo)通， D2、 D4 截止 。 橋式整流電路工作原理圖（負(fù)半周） 工作波形圖（負(fù)半周）u 負(fù)半周，VaVb，二極管 D

8、2、D4 導(dǎo)通，D1、D3 截止 。（3）參數(shù)計算 脈 動 系 數(shù)： 最大反向電壓： 平均整流電流： 橋式整流電路組成圖二濾波電路1.幾種濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）P型濾波電路2.濾波原理利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性（電抗元件的儲能作用）, 濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。3.電容濾波電路分析橋式整流電容濾波電路RL未接入. 接入RL時三、穩(wěn)壓電路 (1) 固定輸出穩(wěn)壓電源A.三端集成穩(wěn)壓器（如圖2-18）常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：電路最簡單，但是帶負(fù)載能力差，

9、一般只提供基準(zhǔn)電壓， 不作為電源使用開關(guān)穩(wěn)壓電路：效率較高，目前用的也比較多。線性穩(wěn)壓電路：以下主要討論線性串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。 穩(wěn)壓模塊的改進(jìn)用來抵消輸入端接線較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。即用以改善波形。為了瞬時增減負(fù)載電流時，不致引起輸出電壓有較大的波動。即用來改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為集成三端穩(wěn)壓器。常用的W7800 (W7900)系列三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。B.輸出電流

10、超過 1. 5 A（加散熱器）（a）不需要外接元件（b）內(nèi)部有過熱保護(hù) (c) 內(nèi)部有過流保護(hù) (d) 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) (e) 輸出電壓容差為4%性能特點（7800系列，7900系列）輸出電壓額定值有：（5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V）等 。C.三端集成固定穩(wěn)壓電源的分類D.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器分類 正電壓： CW117-/CW117M-/CW117L CW217-/CW217M-CW217L CW317-/CW317M-/CW317L 負(fù)電壓： CW137-/CW137M-/CW137L CW237-/CW237M-CW237L CW337-/CW33

11、7M-/CW337L 1為軍品級； 2為工業(yè)品級； 3為民品級； 1.3元器件作用a)變壓器原邊電壓U1為市電AC220V，副邊電壓U2為降壓后的AC 10 V二極管D1D4組成橋式整流電路，可將U2轉(zhuǎn)變成方向不變，大小隨時間變化的脈b)動電壓U0經(jīng)過電容C1，濾掉交流分量，得到比較平直的電壓UC.。C2用來抵消輸入端接線較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。即用以改善波形。 C3 為了瞬時增減負(fù)載電流時，不致引起輸出電壓有較大的波動。即用來改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。c) K2作為交換正負(fù)極的開關(guān)1.4原件選型及型號參數(shù)電源變壓器選擇 電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所

12、需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：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。由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故LM317的輸入電壓范圍為： 即 ， 取 變壓器副邊電流： ，取，因此，變壓器副邊輸出功率： 由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率 為留有余地，選用功率為的變壓器。2 固定輸出穩(wěn)壓電源2.1電路原理圖圖2.1固定輸出穩(wěn)壓電源原理圖2.2電路組成1.變壓電路 2 .整流電路 3.濾

13、波電路 4.穩(wěn)壓電路2.3電路波形 圖2.3（1）變壓器波形 圖2.3（2）濾波波形圖2.3（3）穩(wěn)壓波形3 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源3.1電路原理圖圖3.1可調(diào)穩(wěn)壓電源原理圖3.2工作原理由市電輸入的交流電壓變化波動很大，經(jīng)過過壓吸收濾波電路將高頻脈沖等干擾電壓濾去后，送入直流開關(guān)穩(wěn)壓電源、交流取樣電路和控制執(zhí)行電路。3.3參數(shù)計算輸出電壓輸出電壓輸出電壓變化量輸入調(diào)整因數(shù):電壓調(diào)整率:穩(wěn)壓系數(shù): 輸出電阻:溫度系數(shù):4. 實際焊接過程中遇到的問題及解決方案問題1：變壓器副邊無輸出分析：斷電后檢查副邊線圈電阻，若電阻為無窮大，更換新的變壓器。問題2：整流電路輸出電壓不達(dá)標(biāo)分析：整流二極管方向是否正確

14、；問題3：濾波電容發(fā)熱分析：電容極性及整流二極管方向是否正確；問題4：電源指示燈不亮分析：發(fā)光二級管極性是否正確，限流電阻是否焊接正確。問題5：穩(wěn)壓輸出電壓不正常分析：是否正確安裝穩(wěn)壓器；電壓調(diào)整電路是否焊接正常5.實驗小結(jié)這幾天的實驗既鍛煉了我的動手能力又通過仿真實驗的學(xué)習(xí)學(xué)會并了解了multisim軟件的應(yīng)用，提高了自己對電路仿真的能力。通過這次對直流穩(wěn)壓電路的制作與調(diào)試，鍛煉了自己的動手能力并掌握了一些在書本上的學(xué)習(xí)中比較薄弱的理論知識，豐富了自己的知識面。通過此次對穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作，我對穩(wěn)壓電源的相關(guān)知識有了更深的理解和認(rèn)識。在晶體管的穩(wěn)壓電源中，對于晶體管的穩(wěn)壓原理有了較為深刻的理解，以及在設(shè)計的過程當(dāng)中應(yīng)該注意的事項。如在設(shè)計完電路之后，需要加入電路的框圖。并且需要在實際的時候注意每一個原件的型號以及其能承受的最大電流考慮到其是否能夠正常的工作，設(shè)計的時候還要注意其極性的標(biāo)注。在本次的實驗過程中，我們學(xué)到的不僅的書上知識的鞏固與深刻理解，更是懂得里如何把書本上的知識靈活的運用到實踐中，而不是古板的死記硬背就結(jié)束了。再一個就是我們學(xué)到了一種嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的學(xué)習(xí)、實驗態(tài)度。這都是我們在以后的學(xué)習(xí)工作中可以受益終生的。我們都將謹(jǐn)記本次實驗所學(xué)習(xí)到的東西，并學(xué)以致用，學(xué)以致行。參考文獻(xiàn)【1】曹國清.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，1998【2】謝自美.電子線路設(shè)