可調(diào)穩(wěn)壓直流電源課設(shè)

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：1.2512V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源姓名：組員：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：日期：二零一三年十二月二十日目錄摘要。2一 設(shè)計(jì)目的。3二 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求。3三 電路設(shè)計(jì)步驟。41. 電路圖設(shè)計(jì)方法。42. 設(shè)計(jì)的電路圖。4四 電路設(shè)計(jì)思路及原理。51. 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路。52. 直流穩(wěn)壓電源原理。61. 直流穩(wěn)壓電源。72. 整流電路。83. 濾波電路電容濾波電路。84. 可調(diào)穩(wěn)壓電路。11五 器件選擇及確定。11六 器件清單。13七 制作與調(diào)試。14八 課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)。14摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，各種各樣的電氣、電子設(shè)備已經(jīng)

2、廣泛的應(yīng)用于日常工作、科研、學(xué)習(xí)等各個(gè)方面。電源作為電氣、電子設(shè)備必不可少的能源供應(yīng)部件，需求日益增加，而且對(duì)電源的功能、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)也提出了更高的要求。對(duì)電源的研究和開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為新技術(shù)、新設(shè)備開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，在推動(dòng)科技發(fā)展中起著重要作用。本設(shè)計(jì)分別用LM317三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓電路，LM317三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)流電路和單相全波整流電路，電容濾波電路設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，。通過(guò)相關(guān)知識(shí)計(jì)算出各電路中各個(gè)器件的參數(shù)，使電路性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求中的電壓調(diào)整率，電流調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，紋波電壓等各項(xiàng)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：電源；LM317三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓電路；濾波電路；整流電路； 一、設(shè)計(jì)目的 1、學(xué)習(xí)基本理

3、論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。 2、學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。 3、培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1、設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求：  輸入（AC）：U=220V，f=50HZ；  輸出直流電壓：U0=1.25v12v；  輸出電流：I0<=1A；  紋波電壓：Up-p<30mV； 2、設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)

4、，畫(huà)出實(shí)用原理電路圖。 3、自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測(cè)試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。三、電路設(shè)計(jì)步驟 1.電路圖設(shè)計(jì)方法（1）確定目標(biāo)：設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個(gè)模塊之間的信號(hào)傳輸，并畫(huà)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(lái)，整機(jī)調(diào)試，并測(cè)量該系統(tǒng)的各項(xiàng)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(guò)載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬

5、，設(shè)計(jì)一電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 1.25V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，需設(shè)計(jì)一軟啟動(dòng)電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動(dòng)性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。2、設(shè)計(jì)的電路圖四、電路設(shè)計(jì)思路及原理 1、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路 （1）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)電壓降低獲得所需要交流電壓。 （2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。 （3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 （

6、4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)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，供給電壓表。2直流穩(wěn)壓電源原理  1、直流穩(wěn)壓電源 直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖其中： （1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 （2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電 （3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加

7、以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 （4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。2、整流電路 （1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。（2）工作原理 設(shè)變壓器副邊電壓u2=2U2sint，U2為有效值。 在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。如圖4所示在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)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

8、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)。3、濾波電路電容濾波電路 采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見(jiàn)的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。     在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻RL兩端并聯(lián)一個(gè)電容量較大的電解電容C，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱(chēng)為并聯(lián)濾波電路。從圖4可以看出，當(dāng)u2為正半周時(shí), 電源u2通過(guò)導(dǎo)通的二極管VD1、VD3向負(fù)載RL供電，并同時(shí)向電容C充電（將電能存儲(chǔ)在電容里，如t1t2），輸出電壓uouc&

9、#160; u2；uo達(dá)峰值后u2減小，當(dāng)uou2時(shí)，VD1、VD3提前截止，電容C通過(guò)RL放電，輸出電壓緩慢下降（如t2t3），由于放電時(shí)間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)uC下降不多時(shí)u2已開(kāi)始下一個(gè)上升周期，當(dāng)u2uo時(shí)，電源u2又通過(guò)導(dǎo)通的VD2、VD4向負(fù)載RL供電，同時(shí)再給電容C充電（如t3t4），如此周而復(fù)始。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實(shí)線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動(dòng)直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。顯然，放電時(shí)間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。若負(fù)載開(kāi)路（RL=），電容無(wú)放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。 （1）輸出電

10、壓的估算         顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時(shí)間常數(shù)=RLC有關(guān)，應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期T，分析及實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)  =RLC（35）T /2  時(shí)，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即                      

11、;              UO1.2U2                                  

12、0; （2）整流二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過(guò)更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足                                    IFM2IV=IO   &

13、#160;                                 （3）在已知負(fù)載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即          

14、0;                       C（35） T  /2RL若容量偏小，輸出電壓UO將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應(yīng)大于u2的峰值，同時(shí)要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的因素，留有足夠的余量。 電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。4、可調(diào)穩(wěn)壓電路 在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流

15、過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)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：Uo1=(1.11.2)U2，直流輸出電流：I2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。五、器件的選擇及確定1、根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見(jiàn)主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為1.25V36V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)

16、壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)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(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 輸出電壓表達(dá)式為： Uo=U32(1+R2/R1)=1.25(1+R2/R1)式中，1.25v是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)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(gè)恒定電流通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ， 一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。輸出電壓可調(diào)范圍：1.25V37V 輸出負(fù)載電流：1.5A 能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。

17、60;（2）選擇電源變壓器 1）確定副邊電壓U2: 根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=9V 又  Ui-Uomax(Ui-Uo)min Ui-Uoin(Ui-Uo)max 其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V  12VUi43V 此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=(1.11.2)U2 可得變壓的副邊電壓： 2）確定變壓器副邊電流I2  Io1=Io

18、60;又副邊電流I2=(1.52)IO1 取IO=IOmax=800mA 則I2=1.5*0.8A=1.2A 3）選擇變壓器的功率 變壓器的輸出功率：Po>I2U2=8W （3）選擇整流電路中的二極管 查手冊(cè)選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V 最大整流電流IF=1A>0.4A （4）濾波電路中濾波電容的選擇 濾波電容的大小可用下式求得。 1）求Ui: 根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義： S=U0/Uf設(shè)計(jì)要求Uo15mV&#

19、160;，SV0.003 Uo=1.25V37V Ui=14V 代入上式，則可求得Ui 2）濾波電容C 設(shè)定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 則可求得C。 電路中濾波電容承受的最高電壓為14V ，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。 注意： 因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來(lái)抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。六、器件清單器件規(guī)格數(shù)量變壓器8w,12v(輸出)1二極管IN40015電阻101可調(diào)

20、電阻器（3296W103）010k1小電容（100nj100）0.1F2大電容2200F1LM317芯片1七、制作與調(diào)試1、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 在把整個(gè)電路連接并焊好后，我們發(fā)現(xiàn)接上電源后電路輸出端用萬(wàn)能表測(cè)不到電壓。2、解決問(wèn)題經(jīng)過(guò)檢查，電路連接正確。而通過(guò)在通電狀態(tài)下，用萬(wàn)能表測(cè)試輸入端到輸出端各焊點(diǎn)的電壓時(shí)發(fā)現(xiàn)有一焊點(diǎn)沒(méi)有電壓，因此我們判斷該焊點(diǎn)可能是虛焊。斷電后，我們重新熔掉焊點(diǎn)再焊好。然后，插上電源用萬(wàn)能表測(cè)輸出端電壓，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻器的阻值時(shí)，萬(wàn)能表的讀數(shù)隨電阻增大而增大，且其最小值為1.25V。當(dāng)萬(wàn)能表讀數(shù)為1.25V時(shí)，把電阻器的阻值調(diào)小不影響表上的讀數(shù)。可見(jiàn)，我們的設(shè)計(jì)成功

21、實(shí)現(xiàn)了1.25V12V的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。八、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手操作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。          過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)

22、計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，給我很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)以及專(zhuān)業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門(mén)講道課，一門(mén)辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，