樓道觸摸開關延時設計

1、課程設計說明書 第 16 頁可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設計摘 要本設計利用模擬電路，以變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器LMP317來設計直流穩(wěn)壓電源；直流穩(wěn)壓電源是一種簡單、安全、運用非常廣泛小型電源。本次設計把重點放在電路的設計和制作上。本次設計由于電路比較簡單，故在很多參考書上都能找到相似的。實驗目的是通過集成直流穩(wěn)壓電源的設計、安裝和調(diào)試，學會選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源；掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標的測試方法。關鍵詞：整流二極管，LM317，穩(wěn)壓電源，一 設計任務書1.集成穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標（1）同時輸出電壓、輸出電流為2A。（2）輸出紋波電

2、壓小于，穩(wěn)壓系數(shù)小于；輸出內(nèi)阻小于0.1。（3）加輸出保護電路，最大輸出電流不超過2A。1.設計要求（1）電源變壓器只做理論設計。（2）合理選擇集成穩(wěn)壓器及擴流二極管。（3）保護電路擬采用限流型。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。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。 圖

3、3電路中采用四個二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D3導通，D2、D4截止，在負載RL上得到上正下負的輸出電壓；在負半周內(nèi)，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導通，流過負載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、負半周內(nèi)，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。濾波電路利用電阻抗元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波6。電容器的特點就是：對直流電表現(xiàn)出的阻抗極大，相當于不通。對交流電，頻率越高阻抗越小。利用電容器的這個特點，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

4、“濾波”。經(jīng)過濾波，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應該并聯(lián)在負載兩端。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管導通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負載電阻RL，另一路對電

5、容C充電。當UCU2，D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負載電阻RL放電，UC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當U2為負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顟B(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ǎ貜蜕鲜鲞^程。電容C愈大，負載電阻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：當電網(wǎng)電壓或負載電流發(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)電壓或負載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。本

6、設計采用可調(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。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，輸出電壓的表達式為：式中， 一般取值為（ ），輸出端與調(diào)整壓差為穩(wěn)壓器的基準電壓（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。接入D6后，

7、D6提供一個泄放電流的通路(D2正偏), 從而保護了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。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。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%。典型負載調(diào)整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護。過流、過熱保護。調(diào)整管安全工作

8、區(qū)保護。標準三端晶體管封裝。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=(Uomax/Uo-1）R1=(12/

9、1.25-1)*200=1720在考慮到實驗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=100µF/16V。

10、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Rp15k1電容C310uF/16V1電容C4100uF/16V1二極管IN4001 or IN40076印制板11四 安裝調(diào)試1 PCB板2出現(xiàn)問題及解決總 結(jié)通過本次設計，讓我從中學到了不少新知識，本設計利用直流穩(wěn)壓電源經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓為 NE555提供工作電壓；完成由NE555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)對觸摸開關的延時；由繼電器組成的控制電路通過繼電器的通斷來實現(xiàn)對白熾燈的控制。對于樓道觸摸延時開關的設計，我們應該抓住其本質(zhì)，主要包括直

11、流穩(wěn)壓電源經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓為NE555提供工作電壓；完成由NE555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)對觸摸開關的延時；由繼電器組成的控制電路通過繼電器的通斷來實現(xiàn)對白熾燈的控制。自身的創(chuàng)新設計能力及動手能力得到了提高，為以后的設計供作打下了堅實基礎。致 謝從拿到設計題目到設計整稿，從理論到實踐，學習到了很多新的知識，也成長了好多，在此要特別感謝導師蔡艷艷的指導與幫忙，在導師的指導下才能夠產(chǎn)生了不錯的設計思路，在設計過程中，遇到不少問題，都能夠得到導師的指點，讓設計工作得以順利進行，同時也要感謝同學與室友的幫助，及時幫我解惑，以及排除障礙等，讓我在這次設計過程中增長知識，學會成長。參考文獻1廖先蕓.電子技術(shù)實踐與訓練M.北京高等教育出版社,2005.7.2沈任元，吳勇.常用電子元器件簡明手冊M.機械工業(yè)出版社2003.7.3肖景和.數(shù)字集成電路應用精粹M.北京人民郵電出版社,2002.4.4陳有卿.555時基集成電路原理與應用M.機械工業(yè)出版社,2006.