NE555建議門鈴設計

**建筑工程學院城建學院電氣信息工程系課程設計〔論文〕-第2頁共15頁.z第1章緒論簡介可調(diào)直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器之一，它現(xiàn)在廣泛的應用在學校教學，科學研究等領(lǐng)域，是電子設計人員進展實驗操作和科學研究必不可少的電子儀器。在日常的電子電路中，供電電源常常要用到穩(wěn)壓直流電源。所以，穩(wěn)壓直流電源具有非常重要的研究意義。此課程設計是做一個可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，通常，很多參考書上都有類似的電路設計圖，在我們需要用時常常面臨一個選擇困難的問題而且在選擇完成之后，具體的制作過程中總有很多問題，而參考書上沒有具體的解決問題。另外，大多電路圖所給的實物結(jié)果都是理想情況下的，就此我本次實驗利用仿真軟件進展仿真實驗，以期在以后的運用中會有所幫助?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源是采用當前國際先進的高頻調(diào)制技術(shù)，其工作原理是開關(guān)電源的電壓和電流展寬，實現(xiàn)了電壓和電流的大*圍調(diào)節(jié)，同時擴大了目前直流電源供給器的應用。直流穩(wěn)壓電源的控制芯片是采用目前比擬成熟的進口元件，功率部件采用現(xiàn)國際上最新研制的大功率器件，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設計方案省去了傳統(tǒng)直流電源因工頻變壓器而體積笨重。與傳統(tǒng)電源相比高頻直流電源就較具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，同時也為大功率直流電源減小體積創(chuàng)造了條件，此電源又稱高頻可調(diào)式開關(guān)電源?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源保護功能齊全，過壓、過流點可連續(xù)設置并可預視，輸出電壓可通過觸控開關(guān)控制。此實驗中我選擇的是單相橋式整流電路的連接，其使用整流器件較全部波整流多出一倍，變壓器利用率較全波整流電路高等優(yōu)點。還利用了集成三端穩(wěn)壓器LM317系列，穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有平安可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。就此根底進展本次試驗設計。1.2任務與要求1、輸要求設計一個可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。3、要求輸出電壓:DC1.25-20V連續(xù)可調(diào)。4、要求輸出電流:1A。1.3電路圖設計〔1〕確定目標：設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖?！?〕系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式?！?〕參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標的要求，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，整機調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項指標。〔6〕采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整*圍較寬，設計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從0V起連續(xù)可調(diào),因要求電路具有很強的帶負載能力，需設計一軟啟動電路以適應所帶負載的啟動性能。該電路所用器件較少，本錢低且組裝方便、可靠性高。第2章元件性能介紹2.1LM317穩(wěn)壓器。本系統(tǒng)利用LM317的穩(wěn)壓及其電壓可調(diào)的功能，通過旋轉(zhuǎn)接在調(diào)整腳的電位器，實現(xiàn)輸出電壓在1.25-20V內(nèi)連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度較高。LM317的電壓調(diào)整電路圖如圖2-1所示。圖2-1LM317穩(wěn)壓器圖如圖2-1所示，通過調(diào)整可調(diào)電阻的阻值，就可以調(diào)整輸出電壓的大小。所以，如果希望調(diào)整的精度高，可調(diào)電阻RV1的調(diào)整精度也要高。輸出電壓集成穩(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)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器,一般使用精細電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。輸出電壓可調(diào)*圍：2.5V～36V輸出負載電流：1.5A能滿足設計要求,應選用LM317組成穩(wěn)壓電路。LM317是美國國家半導體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。LM317的輸出電壓*圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過載保護、平安區(qū)保護等多種保護電路。通常LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線超過6英寸〔約15厘米〕。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM317能夠有許多特殊的用法。比方把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317的極限就行。當然還要防止輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。2.2電路的電容選擇.電解電容電阻放電，其電壓也開場下降，趨勢與電容兩端電壓根本一樣。電解電容是電容的一種，介質(zhì)有電解液，涂層有極性，分正負，不可接錯。電容，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料〔介質(zhì)〕構(gòu)成。有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極〔正極〕應與電源電壓的正極端相連接，陰極〔負極〕與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。圖2-2電容圖瓷片電容陶瓷電容無極性。陶瓷電容的容量一般較小，用于信號源濾波，可用于消除高頻干擾。第3章方案設計介紹3.1可調(diào)式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路是整個設計之中一個很重要的組成局部，幾乎所有的電子設備都需要穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作。所以，研究和熟悉穩(wěn)壓電路的組成和設計具有非常重要的意義。圖3-1原理圖穩(wěn)壓電路主要用于提供更加穩(wěn)定的直流帶能源?？紤]到整流濾波電路的輸出電壓和理想的直流電源還是有相當?shù)木嚯x，主要是存在兩方面的問題：第一方面，但負載電流變化的時候，因為整流濾波電路存在一定的內(nèi)阻，所以輸出的直流電壓將有可能隨之發(fā)生變化。第二方面，由于電網(wǎng)電壓并不穩(wěn)定，當電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，整流電路的輸出電壓直接與變壓器副邊電壓有關(guān)，因此輸出直流電壓也相應的發(fā)生變化。因此，在設計中，采用三端集成穩(wěn)壓器LM317來實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。其中，調(diào)整管接在輸入端和輸出端之間。當電網(wǎng)電壓或負載電流波動時，調(diào)整自身的集-射壓降使輸出電壓根本保持不變。放大短路將基準電壓與從輸出端得到的采樣電壓進展比擬，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。由于三端集成穩(wěn)壓器是串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的一種，而串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓和基準電壓成正比，因此，基準電壓的穩(wěn)定性將直接影響穩(wěn)壓電路的輸出電壓的穩(wěn)定性。采樣電路由兩個分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一步份送到放大電路的輸入端。啟動電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時候，是調(diào)整管、放大電路和基準電源等建立各自的工作電路，而當穩(wěn)壓電路正常工作是啟動電路被斷開，影響穩(wěn)壓電路的性能。保護電路主要起到限流保護，過熱保護和過壓保護的作用。3.2直流電路直流穩(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)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖圖3-1直流穩(wěn)壓電源的方框圖〔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?！?〕整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電〔3〕濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大局部加以濾除，從而得到比擬平滑的直流電壓?！?〕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)電壓和負載的變化而變化。3.3整流電路直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3-2所示。圖3-2單相橋式整流電路〔2〕工作原理設變壓器副邊電壓=sinωt，為有效值。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；的負半周內(nèi)，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。圖3-3單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M展整流的最常用的電路。用來將交流電轉(zhuǎn)變成直流電。橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半局部是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半局部時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半局部。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣朔料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。3.4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。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復式濾波等。在整流電路的輸出端，即負載電阻RL兩端并聯(lián)一個電容量較大的電解電容C，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖3-4所示電路，由于濾波電容與負載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。圖3-4單相橋式濾波電路從圖3-4可以看出，當為正半周時,電源通過導通的二極管VD1、VD3向負載RL供電，并同時向電容C充電〔將電能存儲在電容里，如t1～t2〕，輸出電壓＝≈；達峰值后減小，當≥時，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下降〔如t2～t3〕，由于放電時間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當下降不多時已開場下一個上升周期，當＞時，電源又通過導通的VD2、VD4向負載RL供電，同時再給電容C充電〔如t3～t4〕，如此周而復始。電路進入穩(wěn)態(tài)工作后，負載上得到如圖中實線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動直流〔虛線〕相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。假設負載開路〔RL=∞〕，電容無放電回路，輸出電壓將保持為的峰值不變。〔1〕輸出電壓的估算顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時間常數(shù)τ=RLC有關(guān)，τ應遠大于的周期T，分析及實驗說明，當τ=RLC≥〔3～5〕T/2(3-1)時，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即≈1.2U2(3-2)〔2〕整流二極管導通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應滿足IFM＞2IV=IO(3-3)〔3〕在負載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即C≥〔3～5〕T/2RL(3-4)假設容量偏小，輸出電壓將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應大于的峰值，同時要考慮電網(wǎng)電壓波動的因素，留有足夠的余量。電容濾波電路的負載能力較差，僅適用于負載電流較小的場合。3.5穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓局部的電路原理圖如圖3-5所示。圖3-5穩(wěn)壓電路原理圖穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算：QUOTE(3-5)僅僅從公式本身看，R3、R2的電阻值可以隨意設定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R3和R2的阻值是不能隨意設定的。1.2腳之間為1.25V電壓基準。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R3應小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D5，D6用于保護LM317。

首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化*圍是Vo＝1.25V—37V〔高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化*圍是Vo＝1.25V—45V〕，所以R2/R3的比值*圍只能是0—28.6。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過載保護、平安區(qū)保護等多種保護電路。LM317屬于深度負反應的穩(wěn)壓電路，其功耗比擬大，所以有必要討論一下LM317穩(wěn)壓模塊的散熱問題。穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫TJM,當T<TJM時穩(wěn)壓器才能正常工作。因此，穩(wěn)壓器的散熱能力愈強,結(jié)溫就愈低，它所能承受的功率也愈大。穩(wěn)壓器的散熱能力取決于它的熱阻給半導體器件加散熱片后可減小總熱阻。假設令Rθ1表示從結(jié)到器件外殼的熱阻，Rθ2表示從器件外殼到散熱片外表的熱阻，RθA表示從結(jié)到散熱片外表的熱阻，則RθA=Rθ1+Rθ2。假設令Rθd表示散熱片到周圍空氣的熱阻，Rθ’表示加散熱片后結(jié)到空氣的總熱阻，則Rθ’=RθA+Rθd。設集成穩(wěn)壓器的最高允許結(jié)溫為TJM，最高環(huán)境溫度為TAM，加散熱器后器件的功耗為PD，則有關(guān)系式：(3-6)所以器件的最大功耗必須滿足PDM≤PD。3.6元件清單表3-1元件清單元件序列型號元件參數(shù)值數(shù)量備注Ji變壓器12V1實際輸入電壓大于12VD1D2D3D4D5D6二極管1N4001，1A6也可用1N4007D7發(fā)光二極管1FUSH熔斷絲1A1C1C2電解電容4700uF/25V2C5電解電容0．1uF1C9電解電容1uF/25V1C7電解電容10uF/25V1SW開關(guān)1R3電阻2．2kΩ1R4電阻1K1R1電阻2kΩ1R2電位器10K1U三穩(wěn)壓器LM317可調(diào)*圍1.2V～37V1總結(jié)通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，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欠缺和經(jīng)歷缺乏。實踐出真知，通過親自動手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。我認為，在這學期的設計中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱辛奮斗一樣，我們都可以在實驗完畢之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情?；貞浧鸫苏n程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以穩(wěn)固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會效勞，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。致謝課程設計完成了，在這個過程中我學到了很多東西。首先我要感謝我的指導教師曲娜在設計論文的過程中給予我的指導與幫助，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正。在設計中遇到了很多問題，最后在教師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的開展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進展解決，