過載保護(hù)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源實習(xí)報告

中南林業(yè)科技大學(xué)涉外學(xué)院實習(xí)報告名稱：過載保護(hù)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源姓名：吳思敏學(xué)號：20097428專業(yè)班級：電子信息工程1班時間：2011-10-5TOC\o"1-5"\h\z1、任務(wù)和性能指標(biāo) 21.1任務(wù)內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"1.2性能指標(biāo) 3\o"CurrentDocument"2、設(shè)計方案 33、 系統(tǒng)設(shè)計 33.1降壓，整流，濾波電路系統(tǒng)設(shè)計 3\o"CurrentDocument"3.2保護(hù)電路系統(tǒng)設(shè)計 4\o"CurrentDocument"3.3輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計 63.4電路設(shè)計總圖 8\o"CurrentDocument"4、 調(diào)試及性能分析 85、 相關(guān)知識概述 9\o"CurrentDocument"5.1三端穩(wěn)壓器LM317簡介 9\o"CurrentDocument"5.2焊接部分 9\o"CurrentDocument"6、 心得體會 101、任務(wù)和性能指標(biāo)1.1任務(wù)內(nèi)容我們設(shè)計項目是設(shè)計一直流電源，重點是過流保護(hù)發(fā)和過壓保護(hù)。所以設(shè)計的電路要求有兩個特點：第一有保護(hù)電路模塊，第二輸出電壓可調(diào)。1.2性能指標(biāo)在這次設(shè)計電路中電源輸出直流電壓兩路，一路是固定輸出電壓源+5V，另一路是輸出電壓可調(diào)+3V=--+12V。額定輸出電流300mA，設(shè)計保護(hù)電流四檔可調(diào)：338mA,268mA,105mA,35mA,即當(dāng)電源輸出電流超過設(shè)計保護(hù)電流時，保護(hù)電路動作，斷開電源與負(fù)載的連接。2、設(shè)計方案電路主要由如下部分分成：變壓電路，整流電路，濾波電路，過流保護(hù)電路，輸出電壓調(diào)節(jié)電路。3.1降壓，整流，濾波電路系統(tǒng)設(shè)計

因為本電路輸出電壓最大12V，即三端穩(wěn)壓器輸入電壓要求大于12+5=15V，可以選擇為16V，所以取整流濾波輸出電壓（即三端穩(wěn)壓器輸入電壓）為16V左右。降壓變壓器次級電壓的選擇，因為整流濾輸出電壓的最大值等于變壓器次級電壓的1.1414倍，所以可考慮選擇變壓器次級電壓為12V，這樣，整流濾波輸出電壓的最大值等于17V。變壓器的功率選擇，因為電路輸出額定電流300mA,所以電路輸出額定功率為17Vx300mA=5V,所以變壓器功率為6—7w就可以了，本電路選擇變壓器功率為10W。整流二極管的耐壓要求：高于17V（高于變壓器次級電壓最高值）。整流二極管的平均整流電流要求：大于300mA。這樣，整流二極管采用常用的整流二極管IN4001（耐壓100V,電流1A）就足夠達(dá)到要求了。1T濾波電容的容量要求:C＞（3--5）2R，其中T1T濾波電容的容量要求:C＞（3--5）2R，其中T為200V交流電周期為0.02秒R為整流濾波電路負(fù)載等效電阻（可這樣確定：整流濾波電路最小輸出電壓比最大輸出電流，本電路:15V/300mA=50Q）,C＞（600pF—1000uF）取C為1000pF/25V。3.2保護(hù)電路系統(tǒng)設(shè)計右圖所示為NE555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，外部連接可參見電路原理圖。電路剛接上電源時，電容C4無充電電荷，“2”6”為低電平，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，這時電源通過R6對電容C4充電，“2”“6”電位升高，當(dāng)電位升高到（2/3）VCC時，比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負(fù)載供電。這就是電路起始工作過程，時間由電阻R6和電容C4決定。大約R6xC4.電路在正常工作條件下（無過流），檢測電阻R5（或并上R8或并上R9或并上R8//R9）上電壓較小，三極管Q2截止，555維持工作狀態(tài)不變，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負(fù)載供電。如果電路輸出電流過大，這個電流通過R5,在R5上產(chǎn)生較大的電壓，使Q2導(dǎo)通，電容C4通過Q2快速放電，使“2”6”電位快速下降到低于（1/3）VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平。泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，斷開了電源與負(fù)載的連接，起到保護(hù)電路和負(fù)載的目的。電路保護(hù)后，輸出電流為0,Q2又截止，C4再次充電，當(dāng)充電使得“2”6”電位升高到（2/3）VCC時，比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電。但只要故障沒有排除，電路又立即進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)電路處于保護(hù)狀態(tài)時，與非門G1輸出低電平，非門G3輸出高電平，放光二極管D1亮，表示電路處于保護(hù)狀態(tài)?；蛘哂卯?dāng)電路處于保護(hù)狀態(tài)時，與非門G1輸出低電平，非門G3輸出高電平，蜂鳴器叫，表示電路處于保護(hù)狀態(tài)。各元件參數(shù)計算：555的工作電壓不能大于16V，不能直接將整流濾波后電壓（最大為17V）加到555上串聯(lián)一個紅色發(fā)光二極管降壓（所降電壓為1.8V），降壓后最大為15.2V。555輸出高電平電壓約為14V設(shè)計D1電流為4mA則R1=（14-1.8、=3.05K,取R1=3KO蜂鳴器限流電阻R1的計算：555輸出高電平電壓約為14V,設(shè)計蜂鳴器工作電流為4mA，用12V的蜂鳴器，則R仁（14-12）/4=500Q,取R1=470Q。R6和C4的計算，設(shè)計保護(hù)時間為0.5秒，則根據(jù)T=1.1R6xC4，可取C4=47pF,R6=10Ko設(shè)Q2導(dǎo)通電壓為0.6V，則R5=0.6V/300mA=2Q。為了調(diào)節(jié)的方便，取電阻R8,R9與R5通過開關(guān)成并聯(lián)狀態(tài)。取R8=10Q,R5=3Q,“7”為低電平時，Q1要飽和導(dǎo)通，因為當(dāng)“7”為低電平時電阻R3上的電流近似為17/R3這個電流設(shè)多大合適？這要考慮調(diào)整管得電流放大系數(shù)B小功率管9012的B>50,，而調(diào)整管最大輸出電流為300mA，因此，調(diào)整管基極電流只要大于6mA，調(diào)整管就處于飽和狀態(tài)，R3=17/6=2.83K,可取R3=2K°R2的估算：當(dāng)取R3為2K時，R3電流為8.5mA，是基極電流與R2電流之和，因此R2電流必須小于2.5mA,取R2=10K可行。Q1主要考慮的是最大輸出電流，因最輸出電流為300mA，而9012的電流可達(dá)500mAoR4取幾十Q都可以。Q3,R11,R12組成過壓保護(hù)電路，在接口處的電壓高于+5V時，Q3將導(dǎo)通，電容C4放電，Q3,R11,R12組成過壓保護(hù)電路，在接口處的電壓高于+5V時，Q3將導(dǎo)通，電容C4放電，555“6”腳電位下降，內(nèi)部泄流管截止，Q1截止，起到保護(hù)作用。所|i-以這是一個過壓保護(hù)電路。R7是起動電阻，在帶負(fù)載開機時，且負(fù)載較重時開啟電源，此時由于開機時濾波電容的充電以及負(fù)載電流的共同影響，電路可能起動不了，3Viti<VoutLM117T2R12RES2R13RES2R1斗R15R16R17RES2RES2RES2RES2R18KES2S3SWDIP-4有了R7提供通路，電路可S是啟動按鍵，在帶負(fù)濾波電容的充電以及負(fù)載電流的共同影響，電路可能啟動不了，按下按鍵提供通路，電路可以啟動。g機時，且負(fù)載很重時開啟電源，此時由于開機時3.3輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計不穩(wěn)定的直流電壓Ui從三端穩(wěn)壓器（3）輸入。輸入電壓低于40V，但需要比最高輸出電壓高出3V以上。本電離能設(shè)計最高輸出電壓為12V，則本電路輸入電壓高于15V（本電路取16V左右）可調(diào)的穩(wěn)定直流電壓Uo從三端穩(wěn)壓器LM317的輸出端（2）輸出，可調(diào)電壓源電壓大小由“1”腳到地GND之間的電阻以及“2”腳與“1”腳之間的電阻確定?？烧{(diào)電壓源額定輸出電流大小由三端穩(wěn)壓器LM317決定，當(dāng)三端穩(wěn)壓器裝上散熱片后，額定輸出電流為1.5A。本可調(diào)電壓源設(shè)計指標(biāo)：輸出電壓可調(diào)：3V—12.00V;額定輸出電流：1A。三端穩(wěn)壓器LM317的輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電壓恒定為1.25V，三端穩(wěn)壓器LM317的調(diào)整端（1）的電流小于50pF，當(dāng)控制電路工作電流比50pF大得多時，這個電流可以忽略不計，即認(rèn)為調(diào)整端（1）虛斷路。本電路設(shè)計控制電路工作電流為5mA左右，比50pA電流大得多（100倍），因此調(diào)整端（1）的電流不計。這樣從三端穩(wěn)壓器LM317的輸出端（2）流到調(diào)整端（1）的電流與從調(diào)整端（1）到地GND的電流相同。

設(shè)計思想：固定輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電阻Ra=R12//R13,則LM317從輸出端（2）流到調(diào)整端（1）Ra的電流不變，而調(diào)整端（1）到地GND的等效電阻Rb（R3//R14,R15,R16,R17,R18電阻）可調(diào)（通過改變四位開關(guān)狀態(tài)而改變電阻阻值的大?。?，由于流過調(diào)整端（1）到地GND的等效電阻的電流也不變，所以調(diào)整（1）到地GND的電壓隨著調(diào)整端（1）到地GND的電阻的變化而變化，使得輸出端電壓變化。125U二1.25+ Rb ①o Rab其中Ra是輸出端（2）到調(diào)整端（1）的電阻R12//R13。Rb是調(diào)整端（1）到地GND的等效電阻。F面確定電阻Rb的最小值Rb.和最大值Rb與電阻Ra的關(guān)系。bmin bmax當(dāng)電阻Rb取最小值Rbmin時，輸出電壓最低為3V，因此，關(guān)系式3二L25+3二L25+Rbmi釜1.25aRbmin二1.4Ra成立②當(dāng)電阻Rb取最大值Rbmax時，輸出電壓最高為12.00V，因此，關(guān)系式Rbmax12.00二1.25+RbRbmax12.00二1.25+Rb xbmax10.75R1.25=8.6Ra1.25a成立，當(dāng)取Rb=3K時，R=349Q（可用360Q并10K得到）bmax a ' /當(dāng)取R=349Q時，Rbi=1.4x3K=489Q。a bmin本電路取R14=3K,R15=13K,R16=8.2K,R17=2.4k,R18=910Q。3.4電路設(shè)計總圖4、調(diào)試及性能分析1?仔細(xì)觀察各焊接點，檢查有無短路現(xiàn)象和虛焊現(xiàn)象。2?認(rèn)真測量。在觀察所焊接的電路板處于正常狀態(tài)，將交流電源接入到J1接口。3?將負(fù)載電流逐漸增大，并用電流表加以檢測，記錄下當(dāng)電路有保護(hù)動作時負(fù)載電流，并紀(jì)錄下此時對應(yīng)的保護(hù)電阻R5的值。4?改變開關(guān)S2的狀態(tài)，用以改變保護(hù)電阻R5的電阻值，再次將負(fù)載電流逐漸增大，并用電流表加以監(jiān)測，記錄下當(dāng)電路有保護(hù)動作時的負(fù)載電流，并記錄下此時對應(yīng)的保護(hù)電阻R5的值。5.重復(fù)以上步驟。6?改變開關(guān)S3的狀態(tài)，測量輸出電壓理論數(shù)據(jù)記錄：

四位開關(guān)狀態(tài)電阻連接狀態(tài)等效電阻值輸岀電壓值#0000R143K12.00#0001R14//R180.7k3.76#0010R14//R171.33k6.03#0011R14//R17//R180.54k3.19#0100R14//R162.2k9.15#0101R14/A16//R180.78k4.05#0110R14/A16//R171.15k5.39#0111R14//R16//R17//R180.Elk3.08#1000R14//R152.44k10.01#1001R14//R15//R180.66k3.62#1010R14//R15//R171.21k5.60#1011R14//R15//R17//R180.52k3.12#1100R14//R15//R161.87k7.97#1101R14//R15//R16//R180.61k3.44#1110R14//R15//R16//R171.05k5.02#1111虹4//R15//R16//R17//R180.49k3.005、相關(guān)知識概述5.1三端穩(wěn)壓器LM317簡介LM317是三端穩(wěn)壓器，不穩(wěn)定直流電壓從LM317的輸入端（3）輸入，從輸出端（2）輸出穩(wěn)定的直流電壓。LM317外形如左圖所示，腳的編號從左至右為1,2,3。1—調(diào)整端，2—輸出端，3—輸入端。不穩(wěn)定電壓從3端輸入，從2端輸出的電壓為穩(wěn)定電壓。LM317的一個最重要的特性是：2—1之間電壓恒為1.25V。其他特性需要了解的是：調(diào)整端（1）電流很?。ㄐ∮?.05mA）,在工作電流比它大得多的條件下這個電流忽略不計；輸入端電壓要比輸出端電壓高于3V以上。5.2焊接部分焊接的第一步是表面焊接。首先是鍍錫，左手夾焊錫絲，手拿電烙鐵，兩者適當(dāng)接觸使熔融的錫鍍在銅片上，然后用松香點在鍍錫處，用電烙鐵快速地刮一下，便得到扁平的錫層。然后安裝表面元件。打開熱風(fēng)槍，用鑷子夾持細(xì)小元件至指定位置，用熱風(fēng)槍均勻加熱，使元件接在錫上。最后，用電烙鐵熔化錫絲滴在元件側(cè)面，形成一個坡。焊接的第二步是通孔焊接。將元件的觸角從另一面插入，在這一面伸出適當(dāng)?shù)拈L度，，然后將熔融的錫液滴在孔處，焊好后用刀具將多余的觸角剪掉。遇到的問題及講解方法a.焊接時，表面元件兩端處的錫的高