直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

1、目錄1。預(yù)備知識12。課程設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（二）13。課程設(shè)計(jì)目的及基本要求13。1設(shè)計(jì)目的23.2基本要求24.設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說明24。1設(shè)計(jì)內(nèi)容24.2設(shè)計(jì)說明25.原理圖及原理35.1功能模塊電路原理圖35。2原理說明55。2.1電源變壓器55。2。2整流電路65。2.3濾波電路65.2.4穩(wěn)壓電路76。BOM清單77.課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具77.1實(shí)驗(yàn)儀器87。2使用工具128。電路的安裝與調(diào)試128.1電路安裝128。2電路調(diào)試128。2。1分塊電路調(diào)試138.2.2整體電路調(diào)試139.結(jié)論1310。課程設(shè)計(jì)心得體會1411.參考文獻(xiàn)151。預(yù)備知識 直流穩(wěn)壓電源

2、的設(shè)計(jì)包括多種步驟,多種方案。在做完成品時(shí)還需要精確的組裝、耐心的調(diào)試。 在本次設(shè)計(jì)中，注重對穩(wěn)壓電源各組成部分的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，各部分電路組件的選擇.首先明確設(shè)計(jì)的總體方案：變壓整流濾波穩(wěn)壓. 變壓器在于對其變比的選擇，這需要對整個(gè)電路的精確計(jì)算；對于整流電路的選擇采用對比分析的方法.加深了解橋式整流電路、半波整流電路、全波整流電路的優(yōu)缺點(diǎn),綜合其他因素選擇最佳的電路連接方式.在此步驟中，注意對二極管的選擇和保護(hù)。濾波電路分為電容濾波和電感濾波。由于電感的匝數(shù)容易引起自感現(xiàn)象，所以本次設(shè)計(jì)中主要考慮電容濾波電路,必須注意的是電容大小要精確計(jì)算;穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)主要采用三端集成穩(wěn)壓電路

3、.通過翻閱資料，了解三端集成穩(wěn)壓器的分類,從中選擇正確的型號連入電路。從局部到整體，將各個(gè)部分選擇的元件組圖連接，通過集體的公式算出各參數(shù)的值。在完整的電路基礎(chǔ)上，我們可以對其進(jìn)一步進(jìn)行研究分流、擴(kuò)壓、短路保護(hù)。這可以使我們深入理解直流穩(wěn)壓電源的構(gòu)造以及工作原理。2。課程設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（二） 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。圖2.1直流穩(wěn)壓電源方框圖 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。 2。

4、整流電路：利用單向?qū)щ娫?把50Hz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部分加以濾除，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.3.課程設(shè)計(jì)目的及基本要求3.1設(shè)計(jì)目的1學(xué)習(xí)基本理論在實(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)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測試方法。 3培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。3。2基本要求1.設(shè)計(jì)并制作一個(gè)連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,主要技術(shù)指標(biāo)要求： 輸出電壓可

5、調(diào):Uo=+9V+12V 最大輸出電流:Iomax=1A 輸出電壓變化量:Uo15mV 穩(wěn)壓系數(shù)：SV0.0032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)，畫出實(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，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導(dǎo)教師審核。4。批準(zhǔn)后，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組裝、調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù).4。設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說明4。1設(shè)計(jì)內(nèi)容1.電路圖設(shè)計(jì) （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)模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(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)。 （

6、4)總電路圖:連接各模塊電路。2.電路安裝、調(diào)試 （1）自行設(shè)計(jì)印刷電路板，并焊接。 （2）在每個(gè)模塊電路的輸入端加一信號,測試輸出端信號,以驗(yàn)證每個(gè)模塊能否達(dá)到所規(guī)定的指標(biāo). （3)重點(diǎn)測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)。 （4）將各模塊電路連起來,整機(jī)調(diào)試,并測量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo).4。2設(shè)計(jì)說明（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，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。 (3)脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 (4

7、）濾波后的直流電壓,再通過穩(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，供給負(fù)載RL.5。原理圖及原理5。1功能模塊電路原理圖圖5。1 原理圖圖5。2 PCB圖圖5。3 輔助電路圖圖5。4 實(shí)際成果正面元器件圖圖5.5 實(shí)際成果反面元器件圖5。2原理說明5.2。1電源變壓器電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為: （51)其中：P2是變壓器副邊的功率,P1是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表5.1所示；表5.1 小型變壓器的效率因此，當(dāng)算出了副邊功率2P后,就可以根據(jù)上表算出原邊功率1P。5.2.2整流電路單

8、相橋式整流電路：使用的整流器件較全波整流時(shí)多一倍,整流電壓脈動與全波整流相同,每個(gè)器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高.電路圖如圖所示：圖5。55。2.3濾波電路電容濾波電路：電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動較大，它的負(fù)載能力比較差,只是用于負(fù)載較輕且變化不大的場合。電路圖如圖所示:圖5。65.2。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。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317)系列，它們的輸出電壓從1.25V37伏可調(diào)，最簡的電路外接元件只需一個(gè)固定電阻

9、和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護(hù)，最大輸出電流為1。5A。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器,輸出電壓Uo的表達(dá)式為： Uo1.25（1R2/R1） （52)式中R1一般取120240歐姆,輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓.6。BOM清單序號名稱單位數(shù)量序號名稱單位數(shù)量1電阻470個(gè)59電容104個(gè)92IN4007個(gè)410電容1000uF個(gè)433mm紅led個(gè)511電容220uF個(gè)44芯片7812片112芯片7912片15芯片7809片113芯片7909片161K電阻個(gè)114電位器103個(gè)17插針個(gè)1815電容100UF個(gè)18Ne555片116

10、8腳底座個(gè)1表6。17.課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具7。1實(shí)驗(yàn)儀器1。芯片7812圖7.17812是正電源穩(wěn)壓IC，它在電路中的接法如下圖所示：圖7.22。芯片7912圖7.37912是負(fù)電源穩(wěn)壓IC，它在電路中的接法如圖所示：圖7.4芯片7809/79097809為正電壓線性穩(wěn)壓器，7909為負(fù)電壓線性穩(wěn)壓器.它們的輸出電流為，壓差不大時(shí)亦可工作于1。5A的最大輸出電流。輸入電壓不可超過±35V，壓差（輸入電壓輸出電壓）不得低于.輸入端濾波用電解電容的容量由實(shí)際電路對交流紋波抑制的要求決定。下圖為7809/7909三端穩(wěn)壓集成塊雙電源穩(wěn)壓(正負(fù)9V）的典型電路接法：圖7。5下圖為

11、7812/7912三端穩(wěn)壓集成塊雙電源穩(wěn)壓(正負(fù)12V）的典型電路接法：圖7.6NE555的引腳圖及功能(1）NE555引腳圖圖7.7內(nèi)部電路方框圖NE555引腳功能：Pin 1 （接地) 地線（或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)） 這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1。7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。Pin 4 （重置) 一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位

12、時(shí)會重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 （控制） 這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動這個(gè)動作。 Pin 7 (放電） -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力,當(dāng)輸出為ON時(shí)為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對地為高阻抗。Pin 8 (V +） 這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端.供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)

13、至+16伏特（最大值）. 7.2使用工具1。電烙鐵：電烙鐵是電子制作和電器維修的必備工具，主要用途是焊接元件及導(dǎo)線，按機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)熱式電烙鐵和外熱式電烙鐵,按功能可分為焊接用電烙鐵和吸錫用電烙鐵，根據(jù)用途不同又分為大功率電烙鐵和小功率電烙鐵. 2。萬用表:萬用表又稱為復(fù)用表、多用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的.萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數(shù)字萬用表。是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導(dǎo)體的一些參數(shù)（如）等。3。電

14、路板：電路板的名稱有：線路板，PCB板，鋁基板,高頻板,PCB，超薄線路板，超薄電路板，印刷（銅刻蝕技術(shù)）電路板等。電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產(chǎn)和優(yōu)化用電器布局起重要作用。4.交流毫伏表：交流毫伏表，其功能相當(dāng)于用其它分離元件組成的高精度晶體管毫伏表，對常用實(shí)驗(yàn)電路中的交流輸入波形，可直接計(jì)算出其真有效值，并用數(shù)碼顯示.其梢度和性能都優(yōu)于同類產(chǎn)品.而且具有體積小，使用方便等特點(diǎn).5。三端可調(diào)穩(wěn)壓器：一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便,性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等

15、優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。8.電路的安裝與調(diào)試8.1電路安裝整流電路的安裝 首先應(yīng)在變壓器的副邊電壓接入保險(xiǎn)絲FU，以防電源輸出端短路損壞變壓器或其他元件，整流濾波電路主要檢查整流二極管是否接反,否則會損壞變壓器。檢查無誤后，通電測試（可用調(diào)壓器逐漸將輸入交流電壓升到220V），用滑線變阻器作等效負(fù)載，用示波器觀察輸出是否正常.穩(wěn)壓部分的安裝集成穩(wěn)壓器要安裝適當(dāng)?shù)纳崞?，根?jù)散熱器的安裝的位置決定是否需要集成穩(wěn)壓器與散熱器之間絕緣，輸入端加直流電壓（可用直流電源作輸入，也可用調(diào)試好的整流濾波電路作輸入）,滑線變阻器作等效負(fù)載，調(diào)節(jié)電位器，輸出電壓隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。注意檢查在額定負(fù)載

16、電流下的穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況。8.2電路調(diào)試 在設(shè)計(jì)完成直流穩(wěn)壓電源電路之后，我們可在面包板上來對自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行連接與調(diào)試。8.2.1分塊電路調(diào)試1。變壓器電路的調(diào)試。 在所設(shè)計(jì)的變壓器電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓,輸出端接入一電壓表，觀測輸出端電壓表的讀數(shù)，與理論輸出值(即由輸入電壓作用下的輸出電壓值）進(jìn)行比較，若兩數(shù)值相等或相近,則所涉及的變壓器單元電路通過測試；否則,需重新對該單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真(在兩數(shù)值差別不大的情況下，也可通過直接改變電路參數(shù)設(shè)置來進(jìn)行優(yōu)化和再設(shè)計(jì)).直至兩參數(shù)值相等。2.整流電路的調(diào)試。 在所設(shè)計(jì)的整流電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓，在

17、整流電路的輸出端接入一示波器，觀測輸出電壓的波形，與理想波形進(jìn)行比較，如兩波形相同，則所設(shè)計(jì)的整流單元電路通過測試；否則，需重新對該單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試，直至達(dá)到理想波形。3。整流電路的調(diào)試。在所設(shè)計(jì)的整流電路的輸入端分別輸入不同大小的交流電源電壓，在整流電路的輸出端接入一示波器，觀測輸出電壓的波形，與理想波形進(jìn)行比較，如兩波形相同,則所設(shè)計(jì)的整流單元電路通過測試;否則，需重新對該單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試,直至達(dá)到理想波形。4。穩(wěn)壓電路調(diào)試。在所設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路的輸入端輸入濾波電路的輸出電壓，在穩(wěn)壓電路的輸出端接入一示波器,觀測輸出電壓波形,與理想波形進(jìn)行比較，如兩波形相同，則所設(shè)計(jì)的濾波單元電

18、路通過測試；否則，需重新對該單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試，直至達(dá)到理想波形。8.2。2整體電路調(diào)試在單元電路設(shè)計(jì)完成并通過調(diào)試后,就可以進(jìn)行整體電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試了。整體電路的方針必須是在整體電路設(shè)計(jì)完成并經(jīng)過初步檢查后方可進(jìn)行。對所創(chuàng)建的整體電路功能進(jìn)行測試，包括以下幾項(xiàng):1.測試直流穩(wěn)壓電源各級電壓，觀察各級電壓的波形.2。驗(yàn)證直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓功能,測試直流穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓系數(shù)。在整體電路通過調(diào)試、優(yōu)化并得到滿意的結(jié)果后，此次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)就基本完成了。9.結(jié)論直流穩(wěn)壓電源在人們的生活和生產(chǎn)中的地位也越來越重要，許多的電子設(shè)備對所需的電源也提出了更高的要求。而這其中相當(dāng)多的電子設(shè)備不能直接使用公用電

19、網(wǎng)提供的交流電源, 而是需要穩(wěn)定的直流電源，因此對直流電源的性能、體積、重量等的要求也不斷提高，再加上當(dāng)今世界能源貧乏，于是對穩(wěn)壓電源的功率損耗也提出了更嚴(yán)格的要求；同時(shí),電子設(shè)備種類的不斷增加，使得其對直流電源輸出電壓值、電流值的需求也越來越多。 在這次課設(shè)中,我們根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，按照老師介紹的方法，設(shè)計(jì)出滿足要求的直流穩(wěn)壓電源。該設(shè)計(jì)過程包括電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分。在實(shí)踐中，很多因素都會引起電源的輸出電壓發(fā)生變化。 實(shí)踐中的主要問題就是元件的過流保護(hù)。當(dāng)負(fù)載電流過大或電路短路時(shí),可能會燒壞電路板,由此可見，過流保護(hù)尤為重要.次電路設(shè)計(jì)了過流

20、保護(hù)裝置，可調(diào)節(jié)保護(hù)電流值，比傳統(tǒng)保護(hù)方式更方便可靠。在電源干路上串一個(gè)大功率電阻R1，當(dāng)電流通過時(shí),R1兩端會產(chǎn)生相應(yīng)電壓。同時(shí)，發(fā)光二極管L1發(fā)亮，指示電路工作在限流狀態(tài)。第二個(gè)問題就是斷電保護(hù)。在關(guān)閉電源的時(shí)候，經(jīng)常會因?yàn)殡娙莘烹娀蛟骷挠绊懚a(chǎn)生瞬間放大電流，從而燒壞負(fù)載。為避免這種情況，本設(shè)計(jì)通過二極管的濾波與電阻的降壓作用而有效防止次現(xiàn)象的發(fā)生。 此外,在PCB板的焊接過程中，也出線了很多的問題.首先就是各個(gè)元器件的正負(fù)極方向沒搞清楚，通過同學(xué)的指導(dǎo)終于了解，在焊接過程中，由于事先沒有認(rèn)真思考如何合理布線，以至于在焊接時(shí)既浪分時(shí)間又增加了焊接的難度，整個(gè)電路板的背面慘不忍睹，還差點(diǎn)由于過于混亂而發(fā)生短路現(xiàn)象.此外，焊接技術(shù)也不過關(guān)，每一個(gè)焊接點(diǎn)都是一大團(tuán)錫，外形不美觀也焊的不牢靠，還有可能漏電。 通過這次實(shí)習(xí)，我初步了解了穩(wěn)壓電源類的電路設(shè)計(jì)思路及方法，對此感觸頗多。這是我們第一次將電路圖實(shí)際焊接到電路板上，真正將所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際中，也更深一步的了解了各種元器件的功能及工作原理,真正做到學(xué)以致用。除此之外,我還認(rèn)識到自己的諸多不足之處，就連二極管的正負(fù)都分不清等很白癡的問題，了解到了自己所學(xué)知識的局限性，在今后的學(xué)習(xí)中，不僅要掌握好理論知識，還要多多動手實(shí)踐，這樣才能更好的理解和掌握。10。課程設(shè)計(jì)心得體會通過這學(xué)期的課