設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源電路

1、1課題名稱_所在院系_班 級(jí)_學(xué) 號(hào)_姓 名_指導(dǎo)老師_時(shí) 間_景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院2模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班級(jí)： 姓名： 指導(dǎo)老師：張 玲 2011年06月12 日設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源電路設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 輸出直流電壓1.510V可調(diào)； 輸出電流IOm=300mA；（有電流擴(kuò)展功能）穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05； 具有過(guò)流保護(hù)功能。設(shè)計(jì)要求1.調(diào)研、查找并收集資料。2.總體設(shè)計(jì)。3.硬件設(shè)計(jì):：用A4紙畫(huà)出硬件的接線圖。4.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（字?jǐn)?shù)約2500字左右）。5.參考資料目錄參考資料1、電工電子實(shí)踐指導(dǎo)（第二版），王港元主編，江西科學(xué)技術(shù)出版社（2005）2、電子

2、線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（第二版），謝自美主編，華中理工大學(xué)出版社（2000）3、電子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè)，張友漢主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社（2000）4、555集成電路實(shí)用大全，郝鴻安等主編，上海科學(xué)普及出版社5、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究與設(shè)計(jì)，陳兆仁主編，電子工業(yè)出版社（2000）6、畢滿清主編，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社。7、用萬(wàn)用表檢測(cè)電子元器件，杜龍林編，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社（2001）8、新型集成電路的應(yīng)用，梁宗善，華中理工大學(xué)出版社（2001）9、新穎實(shí)用電子設(shè)計(jì)與制作，楊振江等編，西安電子科大出版社（2000）。3教研室主任簽字： 年 月 日目目 錄錄摘要摘要、第一章第一章 設(shè)計(jì)任

3、務(wù)與方案設(shè)計(jì)任務(wù)與方案 6 6第二章第二章 設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)電路圖 7 7 第三章第三章 原件及其介紹原件及其介紹 8 8第四章第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算 9 9附表附表 元件清單元件清單 1616附錄附錄 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1717 4摘要隨著生活的各式各樣，我們生活所需要的產(chǎn)品的品種也越來(lái)越多，其中絕大多數(shù)產(chǎn)品為電子產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品工作時(shí)所需要的電源電壓也不同，因而對(duì)電源的性能和參數(shù)要求也不同。目前，各種直流電源產(chǎn)品充斥著市場(chǎng)，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。然而，基于成本的考慮，對(duì)于電源性能要求不是很高的場(chǎng)合，可采用帶有過(guò)流保護(hù)的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。本次設(shè)計(jì)的題目為

4、設(shè)計(jì)一串聯(lián)型可調(diào)兩路直流穩(wěn)壓正電源：先是經(jīng)過(guò)家用交流電源流過(guò)變壓器得到一個(gè)大約十五伏的電壓U1，然后U1經(jīng)過(guò)一個(gè)橋堆進(jìn)行整流在橋堆的輸出端加兩個(gè)電容C1、C2進(jìn)行濾波，濾波后再通過(guò)LM7812（具體參數(shù)參照手冊(cè)）輸出一個(gè)固定的12V電壓，這樣就可以在一路輸出固定的電壓。在LM7812的輸出端加一個(gè)電阻R3，調(diào)整端加一個(gè)固定電阻R1和一電位器R2，這樣輸出的電壓就可以在512V范圍內(nèi)可調(diào)。 經(jīng)過(guò)自己對(duì)試驗(yàn)原理的全面貫徹，以及相關(guān)技術(shù)的掌握，和反復(fù)的調(diào)試，經(jīng)過(guò)自己的不斷的努力，老師的耐心的指導(dǎo)，終于把這個(gè)串聯(lián)型兩路輸出直流穩(wěn)壓輸出正電源電路。關(guān)鍵詞：兩路 固定 可調(diào) 直流穩(wěn)壓電源 第一章第一章 設(shè)

5、計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路5一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)一路輸出直流電壓12V；另一路輸出512V連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。(2)輸出電流IOm=300mA；(3)穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；(4)(4)具有過(guò)流保護(hù)功能具有過(guò)流保護(hù)功能二、方案設(shè)計(jì)與論證二、方案設(shè)計(jì)與論證直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備能量的提供者，對(duì)直流電源要求是：輸出電壓的幅值穩(wěn)定，平滑，變換頻率高，負(fù)載能力強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性好。（1） 整流電路：交流電壓轉(zhuǎn)變成單向脈動(dòng)直流電a、半波整流其原理是利用半導(dǎo)體的導(dǎo)通性組成的各種整流電路.U

6、0=U2=0.45U2 tdu0021 tdtu02sin2212b、橋式整流然而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小、見(jiàn)笑了輸出電壓的脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中我選用單相橋式整流電路。（2）濾波電路：經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹绷麟娫?，必須通過(guò)濾波電路將交流分量濾掉。盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平滑的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。6所以可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容與負(fù)載并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載串聯(lián)就能起來(lái)

7、濾波作用。（3）穩(wěn)壓電路： 由于濾波后的直流電壓Ui受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流變化的影響（T的影響）很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負(fù)載一直加上穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進(jìn)一步穩(wěn)定。如圖就是由橋堆和電容組成的整流濾波電路當(dāng)交流電電流流過(guò)橋堆時(shí)，負(fù)方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當(dāng)這種電流經(jīng)過(guò)電容的濾波效果就形成了較為平滑的直流電流。第二章第二章 設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的路設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的路 7第三章第三章 元件及其介紹元件及其介紹（1 1）變壓器：型號(hào)）變壓器：型號(hào)AIR_CORE_XFORMEPAIR_CORE_XFO

8、RMEP。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電 8(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓.。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 在此次實(shí)驗(yàn)中我們采用降壓變壓器，目的是將220V交流電降到我們所需的的范圍。（2 2）橋堆：）橋堆： 型號(hào)型號(hào) 3N2473N247橋堆是一種電子元件，內(nèi)部由多個(gè)

9、二極管組成.主要作用是整流，調(diào)整電流方向。用橋堆整流是比較好的，首先是很方便，而且它內(nèi)部的四個(gè)管子一般是挑選配對(duì)的，所以其性能較接近，還有就是大功率的整流時(shí)，橋堆上都可以裝散熱塊 簡(jiǎn)化，使工作時(shí)性能更穩(wěn)定，當(dāng)然使用場(chǎng)合不同也要選擇不同的橋堆，不能只看耐壓是否夠，比如高頻特性等。在實(shí)驗(yàn)中，我們的設(shè)計(jì)的是直流電源，所以我們需對(duì)降壓產(chǎn)生的交流進(jìn)行整流，故選擇此橋堆。(3)(3)三端穩(wěn)壓器：三端穩(wěn)壓器： 型號(hào)型號(hào)LM7812LM7812三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)

10、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)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中，我們要產(chǎn)生一固定電壓12V，故選擇型號(hào)為型號(hào)LM7812KC的三端穩(wěn)壓器。（4 4）電容：）電容： 2 2個(gè)個(gè)0.1uF0.1uF 1 1個(gè)個(gè)uFuF 1 1個(gè)個(gè)470uF470uF。其中470uF的電容是濾波電容，所以其值要較大。0.1uF和1uF的電容都是用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量一般在1uF以下。（5 5）電阻：）電阻： 1 1個(gè)個(gè)2424 1 1個(gè)個(gè)6464。 電位器電位器 3434。根據(jù)設(shè)計(jì)要要求可計(jì)算出各個(gè)電阻的值。（6 6）開(kāi)關(guān)：）開(kāi)關(guān)： 單刀開(kāi)關(guān)

11、單刀開(kāi)關(guān) 1 1個(gè)個(gè)9第四章第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算一、電路工作原理一、電路工作原理當(dāng)220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時(shí)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)橋堆時(shí)產(chǎn)生單向脈動(dòng)電壓，然后再經(jīng)過(guò)濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電壓，最后經(jīng)過(guò)LM7812的穩(wěn)壓作用輸出固定的直流電壓12V，所以可以借鑒這的電壓，產(chǎn)生一組固定的電壓12V，另一組可調(diào)式電壓可由電阻與電位器組成的電路得到范圍為5-12的電壓。二、元件參數(shù)的計(jì)算二、元件參數(shù)的計(jì)算由模擬電路基礎(chǔ)教程可知，W7812的輸入有效值電壓U3=19V，而經(jīng)過(guò)電容的濾波效應(yīng)，所以在經(jīng)過(guò)橋堆之前的電壓U2=U3/1.2=15.83V，由此可以

12、算出變壓器的匝數(shù)比N1:N2約為220/15.83/1.414約為10:1。電容C1的選擇，因?yàn)镃1為濾波電容，從理論上來(lái)講，濾波電容越大，放電過(guò)程越慢，輸出電壓越平滑，平均值越高。但在實(shí)際上，電容的容量越大，不但體積越大，而卻會(huì)使整流二極管流過(guò)的沖擊電流更大。根據(jù)參考文獻(xiàn)，可選擇電容C1470uf。電容C2用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在1uF以下，故選擇C20.1uF;電容C3改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選1uF及以下。但若C3大，則會(huì)在穩(wěn)壓器輸入端斷開(kāi)時(shí)，C3通過(guò)穩(wěn)壓器放電，所以選擇C3=0.1uF。同理可選擇C4=1uF。由于實(shí)驗(yàn)要求輸出電流IOm=200mA，所亦可根據(jù)固

13、定端的電壓可確定R3=12/0.2=60，根據(jù)穩(wěn)壓器輸出端與公共端電流恒定不變電流I=12/60=0.2A，設(shè)計(jì)要求的電壓范圍，當(dāng)R2接入組織為0時(shí)，I*R1=5，可以算出R1的阻值，當(dāng)R2輸入最大阻值時(shí)，有（R1+R2）=12，以及根據(jù)仿真結(jié)果可以精確算出電阻R1=24，以及電位器R2阻值的組織范圍為034。10第五章第五章 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)仿真電路圖如下實(shí)驗(yàn)仿真電路圖如下(a)圖中波形為可調(diào)時(shí)的最小電壓為5V（此時(shí)開(kāi)關(guān)不閉合）11（b）圖中波形為可調(diào)時(shí)候的最大電壓12V（開(kāi)關(guān)不閉合）12（c）圖中是固定輸出的直流電壓為5V（開(kāi)關(guān)閉合）13第六章第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分

14、析14實(shí)驗(yàn)焊接、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)焊接、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在領(lǐng)玩元器件之后，按照畫(huà)好的電路圖，把元器件在PPC板是進(jìn)行排版，然后按照元器件從低到高進(jìn)行焊接。不能靠板上的線路連接的，用到導(dǎo)線連好，完成一個(gè)完整的電路。然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試。由于實(shí)驗(yàn)限制，我們沒(méi)有合適的變壓器，致使電路測(cè)試達(dá)不到要求，而且在實(shí)驗(yàn)室給的變壓器降得的電壓達(dá)不到是要求，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求，可調(diào)電壓也是在一定的范圍內(nèi)的，固定輸出電壓也是一定的。在接入輸入信號(hào)好，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出敵壓數(shù)值其結(jié)果如下：輸入電壓U=220Vf=50Hz固定隊(duì)輸出電壓U1=10.3V可調(diào)多輸出電壓U2=3.96V9.42V在此次設(shè)計(jì)任務(wù)中

15、雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理想結(jié)果有一定的誤差，但是還是滿足設(shè)計(jì)任務(wù)。在現(xiàn)實(shí)生活中，精準(zhǔn)的直流電源不可能這么簡(jiǎn)單，要是實(shí)現(xiàn)更加接近理想的情況這需要更多的器件，通過(guò)復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 15 第七章第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及體會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論及體會(huì)結(jié)論與心得結(jié)論與心得一個(gè)學(xué)期結(jié)束了，在上了這么久的擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程，在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)了許多的問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)自己對(duì)模擬電子這門課還存在很多的不足之處，理論知識(shí)的理解不是很深。通過(guò)對(duì)該電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試，使我學(xué)會(huì)運(yùn)用了用選擇器整流二極管、濾波器、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。使我有效的結(jié)合所學(xué)知識(shí)，把理論應(yīng)用于實(shí)際。然而在調(diào)試過(guò)程我們沒(méi)有充分的考慮輸入電壓達(dá)不到要求，從而導(dǎo)致調(diào)試結(jié)果與理論只有一定差距。盲目地從電路中找錯(cuò)誤，浪費(fèi)許多時(shí)間。這使我懂得要如何分析錯(cuò)誤來(lái)源，使我更加快速而精準(zhǔn)的找出錯(cuò)誤所在的地方。以后要自己更加細(xì)心。在這次課設(shè)中充分鍛煉了自己的動(dòng)手能力，熟練掌握了焊接技術(shù)。學(xué)會(huì)了如何查找資料是自己的設(shè)計(jì)達(dá)到合理的要求。雖然在在設(shè)計(jì)過(guò)程遇到一些困難，但是經(jīng)過(guò)自己查閱的資料和老師細(xì)心的指導(dǎo)，是我們克服種種困難，終于在最后把這個(gè)串聯(lián)二路輸出直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)出來(lái)了。并通過(guò)此吃課程設(shè)計(jì)任務(wù)是我