可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第 I頁(yè)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源摘 要直流穩(wěn)壓電源一般由整流變壓器、整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。 直流穩(wěn)壓電源一般由直流電源變壓器 T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。各部分的作用： （1）電源變壓器 T 的作用是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/ P1=，式中 是變壓器的效率。 （2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓 Ui 變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓 U0。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 （3）三端集成穩(wěn)壓器

2、：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，LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317 系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多：例如 LM317HVH、W317L 等。電子愛好者經(jīng)常用 317 穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo1.25（1R2/R1） 。僅僅從公式本身看，R1、R2 的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和 R2 的阻值是不能隨意設(shè)定的。 關(guān)鍵字: 變壓器 整流 濾波 穩(wěn)壓 橋式整流 穩(wěn)壓塊 二極管 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

3、設(shè)計(jì) 第 II頁(yè)目 錄1 緒論.11.1課題描述.11.2基本工作原理及框圖.12 LM317 相關(guān)芯片.13 主要電路設(shè)計(jì)的電路圖及原理.33.1變壓電路.33.2整流電路.33.3濾波電路.43.4穩(wěn)壓電路.54 總體電路設(shè)計(jì)以及元器件清單.54.1總體電路設(shè)計(jì).54.2元器件清單.65 產(chǎn)品制作.75.1 制作電路板.75.2 焊接.86 調(diào)試.86.1 功能測(cè)試.86.2 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法.9總 結(jié).10致 謝.11參考文獻(xiàn).12可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第1頁(yè)1 緒論1.1 課題描述本次課程設(shè)計(jì)是為了完成簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源的組裝和調(diào)試，復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)。更加熟練的運(yùn)用知識(shí)。培養(yǎng)運(yùn)

4、用儀器儀表的能力及焊接，安裝，連線，測(cè)試的能力，培養(yǎng)實(shí)踐能力，排除故障的能力。加深對(duì)電子類器件的熟悉程度。為以后工作打下基礎(chǔ)。 具體目的如下： 通過(guò)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)：（1）選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源；（2）掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。 1.2 基本工作原理及框圖如圖 1 所示為簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)框圖，一般直流電源由如下部分組成: 變壓器可以將輸入的交流電壓從 220V 降低到 12V。 整流電路的作用是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電。 濾波電路的作用是將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。 穩(wěn)

5、壓電路的作用是對(duì)整流后的直流電壓進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)定。如果要求不高，可以省略。流程圖如圖 1 所示。圖 1 基本工作原理框圖2LM317 相關(guān)芯片LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第2頁(yè)（1）輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，負(fù)載電流最大為 1.5A，典型線性調(diào)整率0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率 0.1%，80dB 紋波抑制比，輸入輸出電壓差2V。 （2）使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 （3）內(nèi)置有多種保護(hù)電路，如過(guò)載保護(hù)，輸出短路保護(hù)，過(guò)流、過(guò)熱保

6、護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。（4）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過(guò) 6 英寸（約 15 厘米） 。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。（5）另有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過(guò) LM317 的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 1 LM317 引腳排列圖如圖 2 所示。圖 2 LM317 引腳排列圖引腳功能：LM317 有三個(gè)管腳，第一引腳，為電壓調(diào)節(jié)腳；可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第3

7、頁(yè)第二引腳，為電壓輸出腳；第三引腳，為電壓輸入腳。3主要電路設(shè)計(jì)的電路圖及原理3.1 變壓電路城市電網(wǎng)提供的一般為 220V（或 380V）/50HZ 的正弦交流電，電源變壓器的作用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級(jí)輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。2 變壓電路圖如圖 3 所示。圖 3 變壓電路圖3.2 整流電路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3 橋式整流電路圖如圖 4 所示。可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)

8、計(jì) 第4頁(yè)圖 4 橋式整流電路圖3.3 濾波電路經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，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。 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)濾波作用。濾波電路圖如圖 5 所示。圖 5 濾波電路圖可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第5頁(yè)3.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路可以選擇二極管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)調(diào)整管穩(wěn)壓電路和集成三端穩(wěn)壓。目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的是三端穩(wěn)壓集成電路。為此選擇 LM317 集成電路。LM371 集成電路原理圖如圖 6 所示。圖 6 LM317 集成電路原理圖4總體電

9、路設(shè)計(jì)以及元器件清單4.1 總體電路設(shè)計(jì)將上述各單元電路連接起來(lái)就會(huì)得到整體電路原理圖。整體電路原理圖如圖 7 所示。可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第6頁(yè)圖 7 整體電路原理圖4.2 元器件清單元器件清單如表 1 所示。表 1 元器件清單列表元件型號(hào)/規(guī)格數(shù)量變壓器220/15V， 15W1整流橋2A1電解電容 C11000uF/25V1三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM3171滌綸電容 C20.1uF/63V1金屬膜電阻 R1200,1/8W1電位器 Rp11.5K,1/8W1電位器 Rp2220,1/8W1電解電容 C310uF/16V1電解電容 C4100uF/16V1二極管IN4001 or IN40072電

10、源開關(guān) K1單刀雙擲（撥子開關(guān)）1印制板-1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第7頁(yè)5 產(chǎn)品制作5.1 制作電路板使用 Protel99SE 軟件制作 PCB 圖，并打印制作出整體電路布線板。電路板 PCB圖如圖 8 所示。圖 8 電路板 PCB 圖可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第8頁(yè)5.2 焊接 通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，焊接時(shí)能深刻體會(huì)到焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆，必須了解各個(gè)芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端，便于區(qū)分及焊接。正確焊接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在焊

11、接過(guò)程和調(diào)試過(guò)程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬(wàn)用表檢測(cè)，看是否有短接等，還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過(guò)程中檢查電路。元器件焊接圖如圖9 所示。圖 9 元器件焊接圖可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第9頁(yè)6調(diào)試6.1 功能測(cè)試為電路通上電源，通過(guò)測(cè)試，其功能符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)試過(guò)程圖如圖 10 所示。圖 10 測(cè)試過(guò)程圖6.2 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法（1） 電路沒(méi)有輸出電壓 在完成電路的焊接進(jìn)入調(diào)試階段后發(fā)現(xiàn)電路沒(méi)有輸出電壓。因此著手對(duì)電路進(jìn)行檢查，首先檢查元器件是否有焊接錯(cuò)誤，后又檢查電路各個(gè)元器件管腳接錯(cuò)均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，由此判斷可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)

12、了虛焊，遂將電路各焊點(diǎn)又仔細(xì)焊接了一遍，此時(shí)電路有輸出。 （2） 輸出電壓不可調(diào) 在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值無(wú)法調(diào)整，經(jīng)過(guò)線路檢查，發(fā)現(xiàn)是變阻器的引腳線路有問(wèn)題，通過(guò)改正焊接后電路能正常工作?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第10頁(yè)總 結(jié)從接到課題到完成測(cè)試，準(zhǔn)備了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，從開始的選題到搜集資料，然后再進(jìn)行仿真，整個(gè)過(guò)程給人的體會(huì)就是難。第一次如此大規(guī)模的查找材料，第一次自己設(shè)計(jì)制作這么一個(gè)產(chǎn)品，也是頗有成就的。從中也學(xué)到了不少的東西，很多都是書上所沒(méi)有的，相信這次的課程設(shè)計(jì)，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至是以后的工作，都將產(chǎn)生重大的影響。這才真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合，發(fā)揮出我們電子專業(yè)的長(zhǎng)處。針對(duì)課設(shè)

13、題目八路搶答器，一開始還沒(méi)有頭緒，不會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，但通過(guò)上網(wǎng)查閱各種類似的設(shè)計(jì)，去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計(jì)書籍，查閱所提供的芯片功能，確定基本設(shè)計(jì)方案，又通過(guò)仿真驗(yàn)證試驗(yàn)方案的可實(shí)行性，雖說(shuō)比較煩雜但卻對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)電路有了基本的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也使自己認(rèn)識(shí)到，拿下每個(gè)課題能有一個(gè)非常清晰的設(shè)計(jì)思路是至關(guān)重要的。只有對(duì)課題的充分理解，對(duì)各種器件的熟練掌握，勾畫出基本的設(shè)計(jì)圖是成功的關(guān)鍵，必須多花時(shí)間在設(shè)計(jì)上才能為后續(xù)工作提供更扎實(shí)的基礎(chǔ)。焊接必須精益求精，一絲不茍，一點(diǎn)的差錯(cuò)都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，因此必須準(zhǔn)確無(wú)誤還要工整，這樣才能在調(diào)試中能比較輕松進(jìn)行，也是整個(gè)電路可看性更好。調(diào)試工作是個(gè)精細(xì)

14、工作。在調(diào)試過(guò)程中，有些問(wèn)題是芯片本身?yè)p壞引起的，也有些是因?yàn)楹附訂?wèn)題引起的等因此排查過(guò)程需要特別有耐心，通過(guò)對(duì)芯片功能的檢驗(yàn)，對(duì)焊點(diǎn)的檢查最后檢查出問(wèn)題所在。當(dāng)最后解決問(wèn)題時(shí)，電路的正確是非常振奮，也很有成就感和滿足感?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 第11頁(yè)致 謝本次關(guān)于可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)是在肜瑤老師的精心指導(dǎo)下才得以順利完成，經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)把我大學(xué)兩年年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，既鍛煉了我的綜合能力，又使理論知識(shí)得以加強(qiáng)和神話，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)。感謝我的老師給予我很大的關(guān)心和支持，一直激勵(lì)著我去努力做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)并且給了我系統(tǒng)的思路和方法。老師精湛的專業(yè)知識(shí)、耐心的工作態(tài)度和真誠(chéng)的待人風(fēng)格給我留下了非常深刻的印象，對(duì)我以后的工作和生活將產(chǎn)生積極的影響。老師給予了我相當(dāng)大的幫助，真摯的向?qū)熣f(shuō)聲謝謝。 同時(shí)也要感謝幫助過(guò)我的所有同學(xué)，特別是在我的設(shè)計(jì)遇到困難的時(shí)候，他們?cè)诰裆虾托袆?dòng)上，都給予我很大的支持，鼓勵(lì)我不要泄氣，勇敢的面對(duì)困難，使我終于突破了設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，順利完成了此次課程設(shè)