直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試全

直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試全目錄

1、直流穩(wěn)壓電源的組成2、原件選型及型號參數(shù)3、電路板設(shè)計(jì)4、電路的安裝與調(diào)試5、電路的參數(shù)測定

第一部分

直流穩(wěn)壓電源的組成原件選型及型號參數(shù)電路板設(shè)計(jì)電路的安裝與調(diào)試電路的參數(shù)測定一、直流穩(wěn)壓電源組成變壓器：整流：濾波：穩(wěn)壓：將交流電網(wǎng)電壓進(jìn)行降壓濾除脈動(dòng)交流變脈動(dòng)直流進(jìn)一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo個(gè)完整的直流穩(wěn)壓電源由如下四部分組成：交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)的電壓。*

整流電路的任務(wù)：*技術(shù)指標(biāo)：衡量整流工作性能的參數(shù)輸出電壓平均值VO（AV）---反映整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的能力。

脈動(dòng)系數(shù)S---反映整流輸出電壓中交流成分的大小，用來衡量整x流電路輸出平滑程度。S=VOr/VO（AV)諧波電壓總有效值直流電壓u二、整流電路*常用單相整流電路分類1、半波整流2、全波整流3、橋式整流

（一）、單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降，uo=u2u1u2aTbDRLuo分析時(shí)，把二極管當(dāng)作理想元件，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管截止,uo=0+–io+–u2>0時(shí):u2<0時(shí):u2uouD

t

2340工作原理：電路：輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo

20t二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbDRLuouDiouD

20tUDRM二極管上的平均電流：ID=IOUDRM=22U承受的最高反向電壓:（二）、全波整流電路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時(shí)：D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)：D2導(dǎo)通，D1截止。u2uouD1

t

2340uD2忽略二極管正向壓降+輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo

20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL

=p229.02UU=2二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二極管上的平均電流：oDII21=uD

20tDRM22UU=2二極管承受的最高反向電壓：（三）、橋式整流電路u1u2TD3D2D1D4RLuo組成：由四個(gè)二極管組成橋路RLD1D3D2D4u2uou2uo+–（2）.工作原理

u正半周，Va>Vb：二極管D1、D3導(dǎo)通；D2、D4截止。（3）.工作波形（1）.電路結(jié)構(gòu)

－uRLuiouo1234ab+–+–

－1、橋式整流電路工作原理:（2）.工作原理（3）.工作波形（1）.電路結(jié)構(gòu)RLuiouo1234ab–++–

u

負(fù)半周，Va<Vb：二極管2、4導(dǎo)通；1、3截止。u

－脈動(dòng)系數(shù)平均整流電流最大反向電壓

指標(biāo)計(jì)算：幾種濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）

型濾波電路三、濾波電路濾波原理：

利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性（電抗元件的儲(chǔ)能作用）,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。橋式整流電容濾波電路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–電容濾波電路分析uoD4Cau1u2u1bD2D1D3RLS+–（1）RL未接入u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時(shí)整流的輸出波形u2tuotau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–（2）RL接入時(shí)整流輸出電壓<電容電壓時(shí)：二極管截止，電容經(jīng)負(fù)載放電。整流輸出電壓>電容電壓時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通，電容被充電。放電充電(2)流過二極管瞬時(shí)電流很大。RLC越大

Uo越高

負(fù)載電流的平均值越大;

整流管導(dǎo)電時(shí)間越短

iD的峰值電流越大故一般選管時(shí)，取電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC愈大

電容器放電愈慢紋波減小Vo愈大一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=1.2U2。常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)以下主要討論線性串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路電路最簡單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。效率較高，目前用的也比較多。三、穩(wěn)壓電路輸出電壓輸出電壓變化量輸入調(diào)整因數(shù)電壓調(diào)整率穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻溫度系數(shù)穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)一、晶體管串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源1、電路2、框圖

（1）輸入電壓：AC:～220V（2）輸出直流穩(wěn)壓：DC：3V、4.5V、6V三檔。（3）輸出直流電流：額定值150mA，最大值300mA。（4）具有過載，短路保護(hù)，故障消除后自動(dòng)恢復(fù)。（5）充電穩(wěn)定電流：60mA（±10%）（6）充電時(shí)間:10-12小時(shí)。3、主要技術(shù)指標(biāo)

二、固定輸出穩(wěn)壓電源1、三端集成穩(wěn)壓器隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為集成三端穩(wěn)壓器。常用的W7800(W7900)系列三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。（1）.外形及引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1—輸入端3—公共端2—輸出端78xxW7900系列穩(wěn)壓器外形1—公共端3—輸入端2—輸出端79xx塑料封裝（2）.性能特點(diǎn)（7800、7900系列）輸出電流超過1.5A（加散熱器）不需要外接元件內(nèi)部有過熱保護(hù)內(nèi)部有過流保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)輸出電壓容差為4%輸出電壓額定值有:

±（5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V）等。輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示：輸入電壓需高于輸出電壓3V以上2、三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用CoW7805CiUI+_+_Uo123

0.1~1F1F用來抵消輸入端接線較長時(shí)的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。即用以改善波形。為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)，不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。即用來改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。注：型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值集成三端穩(wěn)壓器分類：固定式（78正電壓系列、79負(fù)電壓系列）可調(diào)式（CW317正電壓、CW337負(fù)電壓）

CW217

CW117

CW237

CW137

CW78LXX輸出電流最大為150mACW78MXX輸出電流最大為500mACW78XX輸出電流最大為1.5A集成三端穩(wěn)壓器分類：1、固定集成三端穩(wěn)壓器：

輸出額定電壓值有如下系列:5V、9V、12V、15V、18V、24V等。2、可調(diào)集成三端穩(wěn)壓器：正CW117--/CW117M--/CW117L

電CW217--/CW217M--CW217L

壓CW317--/CW317M--/CW317L負(fù)CW137--/CW137M--/CW137L

電CW237--/CW237M--CW237L

壓CW337--/CW337M--/CW337L1——為軍品級；

2——為工業(yè)品級；3——為民品級

一個(gè)完整的小功率直流穩(wěn)壓電路由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路。變壓器：用來將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為所需要的電壓值。整流電路：將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓含有較大的紋波。濾波電路：對較大的紋波加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：直流電壓隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的的變化而變化，所以需要在整流濾波電路后加，用以維持輸出直流電壓穩(wěn)定。綜述第二部分

直流穩(wěn)壓電源的組成原件選型及型號參數(shù)電路板設(shè)計(jì)電路的安裝與調(diào)試電路的參數(shù)測定1、變壓器選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，（1）四路直流輸出，-12V、+5V、+12V以及+1.25V~+14V可調(diào)直流電壓。（2）各路直流輸出電流不小于0.5A最大輸出電壓為14V，根據(jù)第一節(jié)計(jì)算公式，加濾波電容后，直流輸出電壓UO≈1.2U2，所以要選擇雙端輸出變壓器，并且變壓器副邊輸出電壓為(14+3)/1.4=12.14V。結(jié)合輸出電流要求，選擇I/P220V~50Hz,O/P12V*2600mA的變壓器作為電源變壓電路。2、整流電路選擇由理論可知，全波整流和橋式整流的效率均為UO=0.9U2,全波整流的二極管最大反向耐壓值為2.82U2，管子導(dǎo)通電流為0.5IO=250mA。查手冊可知，常用整流二極管1N4007最大反向耐壓為1000V，最大正向平均整流電流為1A，可以滿足本設(shè)計(jì)要求。因此，采用1N4007組成單相全波整流電路作為直流電源的整流電路。3、濾波電路選擇由于輸出最大電壓為14V，電流最小為0.5A，所以，RL=28Ω。采取電路較為簡單的電容濾波，為了獲得較為平滑的負(fù)載電壓，一般時(shí)間常數(shù)τ=RL*C≥（3~5）T/2.取RL*C=5*T/2，得C=1786μF?？紤]電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10%，則電容所能承受的最高電壓1.1*U2*1.414=18.67V，所以采用2200μF，25V的電解電容作為濾波電容。4、穩(wěn)壓電路的選擇根據(jù)輸出要求可知，有固定輸出和可調(diào)輸出兩大塊。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)定性高以及完善的內(nèi)部保護(hù)措施，并且使用方便、價(jià)格低廉，所以決定采用7812,7912,7805作為固定穩(wěn)壓器，采用LM317作為可調(diào)穩(wěn)壓器，兩者的紋波電壓均可在50mV以下；輸出電流方面，78系列可達(dá)到1.5A，317系列TO220封裝也可達(dá)到1.5A，完全滿足設(shè)計(jì)要求。故采用上述器件作為整個(gè)電源的穩(wěn)壓部分。第三部分直流穩(wěn)壓電源的組成原件選型及型號參數(shù)電路板設(shè)計(jì)電路的安裝與調(diào)試電路的參數(shù)測定在原理確定，器件選型結(jié)束后，可以開始制作PCB。具體步驟如下：1、原理圖的繪制按照第一部分所述原理，利用AltiumDesginer軟件進(jìn)行繪制。注意：（1）元器件管腳要正確連接，如7812,7912的管腳使用區(qū)別。（2）原件標(biāo)識直觀明了（3）原理圖層次清晰原理圖2、建立元器件封裝庫根據(jù)所選原件型號，仔細(xì)查閱數(shù)據(jù)手冊。根據(jù)手冊中器件尺寸圖，使用正確的器件封裝。注意：（1）遇到庫中不存在的器件封裝，如散熱片，手動(dòng)繪制封裝時(shí)，需要仔細(xì)測量其尺寸。3、PCB的繪制要求：布局合理，布線清晰。注意：（1）散熱片與電解電容距離要適中，防止電容受熱老化（2）使用覆銅作為地平面（地線）。插入pcb圖第四部分

直流穩(wěn)壓電源的組成原件選型及型號參數(shù)電路板設(shè)計(jì)電路的安裝與調(diào)試電路的參數(shù)測定拿到PCB板后，就可以進(jìn)行焊接、裝配與調(diào)試工作。1、元器件檢查與整形檢查PCB是否有斷線、短路、破損等情況；檢查元件型號、數(shù)量是否與清單一致；對主要元器件（如電源線、變壓器、整流二極管等）進(jìn)行參數(shù)測定。使用工具對相關(guān)元件按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行整形。（嚴(yán)禁粗暴整形）2、焊接焊接要按照從低到高的順序，依次進(jìn)行。焊點(diǎn)要有光滑整齊的外觀，足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及可靠的電氣連接。3、裝配注意：（1）變壓器副邊中心抽頭要接到地線上。（2）220V電源線與變壓器原邊接線要有熱縮管保護(hù)，防止觸電短路。4、調(diào)試（1）檢查電源插頭是否短路。（2）各輸出對地是否短路若上述兩步均可通過，即可進(jìn)行通電檢查。逐級測量各點(diǎn)參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求。5、常見問題處理（1）變壓器副邊無輸出斷電后檢查副邊線圈電阻，若電阻為無窮大，更換新的變壓器。（2）整流電路輸出電壓不達(dá)標(biāo)整流二極管方向是否正確；（3）濾波電容發(fā)熱整流二極管方向是否正確；（4）電源指示燈不亮限流電阻是否正確焊接；發(fā)光二級管極性是否安裝正確。（5）穩(wěn)壓輸出電壓不正常是否正確安裝穩(wěn)壓器；電壓調(diào)整電路是否焊接正常。第五部分

直流穩(wěn)壓電源的組成原件選型及型號參數(shù)電路板設(shè)計(jì)電路的安裝與調(diào)試電路的參數(shù)測定實(shí)物調(diào)試好后，進(jìn)行參數(shù)測量。1、電壓輸出測量用萬用表直流電壓檔測量各路輸出。2、最大輸出電流測量外加可調(diào)大功率電阻，搭建電流測量電路，由大到小調(diào)整電阻，記錄輸出電流。當(dāng)電壓突然出現(xiàn)跌落時(shí)，說明已超過其最大輸出電流，應(yīng)及時(shí)斷開測量回路。此時(shí)對應(yīng)的電流即為最大輸出電流。3、紋波電壓測量使用數(shù)字示波器，切換至交流輸入型，此時(shí)采入的波形即為紋波電壓，如后圖所示，放大波形，讀取峰峰值即可。輸出電壓波形紋波電壓波形紋波電壓:指的是一個(gè)直流電壓中的交流成分。產(chǎn)生的原因是：1、濾波不干凈2、負(fù)載的波動(dòng)紋波電壓FFT分析如圖可知，紋波電壓＜10mV，滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過FFT分析，可知全波整流后，100Hz處有最大幅值存在，符合電路幅頻特性。直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)論文要求：一、封皮二、設(shè)計(jì)任務(wù)書三、論文內(nèi)容1、晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源（1）.電路原理圖（2）.電路框圖（3）.簡述整流、濾波、穩(wěn)壓部分的電路組成、元器件作用、參數(shù)計(jì)算、工