串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源.doc

前 言此課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)集成穩(wěn)壓可調(diào)電源，通常，很多參考書上都有類似的電路設(shè)計(jì)圖，在我們需要用時(shí)常常面臨一個(gè)選擇困難的問題，而且在選擇完成之后，具體的制作過程中總是有很多問題，而參考書上又沒有具體的解決辦法。另外，大多電路圖所給的實(shí)物結(jié)果都是理想情況下的，和實(shí)際運(yùn)用中總會(huì)有所不同，為了給具體設(shè)計(jì)制作做出一個(gè)參考，特作此課程設(shè)計(jì)，以期在運(yùn)用會(huì)有所幫助。集成穩(wěn)壓可調(diào)電源的運(yùn)用非常廣泛，不可能逐一列舉。本次課程設(shè)計(jì)把重點(diǎn)放在電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試上。大家都知道，在電路運(yùn)用日趨廣泛的情況下，獨(dú)立運(yùn)用一個(gè)集成電路中的某一部分的元件運(yùn)用逐漸減少，因此本設(shè)計(jì)的主要在于橋式整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路的運(yùn)用和選擇上，再設(shè)計(jì)和運(yùn)用的過程中有著一定的局限性。本課程設(shè)計(jì)中為了能夠使所用的元件參數(shù)有根有據(jù)，有相應(yīng)的計(jì)算公式代入進(jìn)行理想計(jì)算。也有一部分是從參考書目得來。本課程實(shí)際的目的是給具體的設(shè)計(jì)制作調(diào)試提供一個(gè)參考，共同進(jìn)行討論。所用方法并不是唯一的，一起討論一起實(shí)踐，以期贏得共同進(jìn)步。本次課程設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)和制作時(shí)以電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、常用電子元件手冊(cè)、實(shí)用電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和調(diào)試、電工技術(shù)等課程知識(shí)為基礎(chǔ)。為方便討論參考，設(shè)計(jì)當(dāng)中不乏簡(jiǎn)單通俗易懂，是一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路。參加設(shè)計(jì)的有本小組所有成員，分別是。其中大部分是一起完成的。由于我們水平有限，錯(cuò)誤性和局限性在所難免，懇請(qǐng)老師同學(xué)們指導(dǎo)更正。 目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)、要求、目標(biāo)1.1設(shè)計(jì)目的51.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求5第二章 電路設(shè)計(jì)原理分析 2.1總體原理框圖62.2各具體電路設(shè)計(jì)分析62.3整體總電路分析11第三章 設(shè)計(jì)制作與調(diào)試 3.1材料清單143.2制作與調(diào)試15第四章小結(jié) 16第五章心得體會(huì) 18第六章參考書目、網(wǎng)站 19第七章附錄 20第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)、要求、目標(biāo)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把家用照明電交流電壓220V變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。橋式整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在1.25V-37V可調(diào)。 1.1 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(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)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。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在1.25-37V之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1.5A。要求制作產(chǎn)品并調(diào)試第二章電路設(shè)計(jì)原理2.1 總體原理框圖根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，該穩(wěn)壓電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路和指示電路等組成。原理方框如下圖 2.1.1所示。圖2.1.1直流穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)方框圖2.2 各具體電路設(shè)計(jì)分析直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖2.2.1所示。 圖2.2.1 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖電源變壓器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。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U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 圖2.2.2全波整流濾波 圖2.2.3橋式整流濾波無源濾波電路和有源濾波電路,如圖2.2.4所示： 圖2.2.4無源濾波電路和有源濾波電路各濾波電容C滿足RL-C（35）T/2，或中T為輸入交流信號(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。圖2.2.5等效電路圖在穩(wěn)壓電源中一般用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓UI。UI與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為： Ui=(1.11.2)*Ui (2-2-1)穩(wěn)壓電路三端可調(diào)穩(wěn)壓器: 三端可調(diào)穩(wěn)壓器因具有穩(wěn)定度高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。最大輸出電流1.5A以下三端可調(diào)穩(wěn)壓器，正電壓輸出的國產(chǎn)型號(hào)為CW117、CW217、CW317,他們的輸出電壓均為1.237V,最大輸出電流IoM用后綴加以區(qū)別，標(biāo)L為0.1A，M為0.5A,不標(biāo)字母為1.5A。 CW117為軍品，它的結(jié)溫為-55+150， CW227為工業(yè)品； 它的節(jié)結(jié)、溫為-25+150它們的電壓調(diào)整率Su0.05%/V，電流調(diào)整率Si1%。CW337為民品； 它的結(jié)溫為0+125它們的電壓調(diào)整率Su0.07%/V，電流調(diào)整率Si1.5%。圖2.2.6為 lm317負(fù)電壓三端輸出可調(diào)穩(wěn)壓器國產(chǎn)型號(hào)CW137、CW237、CW337,他們的輸出電壓均為-1.2-37V。輸出電壓為負(fù)電壓，出引腳排列不同外，其他的字母、數(shù)字的含義及相對(duì)的參數(shù)與輸出正電壓三端可調(diào)穩(wěn)壓器相同。大電流輸出可調(diào)穩(wěn)壓器輸出正電壓有：（1）W150、W250、W350，他們的輸出電壓為1.233V，最大輸出電流 =3A, =0.02%/V,結(jié)溫分別為-55+150C、-285+150C、0+125C。（2）W138、W238、W338， =1.232V、 =5A， =0.02%/V。(3)CW196、CW396， =1.2515V， =10A， =0.005%/V。輸出負(fù)電壓的為W133、W333輸出電壓均為-1.2-37V， =3A， =0.01%/V。結(jié)溫分別為-55+150C/0+125C。b. 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路以CW317為例進(jìn)行介紹：三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)整端（ADJ）間的 是固定不變的，CW317為+1.2V。調(diào)整端的電流十分穩(wěn)定且很?。?=50uA），故=1.2(1+ )V (2-2-2)為保證三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器可靠穩(wěn)壓，要求輸出電流不能小于最小負(fù)載電流。LM117、LM217、LM317的 =3.5mA。LM117、LM217、LM317的 =2.5mA。LM196、LM396的 =10mA。圖中跨接在輸出端與調(diào)整端之間，為保證負(fù)載開路時(shí) ， 的最大值為 = / (2-2-3)本電路中取 =5mA， =1.2/5mA=240。 用下式求得 = W (2-2-4) 本例中， =0.006W選1/4W、240金屬膜電阻。要求最大輸出電壓為37V，根據(jù)以上式求得 =7160，取標(biāo)稱值6.8K。額定功率由下式估算，并取標(biāo)稱值 = (2-2-5) 本例中， = W=0.188W，在要求較高場(chǎng)合選用WX1017型6.8 K精密線繞電位器（額定功率為1W）。為輸入端濾波電容，可抵消電路的電感效應(yīng)和濾波輸入線竄入的干擾脈沖。一般取0.33uF瓷介電容。 是為減小 兩端紋波電壓而設(shè)置的，一般取10uF。是消振電容，防止輸出端負(fù)載程電容性時(shí)可能出現(xiàn)的阻尼振蕩。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取1 uF，本例中選 1 uF、50V的電解電容。圖2.2.7中V、V為保護(hù)二極管，防止反向電壓擊穿穩(wěn)壓器，其原理與圖中VD相同?？蛇x開關(guān)二極管IN4148。 圖2.2.7 lm317穩(wěn)壓電路三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317型要求輸入電壓范圍為2840V，輸入輸出電壓差應(yīng)不小于3V，圖2.2.7所示電路，要求輸入電壓為40V。LM196/396輸入輸出電壓差應(yīng)不少于2.1V。顯示組件 在LM317輸出端并聯(lián)一發(fā)光顯示電路，如圖2-6所示，為避免發(fā)光二極管燒壞，串聯(lián)一240的電阻，以保證發(fā)光二極管正常發(fā)光。如圖2-2-8所示 圖2.2.82.3整體總電路分析220v家用照明燈經(jīng)變壓器變?yōu)檩^小電壓U2，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求輸出端U0為1.2537連續(xù)可調(diào)，且LM317輸入與輸出不得相差3V，則LM317的輸入U(xiǎn)i=40V，又有公式Ui=(1.11.2)*Ui。則變壓器選擇3236V。U2經(jīng)橋式整流電路后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C1、C2濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1，如圖2-9所示， ，C2為輸入端濾波電容，可抵消電路的電感效應(yīng)和濾波輸入線竄入的干擾脈沖，C3是為減小 兩端紋波電壓而設(shè)置的，V、V為保護(hù)二極管，防止反向電壓擊穿穩(wěn)壓器。發(fā)光二極管七顯示電路正常工作的作用，通過公式可知=1.2(1+ )V （2-2-6）當(dāng)調(diào)節(jié)R2的阻值可以調(diào)整LM317兩端的輸出電壓的大小，可實(shí)現(xiàn)1.2537V連續(xù)可調(diào)。當(dāng)調(diào)節(jié)R2的阻值時(shí)由于發(fā)光二極管兩端的電壓改變，發(fā)光二極管得亮度也在改變，R2阻值越大，電壓越大，發(fā)光二極管越亮。 整體設(shè)計(jì)圖如圖2.2.9所示：圖2.2.9電路整體設(shè)計(jì)圖第三章設(shè)計(jì)制作與調(diào)試3.1材料清單變壓器：變壓器的功能是將220V的交流電變換成整流電路所需要的低壓交流電。整流電路：整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將變壓器的次?jí)電壓變換成單向直流。濾波電路：濾波電路的作用是平波，將波動(dòng)直流變換成比較平滑的直流。穩(wěn)壓電路：濾波電路的輸出電壓還是有一定的波動(dòng)，對(duì)要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓電路的輸出電壓幾乎就是恒定電壓。元件選擇： LM317集成塊一塊；220伏變12伏的變壓器一個(gè)，電源線一根，螺絲螺母各一個(gè)，輸出導(dǎo)線兩根；0.33uf的瓷介電容一個(gè)， 1000uf的電解電容一個(gè)，1uF的電解電容一個(gè)，10uf的電解電容一個(gè)；IN4007型號(hào)的二極管；電阻R1不超過240，這里取240，RW取6.8K的電位器可以滿足輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；R2取240可保證發(fā)光二極管正常發(fā)光；綠色或紅色發(fā)光二極管一個(gè)。材料清單表一所示：表一 元器件清單元器件名稱數(shù)量類型變壓器1個(gè)30W二極管4個(gè)IN4001二極管2個(gè)IN4148Lm3171個(gè)電容器1個(gè)0.33f電容器1個(gè)1000f滑動(dòng)電阻器1個(gè)06.8K電容器1個(gè)1f電容器1個(gè)10f 發(fā)光二極管1個(gè)電阻器1個(gè)2003.2 制作與調(diào)試在材料準(zhǔn)備好后，我開始著手實(shí)物的制作，首先我將要用到到工具準(zhǔn)備好，而且要用萬用表確定變壓器的輸入與輸出端，在插好電烙鐵，給電烙鐵涂上錫防止其氧化而不能正常使用，然后查看電路板，心里找準(zhǔn)元件的分布，將變壓器用螺絲固定在電路板上，再將4個(gè)IN4007二極管用烙鐵烙在電路板上，根據(jù)電路圖找準(zhǔn)變壓器出線的連接點(diǎn)，在將四個(gè)IN4007連成正方形，再將電容，LM317，電阻，二極管依次烙在電路板上，再用電烙鐵拉錫，連接好所有的電路元件，在連接時(shí)注意元件的分布布局合理性，注意不要短接電路。在制作到一半時(shí)，發(fā)現(xiàn)4個(gè)IN4007的正反向有問題，根據(jù)電路圖查看電路板上的元件連接，并將接反得二極管調(diào)整過來。在將實(shí)物制作完成后，插上電源，指示燈亮，用萬用表測(cè)得輸出的電壓為27V，但調(diào)整滑動(dòng)變阻器時(shí)，輸出電壓不可調(diào)，測(cè)得滑動(dòng)變阻器兩端電阻可調(diào)，顯示示數(shù)從0到6.8k，但測(cè)得電路板上滑動(dòng)變阻器的兩節(jié)點(diǎn)電阻不可調(diào)，所以斷定可能存在虛接在滑動(dòng)變阻器的兩節(jié)點(diǎn)。再重新焊好滑動(dòng)變阻器的節(jié)點(diǎn)及相應(yīng)的支路，再用萬用表測(cè)其電阻是否可調(diào)。再次插上電源，指示燈亮， LM317輸出電壓從2V27V間連續(xù)可調(diào)。但幾天之后我們發(fā)現(xiàn)本實(shí)物制作出了很嚴(yán)重的問題：lm317的引腳接錯(cuò)了。按照正確的接法是1引腳接地，2引腳接輸出，3引腳接輸入，但我們是1、2、3引腳一次接輸入、接地、輸出。 再經(jīng)過再次改裝調(diào)試后，我們制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入139v。第四章 小結(jié) 本課程設(shè)計(jì)的目的要求是設(shè)計(jì)一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在1.25-37V之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1.5A，實(shí)物經(jīng)調(diào)試后只能227V間連續(xù)可調(diào)，問題可能出在選用的電阻R1 240過大，而且在插電源時(shí)1000UF的電容會(huì)發(fā)熱發(fā)臭，其最大耐壓為16V，在器材選擇上出現(xiàn)了問題，后經(jīng)過更換該最大耐壓50V的1000UF電容，及正確接好LM317的引腳，問題解決。制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入139v，最大電流可達(dá)1.5A,滿足完成課程設(shè)計(jì)要求。第五章 心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我獲得了很多，首先我明白我們以前所學(xué)過的理論知識(shí)并沒有很好的理解，電橋?yàn)V波學(xué)過，但在設(shè)計(jì)時(shí)并不能及時(shí)反映過來，而是通過參考書才理解，而對(duì)于二極管的使用，我們連正反向都不清楚，我感覺我們學(xué)的東西是白學(xué)的。在參照參考書設(shè)計(jì)電路到完成實(shí)物中，我們遇到了許多問題，我們也學(xué)到了許多東西，知道選材料時(shí)注意電容的最大耐壓，知道LM317的使用及其引腳的正確接法，這遠(yuǎn)比理論學(xué)習(xí)獲得的要多要實(shí)際。集成可調(diào)穩(wěn)壓源在實(shí)際中有很廣泛的應(yīng)用，它可以用在充電照明設(shè)備的充電器，手機(jī)等電子產(chǎn)品中，達(dá)到把交流電轉(zhuǎn)變成比較穩(wěn)定的直流電降低電壓的目的從而滿足人們的日常運(yùn)用。完成集成可調(diào)穩(wěn)壓電源實(shí)物后我們可以將他用于我們的實(shí)際生活中，這樣我們的設(shè)計(jì)實(shí)物在現(xiàn)實(shí)生活中便可以用到。第六章 參考書目、網(wǎng)站1 陳梓城.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試.中國電力出版社2 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)第五版 .高等教育出版社3 吳立新.實(shí)用電子技術(shù)手冊(cè).北京機(jī)械工業(yè)出版社4