可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計

1、可編輯可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計報告任微明（學(xué)號：20101106133）（物理與電子信息學(xué)院 10級科技班,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022）指導(dǎo)教師:高煥生摘要：主要采用變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓的流程思路將輸入220V交流電轉(zhuǎn)換成電壓312V的直流電源。其中，穩(wěn)壓電路采用三端固定穩(wěn)壓器LM317達(dá)到穩(wěn)壓效果，因此系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要對其設(shè)計進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹１鞠到y(tǒng)設(shè)計方便簡單、易學(xué)易改、成本低廉、功能實(shí)用。 關(guān)鍵字：變壓器；整流；濾波；穩(wěn)壓1 設(shè)計內(nèi)容及要求 1.1 設(shè)計目的1、學(xué)習(xí)小功率直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與調(diào)試方法。2、掌握小功率直流穩(wěn)壓電源有關(guān)參數(shù)的測試方法。3、通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計、安裝和

2、調(diào)試，要求學(xué)會： (1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計直流穩(wěn)壓電源； (2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。(3)通過電路的設(shè)計可以加深對該課程知識的理解以及對知識的綜合運(yùn)用。1.2 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一波形直流穩(wěn)壓電源，滿足：當(dāng)輸入電壓在220V10%時，輸出直流電壓為312V。1.3 設(shè)計要求(1)電源變壓器做理論設(shè)計；(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3)完成全電路理論設(shè)計、計算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試、繪制電路圖，PCB板；(4)撰寫設(shè)計報告、調(diào)試總結(jié)報告。2 設(shè)計方法與步驟2.1 設(shè)計方法單元電路設(shè)計、PCB板設(shè)計、電路的組裝與調(diào)試。2.2 設(shè)計步驟（1）功

3、能和性能指標(biāo)分析：對題目的各項要求進(jìn)行分析，整理出系統(tǒng)和具體電路設(shè)計所需的更具體、更詳細(xì)的功能要求和技術(shù)性指標(biāo)數(shù)據(jù)，以求得設(shè)計的原始依據(jù)。（2）畫出總體電路圖，要求按相關(guān)規(guī)定，布局合理，圖面清晰，便于對圖的理解和閱讀，為組裝、調(diào)試和維修時做好準(zhǔn)備。（3）按總電路圖安裝電路，調(diào)試并改進(jìn)。3 電路的設(shè)計圖3 整體電路圖3.1 電源變壓器 過整流電路將交流變?yōu)槊}動的直流電壓。由于此脈動的直流壓含有較的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。電源變壓器的作用是將交流220V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐?，然后通過的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載何溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)

4、壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載何溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。3.2 整流電路 利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電壓變成單向脈動電壓的電路，稱為整流電路。交流電分為三相交流電和單相交流電，在小功率電路中一般采用單相半波、橋式整流電路。 簡化分析，假定二極管是理想器件，即當(dāng)二極管承受正向電壓時，將其作為短路處理；當(dāng)承受反向電壓時，將其作為開路處理。（1）輸出電流電壓U0 由橋式整流電路的可知，其輸出電壓及流過二極管的電流與全波整流的波形相同： U0=0.9U2 （2）整流二極管的選擇 由橋式整流電路的可知，每只二極管截止時所承受的反向電壓為變壓器副邊電壓峰值，因此，各二極管所承受

5、的最大反向電壓為 URM=U23.3 濾波電路 經(jīng)過整流后，輸出電壓在正負(fù)方向上沒有變化，但輸出電壓波形仍然保持正弦波的形狀，起伏很大。為了能夠得到平滑的直流電壓波形，需要有濾波的措施。在直流電源上多是利用電抗元件對交流信號的電抗性質(zhì)，將電容器或電感器與負(fù)載電阻恰當(dāng)連接而構(gòu)成濾波電路。3.3輸出直流電壓在有濾波電容的整流電路中，要對其輸出直流電壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計算是很困難的，工程上一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。當(dāng)電容的容量足夠大，滿足RLC（35）T/2（T為電網(wǎng)電壓的周期）時，對于半波整流電容濾波： U0 U2 （3）濾波電容的選擇 為了得到比較好的濾波效果，在實(shí)際工作中常根據(jù)下式選擇濾波電容的容

6、量。 對于半波整流： RLC（35）T（4）整流二極管的選擇 對于半波整流濾波電路：ID=I0 ，URM=1.4U2 對于橋式整流電容濾波電路：ID=I0/2 ，橋式整流URM=U2。3.4 穩(wěn)壓電路常見的有固定式和可調(diào)式兩類集成三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部多以串聯(lián)型穩(wěn)壓電源為主，還有適當(dāng)?shù)倪^流、過熱等保護(hù)電路。故本次設(shè)計采用LM317穩(wěn)壓器。3.5 仿真電路3.5.1 仿真電路電路圖 在仿真軟件中連接電路，檢查并進(jìn)行仿真。并進(jìn)行調(diào)整使其輸出3-12V。3.5.1仿真電路圖3.5.2仿真電路最大輸出電壓 3.5.2最大輸出電壓3.5.3仿真電路最小輸出電壓 3.5.3最小輸出電壓3.6 PCB板制作3.6

7、.1 protel下制作PCB板 3.6.1 PCB板3.6.2對PCB板進(jìn)行鋪銅3.6.2PCB板鋪銅3.6.3PCB板3D圖3.6.3 PCB板3D仿真4制作與檢測4.1安裝與檢查對電路進(jìn)行組裝：按照自己設(shè)計的電路，在面包版上組裝。組裝完畢后，應(yīng)對照電路圖仔細(xì)檢查，看是否有錯接、漏接的現(xiàn)象。對安裝完成的電路板的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測量，以便提供調(diào)整電路的依據(jù)。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整和測量，使電路的性能達(dá)到要求。4.1.1 最后結(jié)果沒有出來的原因主要有以下情況：(1) 操作不當(dāng)（如布線錯誤等）(2) 設(shè)計不當(dāng)（如電路出現(xiàn)險象等）(3) 元器件使用不當(dāng)或功能不正常(4) 儀器（主要指數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）和集

8、成元件本身出現(xiàn)故障。4.1.2 檢查故障的方法主要有以下一些：（1）查線法：由于在實(shí)驗(yàn)中大部分故障都是由于布線錯誤引起的，因此，在故障發(fā)生時，復(fù)查電路連線為排除故障的有效方法。應(yīng)著重注意：有無漏線、錯線，導(dǎo)線與插孔接觸是否可靠。(2) 觀察法：用萬用表直接測量各集成塊的Vcc端是否加上電源電壓；輸入信號，時鐘脈沖等是否加到實(shí)驗(yàn)電路上，觀察輸出端有無反應(yīng)。重復(fù)測試觀察故障現(xiàn)象，然后對某一故障狀態(tài)，用萬用表測試各輸入/輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、連接線等原因造成的故障。(3) 信號注入法在電路的每一級輸入端加上特定信號，觀察該級輸出響應(yīng)，從而確定該級是否有故障，必要時可以切斷周圍連線

9、，避免相互影響。(4) 替換法對于多輸入端器件，如有多余端則可調(diào)換另一輸入端試用。必要時可更換電路板，以檢查器件功能不正常所引起的故障。4.2 穩(wěn)壓電源各項性能指標(biāo)的測試4.2.1電路的調(diào)試與檢測(1) 靜態(tài)調(diào)試 當(dāng)連好電路板的線路時，先不要急著通電，而因該從以下幾個方面進(jìn)行檢測：A、對照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個接口是否接通，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時改好電路連線。B、對照原理圖，檢查各元件是否接正確。(2) 動態(tài)調(diào)試接通220V的電源，用數(shù)字萬用表對所設(shè)計的電路實(shí)物進(jìn)行測試,看電壓是否在正常的范圍內(nèi)變化5 結(jié)論和心得 本設(shè)計主要利用電源變壓器、整流二極管、濾波電

10、容及集成穩(wěn)壓器固定式來設(shè)計同時輸出3-12V電壓直流穩(wěn)壓電源。其結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件較少；系統(tǒng)的可靠性好，其精度高，成本低，且可作為一個獨(dú)立的模塊為其他電子設(shè)備提供電能。 在設(shè)計的過程，遇到了不少的問題，但是我們努力克服，并且通過討論來解決問題。試驗(yàn)過程中，我們多次失敗，又重新連接電路，雖然不太麻煩，可也下了好大的功夫。在這中間，我們要對導(dǎo)線進(jìn)行測量，檢查是否導(dǎo)通，各個電路功能的測試，進(jìn)行組裝，整體電路調(diào)試，最終取得成功。在此過程中，增強(qiáng)了我們的動手能力，讓我們對課本知識進(jìn)行了一次溫故，加強(qiáng)了對課本的掌握。 通過這次設(shè)計，了解了書本上沒有的知識，更加鞏固了所學(xué)的知識，也增強(qiáng)了自己靈活運(yùn)用所學(xué)知識到實(shí)踐中的能力。這次的課程設(shè)計，獲益匪