可調直流穩(wěn)壓電源的設計說明

1、可調直流穩(wěn)壓電源設計報告任微明(學號：20211106133)(物理與電子信息學院10級科技班,內(nèi)蒙古呼和浩特010022)指導教師：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交流電轉換成電壓372V的直流電源.其中,穩(wěn)壓電路采用三端固定穩(wěn)壓器LM317到達穩(wěn)壓效果,因此系統(tǒng)可根據(jù)實際需要對其設計進行適當?shù)男薷?本系統(tǒng)設計方便簡單、易學易改、本錢低廉、功能實用.關鍵字：變壓器；整流；濾波；穩(wěn)壓1設計內(nèi)容及要求1.1設計目的1、學習小功率直流穩(wěn)壓電源的設計與調試方法.2、掌握小功率直流穩(wěn)壓電源有關參數(shù)的測試方法.3、通過集成直流穩(wěn)壓電源的設計、安裝和調試,要求學會：(1

2、)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源；(2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調試及主要技術指標的測試方法.(3)通過電路的設計可以加深對該課程知識的理解以及對知識的綜合運用.1.2 設計內(nèi)容設計一波形直流穩(wěn)壓電源,滿足：當輸入電壓在220V±10%寸,輸出直流電壓為312V.1.3 設計要求(1)電源變壓器做理論設計；(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3)完成全電路理論設計、計算機輔助分析與仿真、安裝調試、繪制電路圖,PCB板；(4)撰寫設計報告、調試總結報告.2設計方法與步驟2.1 設計方法單元電路設計、PCB板設計、電路的組裝與調試.2.2 設計步驟(1)功能和性能指標分

3、析：對題目的各項要求進行分析,整理出系統(tǒng)和具體電路設計所需的更具體、更詳細的功能要求和技術性指標數(shù)據(jù),以求得設計的原始依據(jù).(2)畫出總體電路圖,要求按相關規(guī)定,布局合理,圖面清楚,便于對圖的理解和閱讀,為組裝、調試和維修時做好準備.(3)按總電路圖安裝電路,調試并改良.3電路的設計圖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)壓電路.穩(wěn)壓電路的作

4、用是當電網(wǎng)電壓波動、負載何溫度變化時,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導電性,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,即當二極管承受正向電壓時,將其作為短路處理；當承受反向電壓時,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,各二極管所承受的最大反向電壓為URM=2U2經(jīng)

5、過整流后,輸出電壓在正負方向上沒有變化,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,需要有濾波的舉措.在直流電源上多是利用電抗元件對交流信號的電抗性質,將電容器或電感器與負載電阻恰當連接而構成濾波電路.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行準確的計算是很困難的,工程上一般按以下經(jīng)驗公式進行估算.當電容的容量足夠大,滿足RLO(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擬好的濾波效果,在實際工作中常根據(jù)下式選擇濾波電容的容量.對于半波整流：RLO(35)T(4)整流二極管的選

6、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=<2U2.3.4 穩(wěn)壓電路常見的有固定式和可調式兩類集成三端穩(wěn)壓器,內(nèi)部多以串聯(lián)型穩(wěn)壓電源為主,還有適當?shù)倪^流、過熱等保護電路.故本次設計采用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,檢查并進行仿真.并進行調整使其輸出3-12VoDIODE_VIRTUALLHILMfl1I7H3.5.1仿真電路圖3.5.2 仿真電路最大輸出電壓3.5.2最大輸出電壓正京渡船-梏5_藥3.5.3 仿真電路最小輸出電壓3.5.3最小輸出電壓3.6PCB板制作

7、3.6.1protel下制作PCB板3.6.1PCB板3.6.2對PCB板進行鋪銅3.6.2PCB板鋪銅3.6.3PCB板3D仿真4制作與檢測4.1 安裝與檢查對電路進行組裝：根據(jù)自己設計的電路,在面包版上組裝.組裝完畢后,應對照電路圖仔細檢查,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)進行測量,以便提供調整電路的依據(jù).經(jīng)過反復的調整和測量,使電路的性能到達要求.4.1.1 最后結果沒有出來的原因主要有以下情況：(1)操作不當(如布線錯誤等)(2)設計不當(如電路出現(xiàn)險象等)(3)元器件使用不當或功能不正常(4)儀器(主要指數(shù)字電路實驗箱)和集成元件本身出現(xiàn)故障.4.1.2

8、檢查故障的方法主要有以下一些:(1)查線法：由于在實驗中大局部故障都是由于布線錯誤引起的,因此,在故障發(fā)生時,復查電路連線為排除故障的有效方法.應著重注意：有無漏線、錯線,導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驗電路上,觀察輸出端有無反響.重復測試觀察故障現(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,從而確定該級是否有故障,必要時可以切斷周圍連線,防止相互影響.(4)替換法對于多輸

9、入端器件,如有多余端那么可調換另一輸入端試用.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的測試4.2.1 電路的調試與檢測(1)靜態(tài)調試當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行檢測：A、對照原理圖,用萬用表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B、對照原理圖,檢查各元件是否接正確.(2)動態(tài)調試接通220V的電源,用數(shù)字萬用表對所設計的電路實物進行測試,看電壓是否在正常的范圍內(nèi)變化5結論和心得本設計主要利用電源變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器固定式來設計同時輸出3-12V電壓直流穩(wěn)壓電源.具結構簡單,使用元器件較少；系統(tǒng)的可靠性好,其精度高,本錢低,且可作為一個獨立的模塊為其他電子設備提供電能.在設計的過程,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.試驗過程中,我們屢次失敗,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,我們要對導線進行測量,檢查是否導通,各個電路功能的測試,進行組裝,整體電路調試,最終取得成功.在此過程中,增強了我們的動手水平,讓我們對課本知識進行了一次溫故,增強了對課本的掌握.通過這次設計,了解了書本上沒有的知識,更加穩(wěn)固了所學的知識,也增強了自己靈活運用所學知識到實踐中的水平.這次的課程設計,