可調(diào)穩(wěn)壓直流電源課設(shè)

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計報告課程 名稱： 電子技 術(shù)課程 設(shè)計 設(shè)計題目:1.2512V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源姓名 組員 班級 學(xué)號指導(dǎo)老師:日期：二零一三年十二月二十日目錄摘要。設(shè)計目的 。 3設(shè)計任務(wù)及要求3o o o o o o o電路設(shè)計步驟ooooooooooooooooo o o o o o o1. 電路圖設(shè)計方法。oooooooooooooooo2. 設(shè)計的電路圖。ooooooooooooooooo四電路設(shè)計思路及原理。 51. 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路。 52. 直流穩(wěn)壓電源原理。 。 61. 直流穩(wěn)壓電源。ooooooooooooo2. 整流電路。ooooooooooooo。83.

2、 濾波電路電容濾波電路。4. 可調(diào)穩(wěn)壓電路。 11五六器件選擇及確定。 11器件清單oooooooo七ooooooooo制作與調(diào)試13八o o o o。 14 課程設(shè)計報告總結(jié) 。 14o o o o o o o摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，各種各樣的電氣、電子設(shè) 備已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于日常工作、科研、學(xué)習(xí)等各個方面。電源作為電氣、電子設(shè)備必不可少的能源供應(yīng)部件，需求 日益增加，而且對電源的功能、穩(wěn)定性等各項指標(biāo)也提出 了更高的要求。對電源的研究和開發(fā)已經(jīng)成為新技術(shù)、新 設(shè)備開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，在推動科技發(fā)展中起著重要作用。 本設(shè)計分別用 LM317 三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓電路， LM317 三端 穩(wěn)壓芯片

3、穩(wěn)流電路和單相全波整流電路，電容濾波電路設(shè) 計直流穩(wěn)壓電源，。通過相關(guān)知識計算出各電路中各個器 件的參數(shù)，使電路性能達(dá)到設(shè)計要求中的電壓調(diào)整率，電流調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，紋波電壓等各項指標(biāo)。關(guān)鍵詞：電源； LM317 三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓電路；濾波 電路；整流電路；一、設(shè)計目的1、學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌 握模擬電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè) 計與調(diào)試能力。2、學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方 法。3、培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力 。二、設(shè)計任務(wù)及要求1、設(shè)計一個連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指 標(biāo)要求： 輸入 <AC) : U=220V,

4、 f=50HZ ; 輸出直流電壓：U0=1.25v - 12v; 輸出電流： I0<=1A； 紋波電壓： Up-p<30mV；2、設(shè)計電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計算確定元件參 數(shù)，畫出實用原理電路圖。3、自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需 儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。三、電路設(shè)計步驟1.電路圖設(shè)計方法 <1）確定目標(biāo)：設(shè)計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成， 各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。<2）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式<3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊 電路中元件的參數(shù)。<4）總電路圖：連接各模塊電路。<

5、5）將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各 項指標(biāo)。<6）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有 過載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè) 計一電壓補(bǔ)償電路可實現(xiàn)輸出電壓從1.25V 起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，需設(shè)計一軟啟動電路以 適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動性能。該電路所用器件較少，成本低 且組裝方便、可靠性高。2、設(shè)計的電路圖1N4001loi»1VolTn y OluFp 2 lOfiJ :Ui&丄lOknlOuFGND2200uF四、電路設(shè)計思路及原理1、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路<1）電網(wǎng)供電電壓交流220V（有效值>5

6、0Hz，要獲得低壓 流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所 需要交流電壓。<2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大 < 即脈動大）。<3 ）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小 的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。<4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到 基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給電壓表。2.直流穩(wěn)壓電源原理1、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源是一種將 220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四 個環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖/W團(tuán)2直漩穩(wěn)壓電源的方框團(tuán)其

7、中：<1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的 變比由變壓器的副邊電壓確定。<2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?50Hz的正弦交流電 變換成脈動的直流電<3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大 部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。<4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。2、整流電路<1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路 如圖3所示。<2）工作原理設(shè)變壓器副邊電壓u2=V2U2sin gtU2為有效值。在u2的正半周內(nèi)

8、，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截 止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正 負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻 RL,且方向是 一致的。如圖4所示團(tuán)4單相橋式整流電路簡扇酈扱波形團(tuán)在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo) 電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的 平均值的一半，即電路中的每只二極管承受的最大 反向電壓為（U2是變壓器副邊電壓有效值。3、濾波電路 電容濾波電路采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分 ，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波 、電感濾波和復(fù)式濾波等。在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻RL兩端并聯(lián)一個 電容量較大的電解電容C,則構(gòu)

9、成了電容濾波電路， 如圖5所示電路，因為濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱為 并聯(lián)濾波電路。0刪團(tuán)理相橋遵漩電容濾波電牆從圖4可以看出，當(dāng)u2為正半周時,電源u2通過導(dǎo)通的 二極管VD1、VD3向負(fù)載RL供電，并同時向電容C充 電將電能存儲在電容里，女口 t1t2），輸出電壓uo=uc u2; uo達(dá)峰值后u2減小，當(dāng)uou2寸，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下 降如t2t3），因為放電時間常數(shù)較大，電容放電 速度很慢，當(dāng)uC下降不多時u2已開始下一個上升周 期，當(dāng)u2 uo時，電源u2又通過導(dǎo)通的VD2、VD4向 負(fù)載RL供電，同時再給電容C充電如t3t4），如此 周而復(fù)始。

10、電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中 實線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動 直流虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平 滑。若負(fù)載開路RL=« ），電容無放電回路，輸出 電壓將保持為u2的峰值不變。1）輸出電壓的估算 顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時間常 數(shù)t =RL（有關(guān)，T應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期T，分析及實驗表明，當(dāng)t =RLC 5） T /2時，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即U8 1.2U22 ）整流二極管導(dǎo)通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流， 要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿足IFM > 2IV=IO

11、<3 ）在已知負(fù)載電阻 RL 的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即C> <3- 5） T /2RL若容量偏小，輸出電壓 U0將下降，一般均選擇大容量的電 解電容；電容的耐壓應(yīng)大于 u2的峰值，同時要考慮電網(wǎng)電 壓波動的因素，留有足夠的余量。電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的 場合。4、可調(diào)穩(wěn)壓電路 在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感 器的電流不能突變的特點，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電 容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的 。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=（1.11.2>U2，直流輸出電流：I2是變壓器副邊電

12、流的有效值），穩(wěn)壓電 路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。五、器件的選擇及確定1、根據(jù)設(shè)計所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 ，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有 CW317、CW337、LM31 7、LM337 。 317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為1.25V36V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路， 具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的 可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 輸出電壓表達(dá)式為：Uo=U32（1+R2/R1>=1

13、.25（1+R2/R1>式中，1.25v是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通 過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ， 一般使用精密電位器，與其并聯(lián) 的電容器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。輸出電壓可調(diào)范圍：1.25V37V輸出負(fù)載電流： 1.5A能滿足設(shè)計要求 故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。<2）選擇電源變壓器1 ）確定副邊電壓 U2:根據(jù)性能指標(biāo)要求： Uomin=3V Uomax=9V又/ Ui-Uoma淚（Ui -Uo>min Ui- Uoin<（U-Uo>max其中： <Ui-Uoin ）min=3V ， （U

14、i-Uo>max=40V 12V< Ui < 43V此范圍中可任選 ： Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=（1.1 1.2>U2可得變壓的副邊電壓：2 ）確定變壓器副邊電流 I2Io1=lo 又副邊電流 12=（1.5 2>101 取IO=IOmax=800mA 則I2=1.5*0.8A=1.2A 3 ）選擇變壓器的功率 變壓器的輸出功率： Po>I2U2=8W <3）選擇整流電路中的二極管查手冊選整流二極管 IN4001 ，其參數(shù)為：反向擊穿電壓 UB R=50V>17V 最大整流電流 IF=1A>0.4A<4）濾波電路中濾波電容

15、的選擇濾波電容的大小可用下式求得。1）求 Ui:根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：S= AU0/ Uf設(shè)計要求 A Uo< 15mV, SV< 0.003 Uo=1.25V37VUi=14V代入上式，則可求得 A Ui2 ）濾波電容 C設(shè)定 Io=Iomax=0.8A ， t=0.01S則可求得 C。電路中濾波電容承受的最高電壓為 14V ，所以所選電容器的 耐壓應(yīng)大于 17V。注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感， 易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸 出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高 頻干擾。六、器件清單器件規(guī)格數(shù)量變壓器8w,12

16、v(輸出 >1二極管IN40015電阻10Q1可調(diào)電阻器V3296W103)010k Q1/小電<100nj100)0.1 iF2大電容2200 H1LM317芯片1七、制作與調(diào)試1發(fā)現(xiàn)問題在把整個電路連接并焊好后，我們發(fā)現(xiàn)接上電源后電路輸出端用萬能表測不到電壓。2、解決問題經(jīng)過檢查，電路連接正確。而通過在通電狀態(tài)下， 用萬能表測試輸入端到輸出端各焊點的電壓時發(fā)現(xiàn)有一焊 點沒有電壓，因此我們判斷該焊點可能是虛焊。斷電后， 我們重新熔掉焊點再焊好。然后，插上電源用萬能表測輸 出端電壓，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻器的阻值時，萬 能表的讀數(shù)隨電阻增大而增大，且其最小值為1.25V。當(dāng)萬能

17、表讀數(shù)為1.25V時，把電阻器的阻值調(diào)小不影響表上的讀 數(shù)?？梢姡覀兊脑O(shè)計成功實現(xiàn)了1.25V12V的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。八、課程設(shè)計報告總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)模擬 電子技術(shù)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題 ，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出 了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng) 驗不足。實踐出真知，通過親自動手操作，使我們掌握的 知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷 發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測 調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，

18、在設(shè)計中遇到了很多問 題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的 發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題 就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一 一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能 在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不 可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人 對你的認(rèn)可！課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及 專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課， 給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時 ，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試； 熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如 何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及 原理。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實