1、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)報(bào)告任微明(學(xué)號(hào)：20211106133)(物理與電子信息學(xué)院10級(jí)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(dá)穩(wěn)壓效果,因此系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)單、易學(xué)易改、本錢(qián)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(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)小功率直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)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(cè)試方法.3、通過(guò)集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試,要求學(xué)會(huì)：(1

2、)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)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(cè)試方法.(3)通過(guò)電路的設(shè)計(jì)可以加深對(duì)該課程知識(shí)的理解以及對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一波形直流穩(wěn)壓電源,滿足：當(dāng)輸入電壓在220V±10%寸,輸出直流電壓為312V.1.3 設(shè)計(jì)要求(1)電源變壓器做理論設(shè)計(jì)；(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3)完成全電路理論設(shè)計(jì)、計(jì)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(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、調(diào)試總結(jié)報(bào)告.2設(shè)計(jì)方法與步驟2.1 設(shè)計(jì)方法單元電路設(shè)計(jì)、PCB板設(shè)計(jì)、電路的組裝與調(diào)試.2.2 設(shè)計(jì)步驟(1)功能和性能指標(biāo)分

3、析：對(duì)題目的各項(xiàng)要求進(jìn)行分析,整理出系統(tǒng)和具體電路設(shè)計(jì)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(jì)的原始依據(jù).(2)畫(huà)出總體電路圖,要求按相關(guān)規(guī)定,布局合理,圖面清楚,便于對(duì)圖的理解和閱讀,為組裝、調(diào)試和維修時(shí)做好準(zhǔn)備.(3)按總電路圖安裝電路,調(diào)試并改良.3電路的設(shè)計(jì)圖3整體電路圖3.1 電源變壓器過(guò)整流電路將交流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓.由于此脈動(dòng)的直流壓含有較的紋波,必須通過(guò)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(guò)的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、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)壓電路.穩(wěn)壓電路的作

4、用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度變化時(shí),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(dòng)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(jiǎn)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(shí),將其作為短路處理；當(dāng)承受反向電壓時(shí),將其作為開(kāi)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(guò)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(shí)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(guò)整流后,輸出電壓在正負(fù)方向上沒(méi)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(duì)交流信號(hào)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(duì)其輸出直流電壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算是很困難的,工程上一般按以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算.當(dāng)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(shí),對(duì)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(shí)際工作中常根據(jù)下式選擇濾波電容的容量.對(duì)于半波整流：RLO(35)T(4)整流二極管的選

6、擇對(duì)于半波整流濾波電路：ID=I0,URM=1.4U2對(duì)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(jiàn)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^(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)電路.故本次設(shè)計(jì)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3-12VoDIODE_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(duì)PCB板進(jìn)行鋪銅3.6.2PCB板鋪銅3.6.3PCB板3D仿真4制作與檢測(cè)4.1 安裝與檢查對(duì)電路進(jìn)行組裝：根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路,在面包版上組裝.組裝完畢后,應(yīng)對(duì)照電路圖仔細(xì)檢查,看是否有錯(cuò)接、漏接的現(xiàn)象.對(duì)安裝完成的電路板的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量,以便提供調(diào)整電路的依據(jù).經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)整和測(cè)量,使電路的性能到達(dá)要求.4.1.1 最后結(jié)果沒(méi)有出來(lái)的原因主要有以下情況：(1)操作不當(dāng)(如布線錯(cuò)誤等)(2)設(shè)計(jì)不當(dāng)(如電路出現(xiàn)險(xiǎn)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(shí)驗(yàn)中大局部故障都是由于布線錯(cuò)誤引起的,因此,在故障發(fā)生時(shí),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(wú)漏線、錯(cuò)線,導(dǎo)線與插孔接觸是否可靠.(2)觀察法：用萬(wàn)用表直接測(cè)量各集成塊的Vcc端是否加上電源電壓；輸入信號(hào),時(shí)鐘脈沖等是否加到實(shí)驗(yàn)電路上,觀察輸出端有無(wú)反響.重復(fù)測(cè)試觀察故障現(xiàn)象,然后對(duì)某一故障狀態(tài),用萬(wàn)用表測(cè)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(hào)注入法在電路的每一級(jí)輸入端加上特定信號(hào),觀察該級(jí)輸出響應(yīng),從而確定該級(jí)是否有故障,必要時(shí)可以切斷周圍連線,防止相互影響.(4)替換法對(duì)于多輸

9、入端器件,如有多余端那么可調(diào)換另一輸入端試用.必要時(shí)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(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試4.2.1 電路的調(diào)試與檢測(cè)(1)靜態(tài)調(diào)試當(dāng)連好電路板的線路時(shí),先不要急著通電,而因該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：A、對(duì)照原理圖,用萬(wàn)用表檢查線路的各個(gè)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(shí)改好電路連B、對(duì)照原理圖,檢查各元件是否接正確.(2)動(dòng)態(tài)調(diào)試接通220V的電源,用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測(cè)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(jì)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(lái)設(shè)計(jì)同時(shí)輸出3-12V電壓直流穩(wěn)壓電源.具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用元器件較少；系統(tǒng)的可靠性好,其精度高,本錢(qián)低,且可作為一個(gè)獨(dú)立的模塊為其他電子設(shè)備提供電能.在設(shè)計(jì)的過(guò)程,遇到了不少的問(wèn)題,但是我們努力克服,并且通過(guò)討論來(lái)解決問(wèn)題.試驗(yàn)過(guò)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(duì)導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量,檢查是否導(dǎo)通,各個(gè)電路功能的測(cè)試,進(jìn)行組裝,整體電路調(diào)試,最終取得成功.在此過(guò)程中,增強(qiáng)了我們的動(dòng)手水平,讓我們對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了一次溫故,增強(qiáng)了對(duì)課本的掌握.通過(guò)這次設(shè)計(jì),了解了書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí),更加穩(wěn)固了所學(xué)的知識(shí),也增強(qiáng)了自己靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)到實(shí)踐中的水平.這次的課程設(shè)計(jì),