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520V連續(xù)調(diào)節(jié)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中文摘要可調(diào)直流穩(wěn)壓電源一般由直流輸入電源、比較放大電路、調(diào)整電路、過流保護(hù)電路、取樣電路、濾波電路組成。利用可調(diào)電位器改變輸出電壓,其中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓原理是將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓比較,經(jīng)過比較放大電路控制調(diào)整管的基極電壓,導(dǎo)致調(diào)整管集電極與發(fā)射極之間的電壓產(chǎn)生改變,從而實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定輸出的目的。本設(shè)計(jì)利用OP07運(yùn)放比較放大,二極管整流,功率三極管調(diào)整,電阻、電容分立式元件,制作出5~20V可調(diào)穩(wěn)壓電源。經(jīng)過不斷的調(diào)試,利用數(shù)控穩(wěn)壓源和萬用表作為檢測工具,最終可調(diào)直流穩(wěn)壓電源達(dá)到可調(diào)節(jié),穩(wěn)定性較高,可控性的要求。關(guān)鍵字:濾波;可調(diào);穩(wěn)壓電源;取樣Designandimplementationof5~20VcontinuouspowersupplyABSTRACTAdjustableDCregulatedpoweriscomposedoftheinputDCpowersupply,comparedcommonlyamplifyingcircuit,adjustingcircuit,over-currentprotectioncircuit,samplingcircuit,filtercircuit.Usingtheadjustablepotentialtochangetheoutputvoltage,whichrealizetheprincipleofvoltageregulationiscomparethefeedbackvoltagewithreferencevoltage,bycomparingamplifiercircuittocontrolpasstransistor’sbasevoltage,causethecollector-basevoltageofpasstransistortochange,toachievethepurposeofstablevoltageoutput.Thisdesignusestheop-ampregulator,dioderectifier,powertransistoradjustment,resistorsandcapacitors,toachieve5~20VAdjustableregulatedpowersupply.Throughcontinuousdebugging,usingthenumericalcontrolvoltagesourceandamultimeterastestingtools,
adjustableDCregulatedpowereventuallymeetsthestandardsofadjustable,highstabilityandcontrolability.Keywords:smoothing;adjustable;voltage-stabilizedsource;sampling目錄TOC\o"1-3"\h\u14849第一章前言 .2研究內(nèi)容與目標(biāo)1.2.1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)知識(shí)
(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源所涉及的技術(shù)包括電力與電子器件、穩(wěn)壓技術(shù)、濾波技術(shù)等;
(2)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢;
(3)目前可調(diào)直流穩(wěn)壓電源有待改進(jìn)的地方。
1.2.2可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)參數(shù)
(1)輸入直流電壓為30V;
(2)輸出可調(diào)電壓為:電壓5~20V,負(fù)載40Ω/20w;(3)紋波≤1%;穩(wěn)定度≤1%;(4)具有過流保護(hù)功能。
1.2.3技術(shù)要求和工作要求
(1)分析和繪制電源工作原理圖;
(2)對(duì)電源所用器件進(jìn)行型號(hào)選擇;
(3)電路的焊接和調(diào)試。第二章方案設(shè)計(jì)方案一:三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器電路。設(shè)計(jì)原理如下:利用可調(diào)式三端穩(wěn)壓器LM317芯片電源能夠持續(xù)輸出1.25V-32V可調(diào)直流電壓,芯片內(nèi)部包括過流、過熱保護(hù)電路;由電阻R和可調(diào)電位器RP組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路,輸出電壓為:Vo=1.25*(1+RP/R)。雖然穩(wěn)壓器性能和穩(wěn)定度都比其他穩(wěn)壓電源性能好,但是本次設(shè)計(jì)初始電壓從5V開始可調(diào),所以需要設(shè)計(jì)電壓補(bǔ)償電路方可實(shí)現(xiàn);而且設(shè)計(jì)中輸出電流要求過大,而LM317芯片最大輸出電流為0.5A;所以此方案不可行。方案二:單片機(jī)系統(tǒng)控制的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)原理如下:以穩(wěn)壓電源為基礎(chǔ),控制核心為單片機(jī)系統(tǒng),放大電路由穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)、外圍電路硬件系統(tǒng)構(gòu)成過流檢測電路,利用單片機(jī)程序完成對(duì)電壓輸出的控制,將輸出電流、電壓取樣與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而達(dá)到調(diào)整和穩(wěn)定電壓的輸出狀態(tài)。但是本方案電路設(shè)計(jì)復(fù)雜,預(yù)算高,適合設(shè)計(jì)要求高的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。方案三:晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路。設(shè)計(jì)原理如下:交流電經(jīng)過降壓、整流、濾波得到平滑的直流電壓,作為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的輸入電壓。穩(wěn)壓電路的主要回路是由起調(diào)整作用的三極管與負(fù)載串聯(lián)。輸出電壓的變化量由反饋電路取樣經(jīng)比較放大電路(利用運(yùn)放)將輸出電壓放大后去控制作為調(diào)整管的三極管的集電極與發(fā)射集之間的壓降,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。利用可調(diào)電位器組成取樣電路,從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的改變,達(dá)到直流電壓源可調(diào)的目的。本方案中還有過流保護(hù)電路,防止電流過大導(dǎo)致電路板燒毀,所以選擇此方案【1】。第三章設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3.1硬件的實(shí)現(xiàn)3.1.1總體設(shè)計(jì)框圖輸出可調(diào)輸出可調(diào)電壓調(diào)整管取樣電路比較放大基準(zhǔn)電壓限流保護(hù)(控制調(diào)整管電壓)直流電源圖1520V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源總體框圖3.2模塊電路介紹3.2.1調(diào)整電路調(diào)整電路部分主要是利用大功率三極管構(gòu)成。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,計(jì)算調(diào)整管參數(shù)如下:和的集電極與發(fā)射極之間反向擊穿電壓(BVT1)CEO,集電極最大電流(IT1)CM,集電極最大耗散功率(PT1)CM。在最不利的情況下,負(fù)載斷路,調(diào)整管得到全部輸入電壓,這時(shí)調(diào)整管的集電極與發(fā)射極之間反向擊穿電壓(BVT1)CEO為:(BVT1)CEO=(UB)OMAX=20V,為了保證三極管的正常工作,所以取(BVT1)CEO為50V以上。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到最大時(shí),集電極最大電流(IT1)CM為:(IT1)CM=IO=1A為了保證三極管的正常工作,同時(shí)保留一定空間余量,可?。↖T1)CM為1A以上。這樣集電極最大允許耗散功率(PT1)CM為:(PT1)CM=(UOMAX-UOMIN)×(IT1)CM(1)(PT1)CM=(20V-5V)×1A=15W(2)考慮到實(shí)際情況需要留有一定空間余量,可?。≒T1)CM為20W以上,選擇調(diào)整管時(shí)需考慮其放大倍數(shù)β≥100;遵照上面的分析和計(jì)算,所以管選擇Tip41c大功率三極管【2】。調(diào)整管參數(shù)的計(jì)算方式與類似,根據(jù)管的計(jì)算方式給出調(diào)整管所需參數(shù)的計(jì)算過程:(BVT2)CEO=(BVT1)CEO=(UB)OMAX=20V(3)考慮到實(shí)際情況需要保留一定空間余量,?。˙VT2)CEO為50V以上。(IT2)CM=(IT1)CM÷βT1(4)(IT2)CM=1A÷100≈10mA(5)(PT2)CM=((UB)OMAX-(UB)OMIN)×(IT2)CM(6)(PT2)CM=(20V-5V)×10mA≈0.15W(7)在選取原件時(shí)考慮到要留有一定的空間余量,我們選擇元器件的實(shí)際值要高于計(jì)算值。選擇調(diào)整管時(shí)需考慮其放大倍數(shù)β≥50。則此時(shí)所需要的基極驅(qū)動(dòng)電流為:(IT2)MAX=(IT2)CM÷βT1=10mA÷50=0.2mA(8)考慮到實(shí)際情況和根據(jù)以上的分析和計(jì)算,故選擇3DG130大功率三極管。圖2調(diào)整電路Tip41c三極管介紹制作材料:;性質(zhì):功率放大,低頻或音頻放大;封裝形式:直插封裝;極限工作電壓:100V;最大電流允許值:6A;最大耗散率:65W;放大倍數(shù):β≥100;圖3調(diào)整館Tip41c3DG130三極管介紹極性:NPN;最大集電極與基極之間連續(xù)(直流)電壓=40V;最大集電極與發(fā)射集之間(直流)電壓=30V,;最大發(fā)射集與基極連續(xù)(直流)電壓=4V;最大連續(xù)集電極(直流)電流=500mA;β≥50;耗散功率的絕對(duì)極限值:700mW【3】。圖4調(diào)整館3DG1303.2.2基準(zhǔn)電路基準(zhǔn)電路是由穩(wěn)壓管D1和電阻R1組成,它的作用在于為電路提供一個(gè)不變的、精確的基準(zhǔn)電壓,作為與反饋電壓比較、輸出電壓調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)。在本次設(shè)計(jì)中選擇IN4733A穩(wěn)壓管,VD1=5.1V,ID1=8mA,由此可得:(9)圖5基準(zhǔn)電壓電路IN4733A穩(wěn)壓管介紹穩(wěn)壓值:4.845~5.355V,一般取5.1V;測試電流:49mA;漏電流:10m【4】A。圖6IN4733A穩(wěn)壓管3.2.3比較放大電路比較放大電路可以由放大管或者運(yùn)算放大器構(gòu)成。放大管構(gòu)成的比較放大電路原理為:將取樣電路得到的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓之差放大,然后控制調(diào)整管的基極電壓。因此,只要取樣電壓產(chǎn)生變化,就可引起調(diào)整管的管壓降發(fā)生較大的變化,提高穩(wěn)定度,所以只要放大倍數(shù)相對(duì)越大,則輸出電壓的穩(wěn)定度越高。運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較放大電路原理與放大管構(gòu)成的比較放大電路原理相似,只是運(yùn)算放大器在電路中工作在反相放大器狀態(tài)。由于集成運(yùn)算放大器具有輸入阻抗高,輸出阻抗低,電壓增益高和溫度系數(shù)小等特點(diǎn),因而它作為比較放大環(huán)節(jié)可以使穩(wěn)壓電源的各項(xiàng)性能得到提高。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用OP07運(yùn)算放大器。圖7比較放大電路OP07芯片介紹圖8OP07芯片引腳圖引腳簡介:1和8引腳為偏置平衡(調(diào)零端),2引腳為反向輸入端,3引腳為正向輸入端,4引腳接地,5引腳為空腳,6引腳為輸出端,7引腳接電源V++。OP07芯片參數(shù)介紹:低的輸入噪聲電壓幅度—0.35μVP-P(0.1Hz~10Hz);極低的輸入失調(diào)電壓—10μV;極低的輸入失調(diào)電壓溫漂—0.2μV/℃;具有長期的穩(wěn)定性—0.2μV/MO;低的輸入偏置電流—±1nA;高的共模抑制比—126dB;寬的共模輸入電壓范圍—±14V;工作電壓范圍為±3V~±22V;外部電路決定OP07的工作性質(zhì),當(dāng)開環(huán)情況下,OP07工作在非線性區(qū);當(dāng)增加了負(fù)反饋,則OP07工作在線性區(qū),隨著工作電壓的增大,線性區(qū)也會(huì)增加,甚至?xí)鼍€性區(qū)到非線性區(qū)【5】。3.2.4取樣電路取樣電路由可調(diào)電位器和電阻組成,它將輸出電壓分得一部分電壓作為取樣電壓送到比例放大環(huán)節(jié)電路中。根據(jù)設(shè)計(jì)要求輸出5~20V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可得:動(dòng)端在最上面一端,輸出電壓最?。海?0)動(dòng)端在最下面一端,輸出電壓最大:(11)已知畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用2CW53穩(wěn)壓管【6】,可得基準(zhǔn)電壓VREF=5.1V,經(jīng)過推算,采用2K可調(diào)電位器,采用620Ω電阻。將數(shù)值代入可得:(12)(13)圖9取樣電路3.2.5限流保護(hù)電路限流保護(hù)電路由三極管T3、R5和R6組成,因?yàn)槿?jí)管壓降在0.5V左右,設(shè)置R6=0.5Ω,當(dāng)輸出電流小于1A時(shí),T3管的VBE小于0.5V,T3截止;如果輸出端意外短路,電流大于1A時(shí),T3管的VBE將超出其門限電壓而導(dǎo)通,OP07運(yùn)放的輸出被T3分流,輸出電壓降低,T1、T2內(nèi)阻加大,防止輸出電流進(jìn)一步增大,從而起到保護(hù)作用;R5電阻的作用是防止流過三極管的電流過大,致使三極管T3損壞。圖10限流保護(hù)電路3.3原理介紹3.3.1電路工作原理圖11520V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源理論原理圖由5~20V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的原理圖可以看出:本次設(shè)計(jì)是由直流輸入電源、比較放大電路、調(diào)整電路、過流保護(hù)電路、取樣電路、濾波電路組成。R1是為穩(wěn)壓管D1提供反向電流的限流電阻;穩(wěn)壓管反向?qū)ê蠓€(wěn)壓值為比較放大電路提供基準(zhǔn)電壓;圖中D2和D3為OP07芯片的輸入保護(hù),R4為OP07芯片提供輸出限流保護(hù);調(diào)整管T1和T2組成調(diào)整電路,是穩(wěn)壓電路的核心部分;R5、R6和三極管T3組成限流保護(hù)電路,其中R5限流保護(hù)三極管T3防止被大電流擊穿;RP與R7組成取樣電路,通過調(diào)整RP改變輸出電壓;電解電容C1為了防止輸出電壓變化太大致使電路不穩(wěn)定;電解電容C2在此起到濾波作用。3.3.2比較放大電路工作原理比較放大電路由運(yùn)算放大器OP07芯片、二極管D2、D3、R2、R3和R4組成。由圖11可知OP07芯片7號(hào)引腳接電源正極,4號(hào)引腳接電源負(fù)極,正向輸入端3號(hào)引腳通過R2接入基準(zhǔn)電壓,反相輸入端2號(hào)引腳通過R3接入反饋電壓,6號(hào)引腳為輸出端,D2、D3接在同相輸入端與反向輸入端之間,最終形成一個(gè)具有保護(hù)功能的反向負(fù)反饋放大電路。其中R2與R3為輸入端的限流保護(hù),D2與D3起到嵌位作用,防止同相輸入端與反向輸入端壓差過大,使運(yùn)算放大器損壞,R4起到輸出限流保護(hù)作用。欲降低輸出電壓,則需將可調(diào)電位器RP向上面一端調(diào)節(jié),致使反饋電壓加大,經(jīng)OP07芯片反向輸入端與基準(zhǔn)電壓比較,使OP07芯片輸出端輸出反相電壓使T2管基極電壓降低,通過調(diào)節(jié)電路使輸出電壓降低穩(wěn)定。欲增加輸出電壓,則需要將可調(diào)電位器RP向下面一端調(diào)節(jié),致使反饋電壓減少,經(jīng)OP07芯片反向輸入端與基準(zhǔn)電壓比較,使OP07芯片輸出端輸出同相電壓使T2管基極電壓增加,通過調(diào)節(jié)電路使輸出電壓增加穩(wěn)定。比較放大電路,如果同相輸入端與反向輸入端之間輸入差距越大,則輸出端放大結(jié)果越大,這樣可以使調(diào)節(jié)時(shí)間減少,增加其快速穩(wěn)壓性能。3.3.3調(diào)整穩(wěn)壓電路工作原理調(diào)整穩(wěn)壓電路的主要回路為起調(diào)整作用的大功率三極管T1、T2和負(fù)載串聯(lián),故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)采樣經(jīng)比較放大電路(運(yùn)算放大器OP07)放大后去控制調(diào)整管T1、T2的集電極和發(fā)射極之間的壓降,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓VO的效果。調(diào)整穩(wěn)壓原理如下:當(dāng)輸入電壓VI增加(或負(fù)載電流IL減小時(shí)),導(dǎo)致輸出電壓VO增加(這是由于VI增加導(dǎo)致T1管集電極電流增加到一定程度,超出三極管的放大區(qū),進(jìn)入飽和區(qū)。三極管在飽和狀態(tài)時(shí),集電極和發(fā)射極之間的內(nèi)阻會(huì)隨著飽和深度增加而減少,集電極和發(fā)射極之間電流最大。T1管沒有放大作用,集電極和發(fā)射集相當(dāng)于短路,所以輸出電壓VO增加),隨之反饋電壓VF也增加。反饋電壓VF與基準(zhǔn)電壓VREF比較,其電壓差值經(jīng)比較放大電路放大后使T1、T2的基極電壓和集電極電流減小,調(diào)整管T1、T2的集電極和發(fā)射極極間電壓增大,使VO下降,從而維持VO基本穩(wěn)定。穩(wěn)定過程可以簡單表示如下:當(dāng)輸入電壓VI減少(或負(fù)載電流IL增加),導(dǎo)致輸出電壓VO減?。ㄟ@是由于VI減少,導(dǎo)致T1管集電極電流減少,從而使基極電流變小,使T1進(jìn)入截止區(qū),使T1管集電極和發(fā)射集之間內(nèi)阻變大,減少電流通過,產(chǎn)生壓降,所以輸出電壓VO減少),隨之反饋電壓VF也減少。反饋電壓VF與基準(zhǔn)電壓VREF相比較,其差值電壓經(jīng)過比較放大電路放大后使T1、T2的基極電壓和集電極電流增大,調(diào)整管T1、T2的集電極和發(fā)射極極間電壓減小,使VO增大,從而維持VO基本穩(wěn)定。穩(wěn)定過程可以簡單表示如下:在本穩(wěn)壓電路中,調(diào)整管T1、T2的調(diào)整作用是依靠反饋電壓VF與基準(zhǔn)電壓VREF之間的差值來實(shí)現(xiàn),因此必須有差值才可以調(diào)整。若輸出電壓VO絕對(duì)不變,調(diào)整管的也絕不會(huì)改變,那么電路無法實(shí)現(xiàn)調(diào)整功能。所以VO絕對(duì)穩(wěn)定無法達(dá)到,只能為基本穩(wěn)定【7】。3.3.4輸出可調(diào)電壓工作原理輸出可調(diào)電壓是由取樣電路中可調(diào)電位器位置的變化,致使比較放大電路控制調(diào)整管T2基極電壓從而改變調(diào)整管T1的集電極電壓,最終調(diào)節(jié)輸出電壓的變化。當(dāng)RP向上面一端滑動(dòng)時(shí),反饋電壓VF上升;當(dāng)反饋電壓上升時(shí),經(jīng)過運(yùn)算放大器OP07與由穩(wěn)壓管IN4733A提供的基準(zhǔn)電壓VREF=5.1V進(jìn)行比較,由運(yùn)算放大器輸出,致使調(diào)整管T2基極電壓下降,直接影響調(diào)整管T1基極電壓下降,則T1管基極—發(fā)射集的電流減小,則T1管集電極電壓上升,最終使輸出電壓減小。當(dāng)RP向下滑動(dòng)時(shí),反饋電壓VF下降;當(dāng)反饋電壓下降時(shí),經(jīng)過運(yùn)算放大器OP07與由穩(wěn)壓管IN4733A提供的基準(zhǔn)電壓VRE=F5.1V進(jìn)行比較,由運(yùn)算放大器輸出,致使調(diào)整管T2基極電壓上升,直接影響調(diào)整管T1基極電壓上升,則T1管基極—發(fā)射集的電流增大,則T1管集電極電壓下降,最終使輸出電壓增大。3.3.5限流保護(hù)工作原理由電阻R5和R6以及三極管T3構(gòu)成限流型保護(hù)電路。限流型保護(hù)電路工作原理:當(dāng)負(fù)載電流IO<IOMAX時(shí),UR6=R6*IO小于T3管的基極和集電極的閾值電壓UON,T3管截止,對(duì)電路的正常工作不產(chǎn)生影響;當(dāng)IO>IOMAX時(shí)或負(fù)載短路,UR6=R6*IO大于T3管的基極和集電極的閾值電壓UON,T3管導(dǎo)通,則由三極管的反向特性可知,T3管基極為高電壓,T3管的集電極為低電壓,由于T3管的集電極與T2管的基極連接,使得T2管基極電壓為低電壓,使T2管、T1管關(guān)斷不工作,即使運(yùn)算放大器OP07有電壓輸出,則電壓全加到R4電阻上,最終實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)作用。3.3.6濾波電路工作原理在本次設(shè)計(jì)電路中,電解電容C1和C2起到濾波作用。其中C1是為了除去由于電位器調(diào)節(jié)產(chǎn)生的紋波,從而使采樣電壓變得平滑;C2是濾除整流輸出的脈動(dòng)成分。第四章調(diào)試及結(jié)果分析4.1電路的安裝與焊接4.1.1元器件的安裝與焊接元器件檢測目的:在安裝電路之前,對(duì)所用元器件進(jìn)行檢查,包括數(shù)值,型號(hào)以及表面、引腳是否破損;杜絕已經(jīng)破損的元器件被安裝在電路設(shè)計(jì)焊接中,從最開始做好準(zhǔn)備工作,以減少后期調(diào)試電路板的工作量。元器件檢測內(nèi)容:電阻阻值是否正確;二極管的正向電阻和極性標(biāo)志;三極管極性判斷及類型;電解電容極性以及是否漏電;OP07芯片的引腳識(shí)別和接線是否可靠牢固。電路板的布局:根據(jù)原理圖,在萬用板上合理的布局,可以減少元器件之間的布線,減少工作量;合理規(guī)劃每個(gè)元器件的位置,可以使元器件焊接更方便,使整個(gè)萬用板更美觀。4.1.2安裝時(shí)注意事項(xiàng)元器件引腳表面若被氧化產(chǎn)生氧化膜,則應(yīng)利用工具除去表面氧化膜,并對(duì)其進(jìn)行搪錫處理。安裝時(shí)要注意元器件的先后順序:應(yīng)安裝小的元器件,比如電阻,二極管等;接著安裝中型元器件,最終安裝大型元器件,這樣是為了方便焊接;在安裝時(shí)應(yīng)該盡量保持同種類型元器件高度一致,且使元器件的數(shù)值標(biāo)識(shí)面向人一側(cè),這樣既美觀又便于后期識(shí)別;對(duì)于有極性的元器件,在安裝時(shí)要注意正負(fù)極,比如二極管,電解電容,三極管要注意基極、集電極和發(fā)射集的識(shí)別;在空間允許時(shí),大功率器件在焊接時(shí)引腳盡量留長,這樣散熱更好。4.1.3焊接時(shí)注意事項(xiàng)電阻、穩(wěn)壓管采用水平安裝方式,元器件離萬用板的高度為8mm,色碼方向一致;電容采用垂直安裝方式,電容底部離萬用板高度為10mm;三極管同樣采用垂直安裝方式,電容底部離萬用板高度為20mm。焊點(diǎn)采用直腳焊接,留頭在焊面以上0.5-1mm,且焊接面不能損傷;背面接線應(yīng)該準(zhǔn)確、達(dá)到橫平豎直、轉(zhuǎn)彎處處理成90度,要避免漏焊、短路等現(xiàn)象,更應(yīng)杜絕出現(xiàn)虛焊;在進(jìn)行焊接時(shí)要注意焊接時(shí)間、送錫方式、烙頭處理和用松香的原因和方式。4.2電路的調(diào)試4.2.1測試儀器萬用表,數(shù)控穩(wěn)壓源4.2.2通電前的檢查焊接完電路板后,不要急于通電測試結(jié)果,應(yīng)該在通電前按照電路圖仔細(xì)檢查安裝過程中有無紕漏。檢查順序如下:(1)檢查每個(gè)元器件的規(guī)格型號(hào)、參數(shù),安裝管腳位置是否正確,可靠;(2)檢查每個(gè)焊點(diǎn)是否存在虛焊、漏焊現(xiàn)象,將電路板上的廢棄電線與焊錫等雜物清理干凈;(3)檢測調(diào)試所用工具是否完好,清理好調(diào)試場所,進(jìn)行下一步測試。在通電之前,我按照電路圖將我所設(shè)計(jì)的電路板進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)OP07芯片7號(hào)引腳沒有接電源;可調(diào)電位器中間與下面引腳未短接;有很多元器件都存在虛焊現(xiàn)象,經(jīng)過反復(fù)修改,我將這些問題一一解決。4.2.3靜態(tài)調(diào)試剛開始設(shè)計(jì)時(shí),利用220V轉(zhuǎn)27V變壓器降壓,按照理論計(jì)算輸入達(dá)到30V,讓電路板在空載的情況下通電,發(fā)現(xiàn)為穩(wěn)壓管D1提供反向電流的限流電阻R1被燒毀,經(jīng)過初步分析測量,輸入端電壓達(dá)到35V這是由于變壓器產(chǎn)生的誤差,R1電阻阻值過小,流過R1電阻的電流過大,致使R1損壞;為了保證電路正常工作,將R1阻值由3K換成5K,經(jīng)過測試,發(fā)現(xiàn)R1過熱,原因電流還是過大,最終將R1更換為10K,使流過R1電流變得微弱,解決了電流過大的問題。后期老師建議使用數(shù)控穩(wěn)壓源提供輸入電源,這樣安全可靠,所以我按照要求重新焊接電路。解決限流電阻的問題后,將電路通電輸入10V直流電壓,用萬用表測量輸出電壓,發(fā)現(xiàn)輸出電壓只有0.8V,輸出結(jié)果與設(shè)計(jì)不符合。為了找出原因,我利用萬用表對(duì)每一個(gè)電路模塊進(jìn)行測試,找出錯(cuò)誤原因。測量基準(zhǔn)模塊時(shí),穩(wěn)壓管D1電壓值為5.1V,實(shí)際情況符合設(shè)計(jì)理論。測量比較放大模塊時(shí),發(fā)現(xiàn)R2上壓降為2,05V左右,運(yùn)算放大器3號(hào)引腳壓降為3V左右;按照設(shè)計(jì)理論,電阻R2上應(yīng)該沒有壓降,3號(hào)引腳壓降應(yīng)該為5V左右。對(duì)于這樣的情況,采取方式:斷開電阻R3,測量電阻R2和OP07芯片3號(hào)引腳的壓降,排除是否是后面電路模塊產(chǎn)生的影響,若斷開后R3后,電阻R2上沒有壓降,3號(hào)引腳為5V壓降,則問題出現(xiàn)在后面電路模塊;若斷開電阻R3后,電阻R2壓降依然為2V左右,3號(hào)引腳壓降為3V左右,則問題出現(xiàn)在比較放大電路模塊,可以通過降低電阻R2阻值,使3號(hào)引腳上阻值為5V。經(jīng)過實(shí)際操作,斷開電阻R3后,發(fā)現(xiàn)3號(hào)引腳阻值為5V,電阻R2上壓降為0,則可以確定比較放大電路模塊沒有問題,問題出現(xiàn)在后面模塊。由于問題出現(xiàn)在后面的電路模塊中,則先斷開限流保護(hù)模塊,檢測調(diào)整電路模塊是否正常工作。經(jīng)萬用表測量T2調(diào)整管基極和發(fā)射集之間電壓跳動(dòng),調(diào)節(jié)電位器后,T2調(diào)整管基極和發(fā)射集之間電壓跳動(dòng),經(jīng)過測量排除T1管損壞,引腳安裝都正確,懷疑可能是虛焊造成,利用電烙鐵解決問題后,發(fā)現(xiàn)調(diào)整電路模塊正常工作,在調(diào)節(jié)取樣電路模塊后,輸出電壓也隨著改變。連接限流保護(hù)電路模塊后,輸入10V直流電壓,調(diào)節(jié)電位器,輸出電壓隨著改變,可以實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文的基本要求。4.2.4連接負(fù)載調(diào)試按照設(shè)計(jì)任務(wù)書可知:使用負(fù)載為40Ω/20W;數(shù)控穩(wěn)壓源提供輸入電壓;萬用表測量輸出電壓;部分結(jié)果記錄如表1:表1輸入輸出電壓記錄輸入電壓/V輸出電壓/V輸出電流/A7.—19.65.08—5.140.127510.2—20.19.39—9.440.235514—19.912.92—12.950.323316.2—20.114.99—15.10.3750輸出電壓為5.08V,結(jié)果如圖12和圖13所示:圖12輸出5.08V的最小輸入電壓圖13輸出5.14V的最大輸入電壓由以上兩圖可知,從7.7V至19.6V的輸入電壓變化中,輸出基本穩(wěn)定在5.12V左右,其中誤差,可能是由于元器件參數(shù)不是非常精確造成的;OP07給定的工作電壓是18V;輸出電壓為9.39V,結(jié)果如圖14和圖15所示:圖14輸出9.39V的最小輸入電壓圖15輸出9.44V的最大輸入電壓由以上兩圖可知,從10.2V至20.1V的輸入電壓變化中,輸出基本穩(wěn)定在9.41V左右,OP07給定的工作電壓是18V;輸出電壓為12.92V,結(jié)果如圖16和圖17所示:圖16輸出12.92V的最小輸入電壓圖17輸出12.95V的最大輸入電壓由以上兩圖可知,從14.0V至19.9V的輸入電壓變化中,輸出基本穩(wěn)定在12.93V左右,OP07給定的工作電壓是18V;輸出電壓為14.99V,結(jié)果如圖18和圖19所示:圖18輸出14.99V的最小輸入電壓圖19輸出15.01V的最大輸入電壓由以上兩圖可知,從16.2V至20.1V的輸入電壓變化中,輸出基本穩(wěn)定在15V左右,OP07給定的工作電壓是18V。接上負(fù)載后,每一次的調(diào)試,我都會(huì)用手觸摸每一個(gè)元器件,去感受它們有沒有過度發(fā)熱,如果元器件過度發(fā)熱,則要更換參數(shù)更合適的元器件。在接上負(fù)載后,隨著輸入電壓的增加,調(diào)整管T1發(fā)熱過大,所
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