可調直流電源課程設計

1、<p>　　模 擬 電 子</p><p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　設計科目：可調直流電源課程設計</p><p><b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　學院：機電工程學院</b></p>&l

2、t;p>　　專業(yè):應用電子姓名: </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　此課程設計是做一個集成穩(wěn)壓可調電源，通常，很多參考書上都有類似的電路設計圖，在需要用時常常面臨一個選擇困難的問題，而且在選擇完成之后，具體的制作過程中總是有很多問題，而參考書上又沒有具體的解決辦法。另外，大多電路圖所給的實物結果都是理想情況下的，和實際運用中總會

3、有所不同，為了給具體設計制作做出一個參考，特作此課程設計，以期在運用會有所幫助。</p><p>　　集成穩(wěn)壓可調電源的運用非常廣泛，不可能逐一列舉。本次課程設計把重點放在電路的設計、制作和調試上。大家都知道，在電路運用日趨廣泛的情況下，獨立運用一個集成電路中的某一部分的元件運用逐漸減少，因此本設計的主要在于橋式整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路的運用和選擇上，再設計和運用的過程中有著一定的局限性。本課程設計中為了能夠

4、使所用的元件參數(shù)有根有據(jù)，有相應的計算公式代入進行理想計算。也有一部分是從參考書目得來。本課程實際的目的是給具體的設計制作調試提供一個參考，共同進行討論。所用方法并不是唯一的，一起討論一起實踐，以期贏得共同進步。</p><p>　　本次課程設計在設計和制作時以《電子技術基礎》、《電路》、《模擬電子技術基礎》、《常用電子元件手冊》、《實用電子技術基礎設計和調試》、《電工技術》等課程知識為基礎。為方便討論參考，設計

5、當中不乏簡單通俗易懂，是一個很簡單的電路。</p><p>　　由于水平有限，錯誤性和局限性在所難免，懇請老師同學們指導更正</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章設計任務、要求、目標</p><p>　　1.1設計目的…………………………………………………………3</p>&

6、lt;p>　　1.2設計任務及要求…………………………………………………3</p><p>　　第二章 電路設計原理分析 </p><p>　　2.1總體原理框圖……………………………………………………4</p><p>　　2.2各具體電路設計分析……………………………………………6</p><p>　　2.3整體總電路分析……………

7、……………………………………8</p><p>　　第三章 設計制作與調試 </p><p>　　3.1材料清單…………………………………………………………9</p><p>　　3.2制作與調試………………………………………………………11</p><p>　　第四章小結 …………………………………………………………14</p>

8、<p>　　第五章心得體會 ……………………………………………………14</p><p>　　第一章     設計任務、要求、目標</p><p>　　可調直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把家用照明電交流電壓220V變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟蚴秸髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電

9、壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在1.25V-37V可調。 </p><p><b>　　1.1 設計目的</b></p><p>　　1．學習基本理論在實踐中綜合運用

10、的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力。</p><p>　　2．學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。</p><p>　　3．培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p>　　1.2 設計任務及要求</p><p>　　設計一種輸出電壓連續(xù)可調的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在6V~20V

11、之間連續(xù)可調，輸出最大電流可達1.5A。要求制作產(chǎn)品并調試</p><p><b>　　第二章電路設計原理</b></p><p>　　2.1 總體原理框圖</p><p>　　根據(jù)設計指標要求，該穩(wěn)壓電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路和指示電路等組成。原理方框如下圖 2.1.1所示。</p><p>　　圖2.1

12、.1直流穩(wěn)壓電源的結構方框圖</p><p>　　2.2 各具體電路設計分析</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖2.2.1所示。 </p><p>　　圖2.2.1 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖</p><p>　　電源

13、變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。</p><p><b>　　整流電路</b></p><p>　　將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 </p><p>　　圖2.2.2全波整流濾波

14、 </p><p>　　圖2.2.3橋式整流濾波</p><p>　　濾波電路,如圖2.2.4所示：</p><p>　　圖2.2.4濾波電路</p><p>　　各濾波電容C滿足RL-C＝（3~5）T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。</p><p&g

15、t;　　圖2.2.5等效電路圖</p><p>　　在穩(wěn)壓電源中一般用四個二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動的直流電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓UI。UI與交流電壓u2的有效值U2的關系為：Ui=(1.1~1.2)*Ui (2-2-1)</p><p><b>　　穩(wěn)

16、壓電路</b></p><p>　　a．三端可調穩(wěn)壓器:</p><p>　　三端可調穩(wěn)壓器因具有穩(wěn)定度高、適應性強、使用方便的優(yōu)點，得到廣泛應用。最大輸出電流1.5A以下三端可調穩(wěn)壓器，正電壓輸出的國產(chǎn)型號為CW117、CW217、CW317,他們的輸出電壓均為1.2~37V,最大輸出電流IoM用后綴加以區(qū)別，標L為0.1A，M為0.5A,不標字母為1.5A。</p&g

17、t;<p>　　CW117為軍品，它的結溫為-55~+150°， CW227為工業(yè)品； 它的節(jié)結、溫為-25~+150°它們的電壓調整率Su≤0.05%/V，電流調整率Si≤1%。CW337為民品； 它的結溫為0~+125°它們的電壓調整率Su≤0.07%/V，電流調整率Si≤1.5%。</p><p>　　負電壓三端輸出可調穩(wěn)壓器國產(chǎn)型號CW137、CW237、C

18、W337,他們的輸出電壓均為-1.2~-37V。輸出電壓為負電壓，出引腳排列不同外，其他的字母、數(shù)字的含義及相對的參數(shù)與輸出正電壓三端可調穩(wěn)壓器相同。</p><p>　　大電流輸出可調穩(wěn)壓器輸出正電壓有：（1）W150、W250、W350，他們的輸出電壓為1.2~33V，最大輸出電流 =3A, =0.02%/V,結溫分別為-55~+150°C、-285~+150°C、0~+125°

19、;C。（2）W138、W238、W338， =1.2~32V、 =5A， =0.02%/V。(3)CW196、CW396， =1.25~15V， =10A， =0.005%/V。輸出負電壓的為W133、W333輸出電壓均為-1.2~-37V， =3A， =0.01%/V。結溫分別為-55~+150°C/0~+125°C。</p><p>　　b. 三端可調式集成穩(wěn)壓</p>

20、<p>　　三端可調集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路以CW317為例進行介紹：</p><p>　　三端可調穩(wěn)壓器的輸出端與調整端（ADJ）間的 是固定不變的，CW317為+1.2V。調整端的電流十分穩(wěn)定且很?。?=50uA），故</p><p>　　=1.2(1+ )V (2-2-2)</p><p>　　為保證三端可調集成穩(wěn)壓器可靠穩(wěn)壓，要求輸出電流不能小于

21、最小負載電流。LM117、LM217、LM317的 =3.5mA。LM117、LM217、LM317的 =2.5mA。LM196、LM396的 =10mA。</p><p>　　圖中跨接在輸出端與調整端之間，為保證負載開路時 >， 的最大值為</p><p>　　= / (2-2-3)</p><p>　　本電路中取 =5mA， =1.2/5mA=240Ω

22、。 用下求 >= W (2-2-4) </p><p>　　本例中， >=0.006W選1/4W、240Ω金屬膜電阻。要求最大輸出電壓為37V，根據(jù)以上式求得 =7160Ω，取標稱值6.8KΩ。額定功率由下式估算，并取標稱值>= (2-2-5) </p><p>　　本例中， = W=0.188W，在要求較高場合選用WX1017型6.8 KΩ精

23、密線繞電位器（額定功率為1W）。</p><p>　　為輸入端濾波電容，可抵消電路的電感效應和濾波輸入線竄入的干擾脈沖。一般取0.33uF瓷介電容。 是為減小 兩端紋波電壓而設置的，一般取10uF。是消振電容，防止輸出端負載程電容性時可能出現(xiàn)的阻尼振蕩。根據(jù)經(jīng)驗一般取1 uF，本例中選 1 uF、50V的電解電容。</p><p>　　圖2.2.7中V、V為保護二極管，防止反向電壓擊穿穩(wěn)壓

24、器，其原理與圖中VD相同?？蛇x開關二極管IN4148。 </p><p>　　圖2.2.7 lm317穩(wěn)壓電路</p><p>　　三端可調穩(wěn)壓器LM317型要求輸入電壓范圍為28~40V，輸入輸出電壓差應不小于3V，圖2.2.7所示電路，要求輸入電壓為40V。LM196/396輸入輸出電壓差應不少于2.1V。</p><p><b>　　顯示組件：

25、</b></p><p>　　在LM317輸出端并聯(lián)一發(fā)光顯示電路，如圖2-6所示，為避免發(fā)光二極管燒壞，串聯(lián)一240Ω的電阻，以保證發(fā)光二極管正常發(fā)光。如圖2-2-8所示 </p><p><b>　　圖2.2.8</b></p><p>　　2.3整體總電路分析</p><p>　　220v家用照明燈經(jīng)變

26、壓器變?yōu)檩^小電壓U2，因為設計要求輸出端U0為1.25~37連續(xù)可調，且LM317輸入與輸出不得相差3V，則LM317的輸入Ui=40V，又有公式Ui=(1.1~1.2)*Ui。則變壓器選擇32~36V。U2經(jīng)橋式整流電路后整</p><p>　　流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路C1、C2濾除較</p><p>　　大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1，如圖2-9

27、所示， ，C2為輸入端濾波電容，可抵消電路的電感效應和濾波輸入線竄入的干擾脈沖，C3是為減小 兩端紋波電壓而設置的，V、V為保護二極管，防止反向電壓擊穿穩(wěn)壓器。發(fā)光二極管七顯示電路正常工作的作用，通過公式可知</p><p>　　=1.2(1+ )V （2-2-6）</p><p>　　當調節(jié)R2的阻值可以調整LM317兩端的輸出電壓的大小，可實現(xiàn)6v~20v連續(xù)可調。當調節(jié)R2的阻值時由

28、于發(fā)光二極管兩端的電壓改變，發(fā)光二極管得亮度也在改變，R2阻值越大，電壓越大，發(fā)光二極管越亮。</p><p>　　整體設計圖如圖2.2.9所示：圖2.2.9電路整體設計圖</p><p>　　圖2.2.10電子元器件電路整體設計圖</p><p>　　第三章設計制作與調試</p><p><b>　　3.1材料清單</b&g

29、t;</p><p>　?、僮儔浩鳎鹤儔浩鞯墓δ苁菍?20V的交流電變換成整流電路所需要的低壓交流電。</p><p>　?、谡麟娐罚赫麟娐肥抢枚O管的單向導電特性，將變壓器的次級電壓變換成單向直流。</p><p>　?、蹫V波電路：濾波電路的作用是平波，將波動直流變換成比較平滑的直流。</p><p>　　④穩(wěn)壓電路：濾波電路的輸出電

30、壓還是有一定的波動，對要求較高的電子設備，還要穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓電路的輸出電壓幾乎就是恒定電壓。</p><p><b>　　元件選擇：</b></p><p>　?、?#160;   LM317集成塊一塊；</p><p>　?、?20伏變12伏的變壓器一個，電源線一根，螺絲螺母各一個，輸出導線兩根；</p>

31、<p>　　③0.33uf的瓷介電容一個， 1000uf的電解電容一個，1uF的電解電容一個，10uf的電解電容一個；</p><p>　　④IN4007型號的二極管；</p><p>　　⑤電阻R1不超過240Ω，這里取240Ω，RW取6.8KΩ的電位器可以滿足輸出電壓調節(jié)范圍；R2取240Ω可保證發(fā)光二極管正常發(fā)光；</p><p>　　⑥綠色或紅色

32、發(fā)光二極管一個。</p><p><b>　　材料清單表一所示：</b></p><p>　　表一 元器件清單（圖2.2.9電路整體設計圖）</p><p><b>　　3.2 制作與調試</b></p><p>　　在材料準備好后，我開始著手實物的制作，首先我將要用到到工具準備好，而且要用萬用表

33、確定變壓器的輸入與輸出端，在插好電烙鐵，給電烙鐵涂上錫防止其氧化而不能正常使用，然后查看電路板，心里找準元件的分布，將變壓器用螺絲固定在電路板上，再將4個IN4007二極管用烙鐵烙在電路板上，根據(jù)電路圖找準變壓器出線的連接點，在將四個IN4007連成正方形，再將電容，LM317，電阻，二極管依次烙在電路板上，再用電烙鐵拉錫，連接好所有的電路元件，在連接時注意元件的分布布局合理性，注意不要短接電路。</p><p>

34、;　　在制作到一半時，發(fā)現(xiàn)4個IN4007的正反向有問題，根據(jù)電路圖查看電路板上的元件連接，并將接反得二極管調整過來。</p><p>　　在將實物制作完成后，插上電源，指示燈亮，用萬用表測得輸出的電壓為27V，但調整滑動變阻器時，輸出電壓不可調，測得滑動變阻器兩端電阻可調，顯示示數(shù)從0到6.8kΩ，但測得電路板上滑動變阻器的兩節(jié)點電阻不可調，所以斷定可能存在虛接在滑動變阻器的兩節(jié)點。</p>&l

35、t;p>　　再重新焊好滑動變阻器的節(jié)點及相應的支路，再用萬用表測其電阻是否可調。</p><p>　　再次插上電源，指示燈亮， LM317輸出電壓從2V~~27V間連續(xù)可調。</p><p>　　但幾天之后我們發(fā)現(xiàn)本實物制作出了很嚴重的問題：lm317的引腳接錯了。</p><p>　　按照正確的接法是1引腳接地，2引腳接輸出，3引腳接輸入，但我們是1、2、

36、3引腳一次接輸入、接地、輸出。</p><p>　　再經(jīng)過再次改裝調試后，我們制作的可調直流穩(wěn)壓電源輸入6V~20Vv。</p><p><b>　　第四章 小結</b></p><p>　　本課程設計的目的要求是設計一種輸出電壓連續(xù)可調的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在6V~20V之間連續(xù)可調，輸出最大電流可達1.5A，實物經(jīng)調試后只能2~~27V間

37、連續(xù)可調，問題可能出在選用的電阻R1 240Ω過大，而且在插電源時1000UF的電容會發(fā)熱發(fā)臭，其最大耐壓為16V，在器材選擇上出現(xiàn)了問題，后經(jīng)過更換該最大耐壓50V的1000UF電容，及正確接好LM317的引腳，問題解決。制作的可調直流穩(wěn)壓電源輸入6V~20V，最大電流可達1.5A,滿足完成課程設計要求。</p><p><b>　　第五章 心得體會</b></p><

38、p>　　在本學期的實踐課學習過程中，我們學到了很多我們在所學課程的教材書上沒有的東西。同時，實踐課對我們理論課的學習也很有幫助。做課程設計之前在網(wǎng)上，圖書館找了好幾天的資料，也參考了很多的書，但很多的元件的參數(shù)還是不明白為何實際成這樣，只好參考經(jīng)典數(shù)值。電源電路的每一個部分都經(jīng)過比較認真思考，比較了很多類似的電路，也參考了很多書，做完之后覺的這樣的方案組合還是可行的。應為這樣那樣的原因，沒能做成成品，但應該知道做成成品的困難，遇到

39、的困難也會更多。</p><p>　　通過這次課程設計，我獲得了很多，首先我明白我們以前所學過的理論知識并沒有很好的理解，電橋濾波學過，但在設計時并不能及時反映過來，而是通過參考書才理解，而對于二極管的使用，我們連正反向都不清楚，我感覺我們學的東西是白學的。</p><p>　　在參照參考書設計電路到完成實物中，我們遇到了許多問題，我們也學到了許多東西，知道選材料時注意電容的最大耐壓，知道