直流穩(wěn)壓電源 課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械與電子工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課 程 名 稱(chēng) 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目 直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　所學(xué)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 電子大類(lèi)

2、 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>

3、　　2012年12月30日</p><p><b>　　任 務(wù) 書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　起止時(shí)間：自 2012 年 12 月 20 日起 至 2013 年 1 月 1 日止</p><p

4、><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　學(xué)習(xí)相關(guān)分立式元器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和參數(shù)以及由它們構(gòu)成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的工作原理、原理圖的設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算、元器件的選用、計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)硬件的仿真、PCB板的設(shè)計(jì)、電路的安裝和調(diào)試，最后完成達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求</p>&

5、lt;p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　輸出電壓12V，輸出電流400mA； </p><p>　　輸出電壓數(shù)字顯示，顯示精度優(yōu)于0.1％；</p><p>　　輸出電壓在0～12V之間連續(xù)可調(diào)。</p><p><b>　　基本要求:</b></p>&

6、lt;p>　　1. 依據(jù)性能指標(biāo)和器件狀況，設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源電子電路；</p><p>　　2. 學(xué)習(xí)protel基本知識(shí)，并運(yùn)用其繪制電源原理圖和PCB圖；</p><p>　　3. 學(xué)習(xí)Proteus知識(shí)，對(duì)本電源電路進(jìn)行仿真；</p><p>　　4. 掌握電子電路板制作的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電源的制作；</p><p>　　5. 測(cè)量電源相

7、關(guān)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，完成系統(tǒng)調(diào)試。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要與關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　第一章 緒論 2</b></p><p>　　第二章 直流穩(wěn)壓電壓電源 3</p><p>　

8、　2.1 具體工作原理 3</p><p>　　2.1.1 電源變壓器 3 </p><p>　　2.1.2 整流電路 3</p><p>　　2.1.3 濾波電路 4</p><p>　　2.1.4 穩(wěn)壓電路 4</p><p>　　2.2 元器件簡(jiǎn)介 5</p><p>　　2.

9、2.1 lm317簡(jiǎn)介 5</p><p>　　2.2.2 電容簡(jiǎn)介 6</p><p>　　第三章 實(shí)驗(yàn)室及原理圖 7</p><p>　　第四章 PCB板的制作與調(diào)試 9</p><p>　　4.1 PCB板的制作流程 9</p><p>　　4.2 調(diào)試分析與流程簡(jiǎn)介9</p><

10、p>　　第五章 總結(jié) 10</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 10</b></p><p><b>　　附錄 11</b></p><p>　　1. 總電路圖 11</p><p>　　2. 元器件明細(xì)表 11</p><p>　　摘要： 直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用

11、廣泛，幾乎所有電器、電力或電子設(shè)備都毫不例外地需要穩(wěn)定的直流電壓（電流）供電，它是電子電路工作的“能源”和“動(dòng)力”。隨著我們電子知識(shí)的不斷積累，我們?cè)絹?lái)越渴望設(shè)計(jì)電路。對(duì)電路的渴望增加了對(duì)電源的需求，尤其是穩(wěn)壓電源。我們平時(shí)買(mǎi)的電池，價(jià)格比較貴，用的時(shí)間有短，不能滿足我們對(duì)穩(wěn)壓電源的需求，尤其是可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。例如，在智能車(chē)的比賽中，我們用了許多電池，對(duì)環(huán)境造成了不必要的影響。所以，我想制作直流穩(wěn)壓電源，既可以解決以后電源的使用問(wèn)題，

12、又滿足了同學(xué)們的需求，更重要的保護(hù)了環(huán)境。半導(dǎo)體二極管和晶體管是電子電路中常用的半導(dǎo)體器件，也是構(gòu)成集成電路的基本單元。直流穩(wěn)壓電源由交流電網(wǎng)經(jīng)變壓、整流、濾波、和穩(wěn)壓四個(gè)組成。</p><p>　　關(guān)鍵字： 電源變壓器；整流電路；濾波電路；穩(wěn)壓電路。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源

13、變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過(guò)程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在1.25~24V可調(diào)。基本框圖如下：</p><p>　?。?） 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

14、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；</p><p>　?。?） 整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電；</p><p>　?。?） 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；</p><p>　?。?） 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

15、流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p>　　第二章 直流穩(wěn)壓電源工作原理</p><p>　　2.1 具體工作原理</p><p>　　2.1.1 電源變壓器</p><p>　　通過(guò)整流電路將交流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，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220

16、V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐?，然后同樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化。</p><p>　　電源變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱(chēng)合一起。當(dāng)一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。</p><p>　　電源變壓器的作用是將交流220V的電壓變?yōu)?/p>

17、所需的電壓值，然后同樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化。</p><p>　　2.1.2 整流電路</p><p>　　橋式整流電路利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流

18、電的第一個(gè)步驟。</p><p>　　2.1.3 濾波電路</p><p>　　濾波電路可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓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>　　2.1.4 穩(wěn)壓電路</p><p>　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端

19、的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流的變化。通過(guò)調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。穩(wěn)壓電路圖如下：</p><p>　　LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓. 不過(guò)它只能連續(xù)可調(diào)的正電壓,穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過(guò)流,過(guò)熱保護(hù)電路;由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路,輸出電壓為:Vo=1.25(1+RP/R).</p><p><

20、b>　　2.2 元器件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　2.2.1 LM317簡(jiǎn)介</p><p>　　LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓高得多的紋波抑制比?？烧{(diào)整輸出電壓低到1.2V，保證1.5A輸出電流，典型線性調(diào)整率0.01%，80dB紋波抑制比，輸出短路保護(hù)，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)三極管封

21、裝。如右圖所示：</p><p>　　LM317其特性參數(shù)：</p><p>　　可調(diào)范圍為1.25V-7V；最大輸出點(diǎn)流為1.5A；</p><p>　　輸入與輸出工作壓差為：3V-40V。</p><p>　　輸出表達(dá)式為： </p><p>　　其中，是集成穩(wěn)壓器件的輸出電壓，為1.25V。如圖所示，

22、改變R2的值，Uo的值即可改變。當(dāng)R2短路時(shí)，Uo最小，為即1.25V；當(dāng)R2大于零時(shí)，Uo都大于，最大可達(dá)37V。 </p><p>　　lm317的內(nèi)部電路圖：</p><p>　　2.2.2 電容器簡(jiǎn)介</p><p>　　電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容的符號(hào)是C。很多電子產(chǎn)品中

23、，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號(hào)的旁路、交直流電路的交流耦合等。</p><p><b>　　電容的用途：</b></p><p>　　1．隔直流：作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò)。</p><p>　　2．旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。</p>&

24、lt;p>　　3．耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路</p><p>　　4．濾波：這個(gè)對(duì)DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。</p><p>　　5．溫度補(bǔ)償：針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。</p><p>　　6．計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。</

25、p><p>　　7．調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、電視機(jī)。</p><p>　　8．整流：在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。</p><p>　　主要內(nèi)容為電容器的選擇：</p><p><b>　　求： </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求 </

26、b></p><p>　　代入上式，則可求得 ；</p><p><b>　　求濾波電容C</b></p><p><b>　　設(shè)定</b></p><p><b>　　所以濾波電容：。</b></p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為

27、,所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。</p><p>　　第三章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理圖</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的電路原理圖：</b></p><p>　　可調(diào)（2.5V——36V）的直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　利用protel軟件可以畫(huà)出電路的原理圖，自己學(xué)習(xí)protel軟件的知識(shí)。文件，新建，工程，F(xiàn)PGA

28、；在新建一個(gè)PCB原理圖。將圖形截出來(lái)。</p><p>　　和直流穩(wěn)壓電源類(lèi)似的原理圖，串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，如下圖所示：</p><p>　　畫(huà)出原理圖后，不能確定是否真確，所以要用仿真軟件運(yùn)行一下。</p><p><b>　　仿真圖：</b></p><p>　　電路的仿真可以檢測(cè)電路制作的是否正確，可以提高我們的

29、實(shí)踐知識(shí)，操作能力。</p><p>　　電路仿真的基本步驟是：</p><p>　　放置帶仿真模型的元件，連線，放置參考地電源，設(shè)置采樣時(shí)間，設(shè)置取樣點(diǎn)，仿真，</p><p>　　最后經(jīng)過(guò)焊板子就好了。</p><p>　　第四章 PCB板的制作與調(diào)試</p><p>　　4.1 PCB板的制作流程介紹</p

30、><p>　　PCB板制作的一般流程：</p><p>　　設(shè)計(jì)繪制原理圖→導(dǎo)成PCB圖→打印輸出（熱轉(zhuǎn)印紙） ↓</p><p>　　金屬焊盤(pán)鉆孔← 腐蝕（留下電子線路）← 利用熱轉(zhuǎn)印法將PCB圖轉(zhuǎn)到敷銅板 </p><p><b>　　↓</b></p><p>　　焊接安裝元器件→ 調(diào)試→

31、成品</p><p>　　4.2 調(diào)試分析與性能測(cè)試</p><p>　　我們將所有的元器件安裝完成后，必須仔細(xì)對(duì)照電路圖檢查線路是否正確，看有沒(méi)有接錯(cuò)的地方。然后接通220V電源，按下主電路開(kāi)關(guān)SW1，用萬(wàn)用表檢測(cè)輸出端有無(wú)電壓輸出，若無(wú)電壓輸出，則檢測(cè)輸出端以前的電路每點(diǎn)的電位，找到電位異常的點(diǎn)后，可斷開(kāi)電源，仔細(xì)分析原因，檢測(cè)此部位的元器件是否存在有虛焊的情況，用萬(wàn)用表的蜂鳴檔檢測(cè)是

32、否有短路或是開(kāi)路。對(duì)電路整體進(jìn)行分析排查，看是否有元器件因?yàn)槟滁c(diǎn)的短路而燒壞的，逐級(jí)進(jìn)行。反復(fù)調(diào)試，直到找到原因所在。</p><p>　　調(diào)節(jié)電阻使其輸出電壓的范圍在3~8V 與 8~15V兩個(gè)檔位之間連續(xù)變化。這樣，整個(gè)直流穩(wěn)壓電源就做好了</p><p>　　第五章 總結(jié) </p><p>　　理論知識(shí)很重要，同時(shí)不要忘了實(shí)踐，只有理論與實(shí)踐相結(jié)合，才

33、能達(dá)到最好的效果。二極管、三極管、電阻、電容等都知道了，不動(dòng)手是做不出東西的，培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力。直流穩(wěn)壓電源不容易做啊。 </p><p>　　我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，

34、只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢(xún)，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b>

35、</p><p>　　[1] 林其斌主編 《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社；</p><p>　　[2] 童詩(shī)白主編 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 高等教育出版社；</p><p>　　[3] 胡翔俊主編 《電路分析》 高等教育出版社。</p><p><b>　　附錄1 總電路圖：</b></p>