可調(diào)直流電源課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　模 擬 電 子</p><p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)科目：可調(diào)直流電源課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院</b></p>&l

2、t;p>　　專業(yè):應(yīng)用電子姓名: </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　此課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)集成穩(wěn)壓可調(diào)電源，通常，很多參考書(shū)上都有類(lèi)似的電路設(shè)計(jì)圖，在需要用時(shí)常常面臨一個(gè)選擇困難的問(wèn)題，而且在選擇完成之后，具體的制作過(guò)程中總是有很多問(wèn)題，而參考書(shū)上又沒(méi)有具體的解決辦法。另外，大多電路圖所給的實(shí)物結(jié)果都是理想情況下的，和實(shí)際運(yùn)用中總會(huì)

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

4、使所用的元件參數(shù)有根有據(jù)，有相應(yīng)的計(jì)算公式代入進(jìn)行理想計(jì)算。也有一部分是從參考書(shū)目得來(lái)。本課程實(shí)際的目的是給具體的設(shè)計(jì)制作調(diào)試提供一個(gè)參考，共同進(jìn)行討論。所用方法并不是唯一的，一起討論一起實(shí)踐，以期贏得共同進(jìn)步。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)和制作時(shí)以《電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《電路》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《常用電子元件手冊(cè)》、《實(shí)用電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和調(diào)試》、《電工技術(shù)》等課程知識(shí)為基礎(chǔ)。為方便討論參考，設(shè)計(jì)

5、當(dāng)中不乏簡(jiǎn)單通俗易懂，是一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路。</p><p>　　由于水平有限，錯(cuò)誤性和局限性在所難免，懇請(qǐng)老師同學(xué)們指導(dǎo)更正</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章設(shè)計(jì)任務(wù)、要求、目標(biāo)</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………3</p>&

6、lt;p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求…………………………………………………3</p><p>　　第二章 電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)分析……………………………………………6</p><p>　　2.3整體總電路分析……………

7、……………………………………8</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)制作與調(diào)試 </p><p>　　3.1材料清單…………………………………………………………9</p><p>　　3.2制作與調(diào)試………………………………………………………11</p><p>　　第四章小結(jié) …………………………………………………………14</p>

8、<p>　　第五章心得體會(huì) ……………………………………………………14</p><p>　　第一章     設(shè)計(jì)任務(wù)、要求、目標(biāo)</p><p>　　可調(diào)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(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1.25V-37V可調(diào)。 </p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1．學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用

10、的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。</p><p>　　2．學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。</p><p>　　3．培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　設(shè)計(jì)一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在6V~20V

11、之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1.5A。要求制作產(chǎn)品并調(diào)試</p><p><b>　　第二章電路設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1 總體原理框圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)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(jié)構(gòu)方框圖</p><p>　　2.2 各具體電路設(shè)計(jì)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(dòng)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(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)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(gè)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(dòng)的直流電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動(dòng)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(guān)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(diào)穩(wěn)壓器:</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器因具有穩(wěn)定度高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。最大輸出電流1.5A以下三端可調(diào)穩(wěn)壓器，正電壓輸出的國(guó)產(chǎn)型號(hào)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(biāo)L為0.1A，M為0.5A,不標(biāo)字母為1.5A。</p&g

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

18、W337,他們的輸出電壓均為-1.2~-37V。輸出電壓為負(fù)電壓，出引腳排列不同外，其他的字母、數(shù)字的含義及相對(duì)的參數(shù)與輸出正電壓三端可調(diào)穩(wěn)壓器相同。</p><p>　　大電流輸出可調(diào)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(jié)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(fù)電壓的為W133、W333輸出電壓均為-1.2~-37V， =3A， =0.01%/V。結(jié)溫分別為-55~+150°C/0~+125°C。</p><p>　　b. 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓</p>

20、<p>　　三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路以CW317為例進(jìn)行介紹：</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)整端（ADJ）間的 是固定不變的，CW317為+1.2V。調(diào)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(diào)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(fù)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(diào)整端之間，為保證負(fù)載開(kāi)路時(shí) >， 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(biāo)稱值6.8KΩ。額定功率由下式估算，并取標(biāo)稱值>= (2-2-5) </p><p>　　本例中， = W=0.188W，在要求較高場(chǎng)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(yīng)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(shè)置的，一般取10uF。是消振電容，防止輸出端負(fù)載程電容性時(shí)可能出現(xiàn)的阻尼振蕩。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(hù)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(kāi)關(guān)二極管IN4148。 </p><p>　　圖2.2.7 lm317穩(wěn)壓電路</p><p>　　三端可調(diào)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(yīng)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(yīng)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?yàn)樵O(shè)計(jì)要求輸出端U0為1.25~37連續(xù)可調(diào)，且LM317輸入與輸出不得相差3V，則LM317的輸入U(xiǎn)i=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(dòng)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(yīng)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(shè)置的，V、V為保護(hù)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(guò)公式可知</p><p>　　=1.2(1+ )V （2-2-6）</p><p>　　當(dāng)調(diào)節(jié)R2的阻值可以調(diào)整LM317兩端的輸出電壓的大小，可實(shí)現(xiàn)6v~20v連續(xù)可調(diào)。當(dāng)調(diào)節(jié)R2的阻值時(shí)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(shè)計(jì)圖如圖2.2.9所示：圖2.2.9電路整體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　圖2.2.10電子元器件電路整體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　第三章設(shè)計(jì)制作與調(diào)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?qū)щ娞匦?，將變壓器的次?jí)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(dòng)直流變換成比較平滑的直流。</p><p>　?、芊€(wěn)壓電路：濾波電路的輸出電

30、壓還是有一定的波動(dòng)，對(duì)要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過(guò)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>　　②220伏變12伏的變壓器一個(gè)，電源線一根，螺絲螺母各一個(gè)，輸出導(dǎo)線兩根；</p>

31、<p>　?、?.33uf的瓷介電容一個(gè)， 1000uf的電解電容一個(gè)，1uF的電解電容一個(gè)，10uf的電解電容一個(gè)；</p><p>　　④IN4007型號(hào)的二極管；</p><p>　　⑤電阻R1不超過(guò)240Ω，這里取240Ω，RW取6.8KΩ的電位器可以滿足輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；R2取240Ω可保證發(fā)光二極管正常發(fā)光；</p><p>　?、蘧G色或紅色

32、發(fā)光二極管一個(gè)。</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(shè)計(jì)圖）</p><p><b>　　3.2 制作與調(diào)試</b></p><p>　　在材料準(zhǔn)備好后，我開(kāi)始著手實(shí)物的制作，首先我將要用到到工具準(zhǔn)備好，而且要用萬(wàn)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(zhǔn)元件的分布，將變壓器用螺絲固定在電路板上，再將4個(gè)IN4007二極管用烙鐵烙在電路板上，根據(jù)電路圖找準(zhǔn)變壓器出線的連接點(diǎn)，在將四個(gè)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(shí)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(shí)，發(fā)現(xiàn)4個(gè)IN4007的正反向有問(wèn)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(diào)整過(guò)來(lái)。</p><p>　　在將實(shí)物制作完成后，插上電源，指示燈亮，用萬(wàn)用表測(cè)得輸出的電壓為27V，但調(diào)整滑動(dòng)變阻器時(shí)，輸出電壓不可調(diào)，測(cè)得滑動(dòng)變阻器兩端電阻可調(diào)，顯示示數(shù)從0到6.8kΩ，但測(cè)得電路板上滑動(dòng)變阻器的兩節(jié)點(diǎn)電阻不可調(diào)，所以斷定可能存在虛接在滑動(dòng)變阻器的兩節(jié)點(diǎn)。</p>&l

35、t;p>　　再重新焊好滑動(dòng)變阻器的節(jié)點(diǎn)及相應(yīng)的支路，再用萬(wàn)用表測(cè)其電阻是否可調(diào)。</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(diào)。</p><p>　　但幾天之后我們發(fā)現(xiàn)本實(shí)物制作出了很?chē)?yán)重的問(wèn)題：lm317的引腳接錯(cuò)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(guò)再次改裝調(diào)試后，我們制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入6V~20Vv。</p><p><b>　　第四章 小結(jié)</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的目的要求是設(shè)計(jì)一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在6V~20V之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1.5A，實(shí)物經(jīng)調(diào)試后只能2~~27V間

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

38、p>　　在本學(xué)期的實(shí)踐課學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們學(xué)到了很多我們?cè)谒鶎W(xué)課程的教材書(shū)上沒(méi)有的東西。同時(shí)，實(shí)踐課對(duì)我們理論課的學(xué)習(xí)也很有幫助。做課程設(shè)計(jì)之前在網(wǎng)上，圖書(shū)館找了好幾天的資料，也參考了很多的書(shū)，但很多的元件的參數(shù)還是不明白為何實(shí)際成這樣，只好參考經(jīng)典數(shù)值。電源電路的每一個(gè)部分都經(jīng)過(guò)比較認(rèn)真思考，比較了很多類(lèi)似的電路，也參考了很多書(shū)，做完之后覺(jué)的這樣的方案組合還是可行的。應(yīng)為這樣那樣的原因，沒(méi)能做成成品，但應(yīng)該知道做成成品的困難，遇到

39、的困難也會(huì)更多。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我獲得了很多，首先我明白我們以前所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)并沒(méi)有很好的理解，電橋?yàn)V波學(xué)過(guò)，但在設(shè)計(jì)時(shí)并不能及時(shí)反映過(guò)來(lái)，而是通過(guò)參考書(shū)才理解，而對(duì)于二極管的使用，我們連正反向都不清楚，我感覺(jué)我們學(xué)的東西是白學(xué)的。</p><p>　　在參照參考書(shū)設(shè)計(jì)電路到完成實(shí)物中，我們遇到了許多問(wèn)題，我們也學(xué)到了許多東西，知道選材料時(shí)注意電容的最大耐壓，知道