可調(diào)電源的課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　目 錄</p><p>　　引 言…………………………………………………………………..2</p><p>　　電路設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………3</p><p>　　Lm317簡(jiǎn)介…………………………………………………………………….3</p><p>　　電路實(shí)現(xiàn)原

2、理……………………………………………………………………4</p><p>　　工作原理及電路參數(shù)………………………………………………………5</p><p>　　變壓器……………………………………………….5</p><p>　　整流電路……………………………………………………..5</p><p>　　濾波電路………………………………………

3、…………..6</p><p>　　穩(wěn)壓電路……………………………………………………9</p><p>　　保護(hù)電路………………………………………………….10</p><p>　　實(shí)際設(shè)計(jì)電路及元件………………………………………………………………………11</p><p>　　改進(jìn)及發(fā)展電路…………………………………………………………………

4、…………….12</p><p>　　心得體會(huì)…………………………………………………………………………………………13</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在電子線(xiàn)路的相關(guān)應(yīng)用中，電源是其必不可少的部分，電源系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣和性能的可靠性直接決定著整個(gè)電子設(shè)備的質(zhì)量。直流穩(wěn)壓電源作為直流能量的提供者，在各種電子設(shè)

5、備中有著極其重要的地位，它的性能良好與否直接影響到電子產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，電源技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，它從過(guò)去一個(gè)不太復(fù)雜的電子線(xiàn)路發(fā)展到今天具有較強(qiáng)功能的模塊。人們對(duì)電源的質(zhì)量、功能和性能要求也隨之變得越來(lái)越高。本文介紹一種以可調(diào)式穩(wěn)壓器為核心組成的正負(fù)輸出可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源。該電源主要由電源變壓器、單相橋式整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等部分所組成。單向交流電經(jīng)過(guò)這幾部分電路后即可轉(zhuǎn)換成正負(fù)輸出可調(diào)的穩(wěn)

6、定直流電壓。在本電源設(shè)計(jì)中，不僅制作了實(shí)用的穩(wěn)壓電源，更是結(jié)合單片機(jī)原理、匯編語(yǔ)言等學(xué)科，提高電源的性能和功能，使電源設(shè)備功能更加完善，使用方便，顯示直觀。初步實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品的體積小、功能多、性能高、價(jià)格低、智能化等方面的功能。</p><p><b>　　電路的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)目標(biāo)：制作一個(gè)可調(diào)范圍為2-9v的直流穩(wěn)壓可調(diào)電源；</p&

7、gt;<p>　　要求：2-9v連續(xù)可調(diào)；</p><p>　　核心器件：LM317集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　如果橋式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，就應(yīng)將兩個(gè)負(fù)載電阻相連接且連接中點(diǎn)接地。根據(jù)橋式整流電路的工作原理，當(dāng)a點(diǎn)為“+”b點(diǎn)為“一”時(shí)，Dl、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，U01=U2，U02=一U2；而當(dāng)b點(diǎn)為“+”a點(diǎn)為“一”時(shí)，D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止，

8、U01=一U2，U02=U2，這樣兩個(gè)負(fù)載上就分別獲得正、負(fù)電壓。若設(shè)變壓器副邊電壓u2=U2sinwt，U2為其有效值。當(dāng)u2為正半周時(shí)，電流由a點(diǎn)流出，經(jīng)Dl、RL、D3流入b點(diǎn)，因而負(fù)載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓，即uo=u2，D2和D4管承受的反向電壓為一u2。當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，電流由b點(diǎn)流出，經(jīng)D2、RL、D4流入a點(diǎn)，負(fù)載電阻RL上的電壓等于一u2，即uo=一u2，D1、D3承受的反向電壓為u2。這樣，由于D1、D

9、3和D2、D4兩對(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載電阻RL上在u2的整個(gè)周期內(nèi)都有電流通過(guò)，而且方向不變，則輸出電壓uo=| U2sinwt|。（3）濾波電路 經(jīng)過(guò)整流后的直流電幅值變化很大，會(huì)影響電路的工作性能。可利用電容的“通交流，隔直流”的特性，在電路中并人兩個(gè)并聯(lián)電容作為電容濾波器，濾去其</p><p>　　電容濾波電路是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的濾波電路，在整流電路的輸出端(即負(fù)載電阻兩端)并聯(lián)一個(gè)電容即構(gòu)

10、成電容濾波電路。濾波電容容量較大，因此一般均采用電解電容，在接線(xiàn)時(shí)要注意電解電容的正負(fù)極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。如果將兩個(gè)濾波電容相連接，且連接點(diǎn)接地，就可同時(shí)得到輸出電壓平滑的正負(fù)電源。</p><p>　　在理想情況下，變壓器副邊無(wú)損耗，二極管導(dǎo)通電壓為零，所以電容兩端電壓相等。而當(dāng)其上升到峰值后開(kāi)始下降，電容便通過(guò)負(fù)載電阻放電，其電壓也開(kāi)始下降，趨勢(shì)與電容兩端電壓基本相同。

11、但是由于電容按指數(shù)規(guī)律放電，所以當(dāng)其下降到一定數(shù)值后，電容將繼續(xù)通過(guò)負(fù)載放電，電容兩端電壓按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。</p><p>　　總之，在電容充電時(shí)，回路電阻為整流電路的內(nèi)阻，即變壓器電阻和二極管的導(dǎo)通電阻，其數(shù)值很小，因而時(shí)間常數(shù)很小。電容放電時(shí)，回路電阻為RL，放電時(shí)間常數(shù)R。。C通常遠(yuǎn)大于充電的時(shí)間常數(shù)。因此濾波效果取決于放電時(shí)間。電容愈大，負(fù)載電阻愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。換言之，當(dāng)

12、濾波電容容量一定時(shí)，若負(fù)載電阻減小(即負(fù)載電流增大)，則時(shí)間常數(shù)RLC減小，放電速度加快，輸出電壓平均值即下降，且脈動(dòng)變大。故在此選擇一個(gè)濾波電容2200。輸出電壓的平均值U似蝴與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC越大，電容器放電速度越慢，則輸出電壓所包含的紋波成分越小，U馭四越大。為獲得平滑的輸出電壓，一般取放電時(shí)間常數(shù)為:</p><p>　　式中：T為交流電的周期，在濾波電路放電時(shí)間常數(shù)滿(mǎn)足上式的關(guān)系時(shí)，可用下

13、式對(duì)輸出電壓的平均值約為電容兩端電壓的1．2倍。濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來(lái)描述，近似估算時(shí)，其波形近似為鋸齒波，此時(shí)脈動(dòng)系數(shù)S可按下式近似估算，其中T為電網(wǎng)電壓的周期。</p><p>　　當(dāng)濾波電容選定后，輸出電壓平均值U0和輸出電流平均值I0的關(guān)系稱(chēng)為輸出特性，脈動(dòng)系數(shù)S和輸出電流平均值I0的關(guān)系稱(chēng)為濾波特性。電容濾波電路如圖3（1）。輸出特性和濾波特性如圖3（2）所示。</p><

14、;p>　　圖3（1）電容濾波電路圖</p><p>　　圖3（2）輸出特性級(jí)濾波特性 </p><p>　　曲線(xiàn)表明，電容愈大電路帶負(fù)載的能力愈強(qiáng)，濾波效果愈好；電流平均值愈大(即負(fù)載電阻的RL愈小)，電壓平均值愈低，S的值愈大。為減小輸出電壓的脈動(dòng)成分，采用的濾波電容器的容值越大越好，交流電源的頻率越高越好。目前在計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等電子設(shè)備中采用了高頻整流電源，它的濾波電容的容量就比

15、50赫茲工頻交流電的濾波電容小得多。（4）穩(wěn)壓部分 集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路有三個(gè)引腳，分別為輸入端，輸出端和公共端，因而稱(chēng)為三端穩(wěn)壓器。按功能可分為固定式穩(wěn)壓電路和可調(diào)式穩(wěn)壓電路；前者的輸出電壓不能進(jìn)行調(diào)節(jié)，為固定值；后者可通過(guò)外接元件使輸出電壓得到很寬的調(diào)節(jié)范圍。便于實(shí)時(shí)控制，此設(shè)計(jì)采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓器LM317。 LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器有三個(gè)引出端，分別為輸入端、輸出端和電壓調(diào)整端(簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)整端)。調(diào)整端是基準(zhǔn)電壓電

16、路的公共端，其典型值為1．25V。其典型線(xiàn)性調(diào)整率為0.01％，負(fù)載調(diào)整率為0.1％，80dB的紋波抑制比，其工作溫度范圍為o℃至+125℃。LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓依靠外接電阻來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的，為保證輸出電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻，同時(shí)電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流</p><p>　　為了減小電位器上的紋波電壓，可在其上并聯(lián)了一個(gè)lo的電容，由于電容容量較大，一旦輸入端斷開(kāi)，電容將從穩(wěn)蘸器輸出端

17、向穩(wěn)壓器放電，易使穩(wěn)壓器損壞，因此在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個(gè)二極管，并置在輸出短路時(shí)，曦套將向穩(wěn)壓器調(diào)熬端放電，并使調(diào)整管發(fā)射結(jié)反偏，為了保護(hù)穩(wěn)壓器，故加一個(gè)二極管。利用電容可以抵消輸入線(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生壹激振蕩，其容量較小，一般小于1，故在此選擇0.1vf。</p><p>　　三極管9031，如沒(méi)有三極管，當(dāng)電位器W1中心抽頭接觸不良的時(shí)候，LM317即相當(dāng)于懸空，這時(shí)它輸出的電壓即

18、等于電源整流濾波的電壓，有可能瞬間燒壞負(fù)載。加上三極管后，那怕W1中心抽頭出現(xiàn)接觸不良時(shí)懸空，但W1的總電阻即會(huì)給三極管一個(gè)偏置，三極管飽和導(dǎo)通，LM317的輸出電壓即為零。</p><p>　　另外，當(dāng)電位器正常未出現(xiàn)接觸不良時(shí)，三極管是沒(méi)有偏置，是不工作的。</p><p>　　在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，由于原件缺少，在考慮其整體性能盡量不降低的情況下，用其他的代替，經(jīng)multisim仿真確定其

19、性能不受影響。</p><p>　　工作原理：通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的大小，可在輸出端得到2-9v連續(xù)變化的輸出電壓，LED作為指示燈。</p><p>　　本次作品缺點(diǎn)在于輸出電壓范圍小，不容易調(diào)到一個(gè)準(zhǔn)確度的電壓值，在實(shí)際生活中，我們常用的電源電壓為3，4.5，6，9，12，15，18，21，24，所以設(shè)計(jì)出一種最方便的方案，如下：</p><p>　　通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的檔

20、位可調(diào)節(jié)輸出電壓為常用電壓值。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　這是第一次自己完成一個(gè)電路從設(shè)計(jì)到焊接，再到編輯文檔，與平時(shí)理論學(xué)習(xí)有很大區(qū)別，雖然電路很簡(jiǎn)單但是卻花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間，原因是實(shí)際中會(huì)出現(xiàn)很多理論中碰不到的問(wèn)題，很瑣碎，很麻煩，只能盡量做到細(xì)心，認(rèn)真，犯過(guò)的錯(cuò)誤銘記在心，下一次就不會(huì)再犯了。</p><p

21、>　　首先，第一個(gè)錯(cuò)誤是誤認(rèn)為lm317的管腳和自己曾經(jīng)用的7809管腳相同，經(jīng)過(guò)一次錯(cuò)誤焊接得不到正確的輸出電壓后，才分析出來(lái)這個(gè)問(wèn)題。這就是經(jīng)驗(yàn)不夠卻自認(rèn)為有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。</p><p>　　其次，在焊接過(guò)程中常常出現(xiàn)焊不上的問(wèn)題，后來(lái)學(xué)會(huì)了使用焊錫膏，慢慢就熟練了，只是電路的布局還是欠缺很多。</p><p>　　最后，對(duì)lm317有了深刻的認(rèn)識(shí)。317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工

22、作電流，有的資料稱(chēng)為最小輸出電流，也有的資料稱(chēng)為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒(méi)有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么制作

23、的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。</p><p>　　要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問(wèn)題，可以通過(guò)設(shè)定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí)，只要保證Vo/（R1＋R2）≥1.5mA，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)