畢業(yè)論文-直流穩(wěn)壓電源設(shè)計【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源設(shè)計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p&g

2、t;<p>　　AbstractIV</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題現(xiàn)狀及背景介紹1</p><p>　　1.2 課題的研究目的和意義1</p><p>　　1.3 生產(chǎn)需求狀況分析2</p><p>　　第二章

3、 方案論證4</p><p>　　2.1 總體設(shè)計思路4</p><p>　　2.1.1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計思路4</p><p>　　2.1.2 直流穩(wěn)壓電源基本原理4</p><p>　　2.2.3 整流環(huán)節(jié)5</p><p>　　2.3 整流電路的選擇方案和論證5</p>&

4、lt;p>　　2.4 整流電路最終方案決定7</p><p>　　2.4.1 濾波環(huán)節(jié)7</p><p>　　2.4.2 穩(wěn)壓環(huán)節(jié)7</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算8</p><p>　　3.1 單原電路設(shè)計8</p><p>　　3.2 選擇集成三端穩(wěn)壓器10<

5、/p><p>　　3.3 LM317與LM337集成穩(wěn)壓器的特性簡介11</p><p>　　3.4 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標13</p><p>　　3.5 選擇電源變壓器15</p><p>　　3.6 選用整流二極管和濾波電容15</p><p>　　3.7 濾波電容15</p><

6、p>　　第四章 總原理圖、PCB圖17</p><p>　　第五章 安裝與調(diào)試18</p><p>　　第六章 性能測試與分析20</p><p>　　第七章 心得與體會24</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　致謝26

7、</b></p><p><b>　　直流電源穩(wěn)壓設(shè)計</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，電氣、電子設(shè)備已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于日常、科研、學(xué)習(xí)等各個方面。電源作為電氣、電子設(shè)備必不可少的能源供應(yīng)部件，需求日益增加，而且對電源的功能、穩(wěn)定性等各項指標也提出了更高的要求

8、。對電源的研究和開發(fā)已經(jīng)成為新技術(shù)、新設(shè)備開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，在推動科技發(fā)展中起著重要作用。本設(shè)計主要用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路設(shè)計直流穩(wěn)壓電源，通過相關(guān)知識計算出各電路中各個器件的參數(shù)，使電路性能達到設(shè)計要求中的電壓調(diào)整率，電流調(diào)整率，負載調(diào)整率，紋波電壓等各項指標。</p><p>　　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?。?jīng)濾波后，

9、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)計只要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)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)電壓在3-9V可調(diào)。</p><p>　　關(guān)鍵字：整流電路；穩(wěn)壓電源；multisim</p><p>　　Dc power supply voltage stabilizer design</p><p>

10、;<b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of science and technology, electrical and electronic equipment has been widely used in daily, scientific research, learning, etc. Power as electri

11、cal, electronic equipment necessary energy supply parts, requirement increasingly, and the function, stability of power the indicators of also put forward higher request. The research and development has become the new t

12、echnology, new equipment development the important link in promoting science and technology development, and play</p><p>　　Dc manostat generally by power transformer, rectifier voltage filter circuits and co

13、mposed circuits. The ac voltage transformer captures a need low voltage ac. The alternating current into a dc rectifiers. After by filtering, regulators put unstable dc voltage into stable dc voltage output. This design

14、as long as adopts dc voltage circuit, constitutes a integrated voltage variable pressure, rectifier, by filtering process would be 220V voltage ac, dc, a stable and realize voltage in 3-9V adjusta</p><p>　　K

15、eywords:Rectifier circuit，Manostat，Multisim</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 課題現(xiàn)狀及背景介紹</p><p>　　從上世紀九十年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)

16、展。在80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到20世紀末更為先進的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。</p><p>　　早在90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時，這種方案的性價比與當(dāng)時廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢，因而無法被廣泛采用。</p><p>　　由于板載電源

17、管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。 </p><p>　　現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展, 整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制, 從而使直流電源智能化, 具有遙測、遙信、遙控的三遙功能, 基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)的直

18、流穩(wěn)壓電源,一般由電源變壓器T、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路組成。雖說這樣的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源具有較寬的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍，并且通過合理的選擇元器件可以達到較高的性能指標，如：電壓調(diào)整率，負載調(diào)整率，紋波電壓等。但由于效率較低,使普通直流穩(wěn)壓電源難以實現(xiàn)輸出電壓的精確調(diào)整。而且還需增設(shè)保護電路以使調(diào)整管在輸出過流或短路時不致?lián)p壞，致使電路變得復(fù)雜難以實現(xiàn)。</p><p>　　目前,直流穩(wěn)壓電源正朝著多功能和數(shù)字化的方向發(fā)

19、展,通過數(shù)字反饋控制模式來進行穩(wěn)壓從而提高了穩(wěn)壓的可靠性和精度;而采用A/D轉(zhuǎn)換模塊，并用LED顯示輸入，則提高了穩(wěn)壓的可靠性和直觀顯示能力，徹底的體現(xiàn)了采用數(shù)字控制實現(xiàn)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性。</p><p>　　1.2 課題的研究目的和意義</p><p>　　現(xiàn)代社會越來越注重儀器的數(shù)字化和智能化,傳統(tǒng)的直流電源中電壓的調(diào)節(jié)方式既麻煩又對電路的性能造成影響。 直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子

20、儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實驗和科學(xué)研究等領(lǐng)域[1]。設(shè)計出一種輸出電壓在0~12V之間并以0.5V為步進值進行電壓精確調(diào)整的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路，并且在數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的實現(xiàn)方案中使用了模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,提高了穩(wěn)壓的可靠性。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是指能為負載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。它的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會保持穩(wěn)定。 直流穩(wěn)

21、壓電源隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。</p><p>　　由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。</p><p>　　以柏克BK-WYK系列線性直流穩(wěn)壓穩(wěn)流

22、電源來談?wù)勚绷鞣€(wěn)壓電源的性能特點及主要技術(shù)指標。</p><p>　　柏克BK-WYK系列穩(wěn)壓穩(wěn)流電源大功率型由一次開關(guān)、二次線性構(gòu)成，大大提高了效率，動態(tài)響應(yīng)快，節(jié)能，省電。普通小功率由變壓器降壓、整流濾波、三極管調(diào)整及基準取樣放大等線路組成，雙路電源可獨立輸出，也可串聯(lián)或并聯(lián)使用。串聯(lián)時從路輸出電壓跟蹤主路輸出電壓，并聯(lián)時最大輸出電流可達到兩路獨立輸出電流之和，是柏克針對中國市場推出的力作。主要應(yīng)用于大專院校

23、、科研、實驗室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備及相關(guān)領(lǐng)域。</p><p>　　1.3 生產(chǎn)需求狀況分析</p><p>　　傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且面積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 但均存在以下幾個問題:（1）輸出電壓是通過粗調(diào)(波段開關(guān)) 及細調(diào)(電位器)來調(diào)節(jié)。這樣, 當(dāng)輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個小范圍內(nèi)改變時(如

24、1. 05～1. 07V ) ,困難就較大。另外, 隨著使用時間的增加, 波段開關(guān)及電位器難免接觸不良, 對輸出會有影響。</p><p>　　（2）穩(wěn)壓方式大多是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路, 對過載進行限流或截流型保護, 電路構(gòu)成復(fù)雜,穩(wěn)壓精度也不高。不能滿足特定電壓的要求。（3）輸出不夠穩(wěn)定，紋波電流過大。（4）普遍采用電壓調(diào)節(jié)或者穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)，輸出電壓穩(wěn)定，電源供電不穩(wěn)定。（5）傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位

25、器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小。解決這個不穩(wěn)定因素的辦法是在電子設(shè)備的前段進行穩(wěn)壓[2]。</p><p><b>　　第二章 方案論證</b></p><p>　　2.1 總體設(shè)計思路</p><p>　　2.1.1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計思路</p><p>　　電子電路及設(shè)備中一般都需要

26、穩(wěn)定的直流電源供電。這次設(shè)計的直流電源為單相小功率電源，它將頻率為50Hz、有效值為220V的單向交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)壓、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。</p><p>　　單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。其基本設(shè)計思路如下：</p><p>　?。?）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)

27、電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　　（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　?。?）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　?。?）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載R

28、L。</p><p>　　圖2.1 基本流程圖[3]</p><p>　　2.1.2 直流穩(wěn)壓電源基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。</p><p>　　2.1.3變壓環(huán)節(jié) </p><p><b&

29、gt;　　圖2.2 原理圖</b></p><p>　　由于直流電壓源輸入電壓為220V電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值遠小于電網(wǎng)電壓，因此需通過電源變壓器降壓后，再對小幅交流電壓進行處理。變壓器的電壓比及副邊電壓有效值取決于電路設(shè)計和實際需要。 </p><p>　　2.2.3 整流環(huán)節(jié)</p><p>　　變

30、壓器變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動電壓，半波整流電路和全波整流電路的輸出波形如上圖所畫?？梢钥闯觯麄兙休^大的交流分量，會影響負載電路的正常工作；例如，交流分量將混入輸入信號被放大電路放電，甚至在放大電路的輸出端所混入的電源交流分量大于有用信號；因而不能直接作為電子電路的供電電源。應(yīng)當(dāng)指出，圖中整流電路輸出端所畫波形是未接濾波電路時的波形，接入濾波電路后波形將有所變化[4]。&

31、lt;/p><p>　　2.3 整流電路的選擇方案和論證</p><p>　　穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖2.3所示。</p><p>　　整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓U2變換成脈動電壓U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。</p><p

32、>　　濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的交流分量，即紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負載串聯(lián)電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。</p><p>　　由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時，能把部分能量儲存起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，即電容C具有平波的作用；與負載串聯(lián)的電感L,當(dāng)電源供給的電流增加

33、（由電源電壓增加引起）時，它把能量儲存起來，而當(dāng)電流減小時，又把能量釋放出來，使負載電流比較平滑，即電感L也有平波作用。</p><p>　　濾波電路形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，把它分為電容輸入式（電容器C接在最前面）和電感輸入式（電感器L接在最前面）。前一種濾波電路多用于小功率電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中（而且當(dāng)電流很大時，僅用一電感器與負載串聯(lián)）。</p><p>

34、　　穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路根據(jù)調(diào)整原件類型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路等。根據(jù)調(diào)整元件與負載連接方法，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。根據(jù)調(diào)整原件工作狀態(tài)不同，可分為線性和開關(guān)型穩(wěn)壓電源。由于得到的輸出電壓U4受負載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓U0。</p><p>　　+ 電 源 + 整 流

35、 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 +</p><p>　　u1 u2 u3 uI U0</p><p>　　_ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _

36、 電 路 _</p><p>　　圖2.3 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程</p><p>　　u1 u2 u3 uI U0 </p><p>　　0 t 0

37、 t 0 t 0 t 0 t </p><p>　　圖2.4 整流與穩(wěn)壓過程</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　單相半波整流電路：</b></p><p>　　單相半波整流簡單

38、，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　單相全波整流電路：</b></p&g

39、t;<p>　　使用的整流器件較半波整流時多一倍，整流電壓脈動較小，比半波整流小一半。無濾波電路時的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時高。變壓器二次繞組需中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p><b>　　單相橋式整流電路：</b></p>

40、<p>　　使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。</p><p>　　2.4 整流電路最終方案決定</p><p>　　綜合3種方案的優(yōu)缺點: 本設(shè)計采用單相橋式整流電路，這種整流電路克服了單項半波整流電路輸出電壓低，交流分量大（即脈沖大），效率低等缺點。</p>

41、<p>　　2.4.1 濾波環(huán)節(jié)</p><p>　　為了減小電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。對于穩(wěn)定性不高的電子電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。</p><p>　　本設(shè)計采用LC濾波電路，這種電路具有較強適應(yīng)性，帶負載能力較強。二極管的導(dǎo)通角較大，整流管的沖擊電流較小。<

42、;/p><p>　　2.4.2 穩(wěn)壓環(huán)節(jié)</p><p>　　雖然整流濾波電路能將交流電壓變換成較為平滑的直流電壓，但是，一方面，由于輸入電壓平均值取決于變壓器副邊電壓的有效值，所以電網(wǎng)電壓波動時，輸出電壓平均值也隨之產(chǎn)生；另一方面，由于整流電路內(nèi)阻存在，當(dāng)負載變化時，內(nèi)阻上的電壓將產(chǎn)生變化。因此，整流濾波電路輸出電壓會隨著電網(wǎng)電壓的波動而波動，隨著負載電阻的變化而變化。為了獲得穩(wěn)定性好的直

43、流電壓，必須采用穩(wěn)壓措施[5]。</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p>　　3.1 單原電路設(shè)計</p><p>　　整流電路采用橋式整流電路，電路如圖3.1所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出

44、波形如圖3.2所示。</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波

45、形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流： </p><p>　?。↖2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。</p><p>　　總體原理電路見圖3.3。</p><p>　　圖3.3 穩(wěn)壓電路原理圖[6]</p><p>　　直流穩(wěn)定電源按習(xí)慣可分為化學(xué)電源

46、，線性穩(wěn)定電源和開關(guān)型穩(wěn)定電源，它們又分別具有各種不同類型：</p><p><b>　　1.化學(xué)類穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　我們平常所用的干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池均屬于這一類，各有其優(yōu)缺點。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又產(chǎn)生了智能化電池。在充電電池材料方面，美國研制人員發(fā)現(xiàn)錳的一種碘化物，用它可以制

47、造出便宜、小巧、放電時間長，多次充電后仍保持性能良好的環(huán)保型充電電池。</p><p><b>　　2.線性穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　線性穩(wěn)壓電源有一個共同的特點就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū)，靠調(diào)整管之間的電壓降來穩(wěn)定輸出。由于調(diào)整管靜態(tài)損耗大，需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。</p><p>　　優(yōu)點：穩(wěn)定性高、紋波小、可

48、靠性高、易做成多路、輸出連續(xù)可調(diào)的成品。</p><p>　　缺點：體積大、較笨重、效率相對較低。</p><p>　　3.開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　與線性穩(wěn)壓電源不同的一類穩(wěn)壓電源就是開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，按起開關(guān)作用的振蕩電路組成形式分有自激開關(guān)式和他激開關(guān)式；按起穩(wěn)壓控制作用的脈沖占空比形式分有脈寬調(diào)制式和頻率調(diào)制式。它和線性電源的根本區(qū)別在于它的

49、調(diào)整管不是工作在線性區(qū)，而是飽和區(qū)及截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)電源因此而得名。</p><p>　　優(yōu)點：體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠。</p><p>　　缺點：相對于線性電源來說，電路復(fù)雜，成本較高，輸出紋波電壓大。</p><p>　　下面就一般習(xí)慣分類介紹幾種開關(guān)電源：</p><p>　?。?）AC/DC 電源</p>

50、<p>　　該類電源也稱一次電源，它自電網(wǎng)取得能量，經(jīng)過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供AC/DC 變換器在輸出端獲得一個或幾個穩(wěn)定的直流電壓。</p><p><b>　?。?）通信電源</b></p><p>　　通信電源其實質(zhì)上就是AC/DC變換器式電源，只是它一般以直流－48V或－24V供電，并用后備電池作DC供電的備份，將DC的供電電

51、壓變換成電路的工作電壓，一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種，以后者可靠性最高。</p><p><b>　?。?）電臺電源</b></p><p>　　電臺電源輸入AC220V/110V，輸出DC13.8V,功率由所供電臺功率而定。為防止AC電網(wǎng)斷電影響電臺工作,而需要有電池組作為備份,所以此類電源除輸出一個13.8V直流電壓外,還具有對電池充電自動轉(zhuǎn)換的功能

52、。</p><p><b>　　（4）模塊電源</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對電源可靠性、容量/體積比的要求越來越高，模塊電源越來越顯示出其優(yōu)越性。它工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和組合擴容，所以越來越被廣泛采用。目前，目前國內(nèi)雖有相應(yīng)模塊生產(chǎn)，但因生產(chǎn)工藝未能趕上國際水平，故障率較高。</p><p>　　AC

53、/DC 模塊電源目前雖然成本較高，但從產(chǎn)品的漫長應(yīng)用周期的整體成本來看，特別是因系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的高昂的維修成本及商譽損失來看，選用該電源模塊還是合算的。</p><p><b>　?。?）特種電源</b></p><p>　　高電壓小電流電源、大電流電源、400Hz輸入的AC/DC電源等，可歸于此類，可根據(jù)特殊需要選用。</p><p&g

54、t;　　3.2 選擇集成三端穩(wěn)壓器</p><p>　　本論文設(shè)計中采用三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317，并簡要介紹一下LM337。</p><p>　　圖3.4 LM337外觀圖</p><p>　　3.3 LM317與LM337集成穩(wěn)壓器的特性簡介</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出電壓可調(diào)，穩(wěn)壓精度高，輸出波紋小。其一般的輸出電壓為

55、1.25~35V或-1.25~-35V。比較典型的產(chǎn)品有LM317和LM337等。</p><p>　　其中LM317的輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，LM337 的輸出電壓范圍是 -1.2V 至 -37V，負載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)

56、壓器好。LM317/LM337 內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路[7]。</p><p>　　特性簡介:    可調(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%。    典型負載調(diào)

57、整率 0.1%。    80dB 紋波抑制比。    輸出短路保護。    過流、過熱保護。    調(diào)整管安全工作區(qū)保護。    標準三端晶體管封裝。電壓范圍:    輸入輸出最小壓差降為0.2V  &#

58、160; LM317/LM337 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　LM317與LM337集成穩(wěn)壓器的特性滿足設(shè)計要求的輸出電壓Vo：±1.25 - ±12V連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　封裝形式: TO-220 塑料封裝，TO-3 鋁殼封裝，TO-202 塑料封裝，TO-39

59、 金屬封裝</p><p>　　圖3.5 TO-220 塑料封裝圖[8]</p><p>　　圖3.6 TO-3鋁殼封裝圖</p><p>　　圖3.7 TO-39金屬封裝圖</p><p><b>　　一般應(yīng)用電路: </b></p><p>　　圖3.7是三端可調(diào)輸出

60、集成穩(wěn)壓器的一般應(yīng)用電路。電路中的R1、R2組成可調(diào)輸出的電阻網(wǎng)絡(luò)。為了能使電路中的偏置電流和調(diào)整管的漏電流被吸收，所以設(shè)定R1為120~240歐姆。通過R1瀉放的電流為5~10mA。輸入電容器C1用于抑制紋波電壓，輸出電容器C2用于消震，緩沖沖擊性負載，保證電路工作穩(wěn)定。</p><p>　　由于加外接保護電路C2的存在，容易發(fā)生電容器發(fā)電而損壞穩(wěn)壓器。若有外接保護二極管D2，電容器C2放電時，D1導(dǎo)通鉗位，使

61、穩(wěn)壓器得到保護。D1是為了防止調(diào)節(jié)端旁路電容器C3放電時而損壞穩(wěn)壓器的保護二極管。旁路電容器C3也是為了抑制波紋電壓而設(shè)置的。當(dāng)C3為10uF時，能提高紋波抑制比15dB。</p><p>　　圖3.8 LM317應(yīng)用電路圖[9]</p><p>　　圖3.9 LM337應(yīng)用電路圖[10]</p><p>　　1，2腳之間為1.25V電壓基準。為保證穩(wěn)壓器的輸出

62、性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護LM317/337。</p><p>　　這類穩(wěn)壓器是依靠外接電阻來調(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,同時電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線上產(chǎn)生誤差電壓。三端可調(diào)式穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路的輸出電壓為:</p><p><b>　　（3.1）</b></

63、p><p>　　LM317的VREF=1.2V，Iadj=50mA，由于Iadj<<I1，所以</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　3.4 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標</p><p>　　穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標可以分為兩大類：一類是特性指標，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指

64、標，反映一個穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。</p><p>　　因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負電壓，可調(diào)范圍為1.2V~37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、

65、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖3.10和圖3.11.</p><p>　　圖3.10 管腳圖</p><p>　　圖3.11 典型電路</p><p><b>　　輸出電壓表達式為:</b></p>

66、<p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器，電阻常取值</p><p>　　，在這里，因為只買到10K的電位器，再串聯(lián)一個R2，根據(jù)LM317輸出電</p><p>　　壓表達式，?。篟1=2

67、.2k,R2=2k。我們一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。</p><p>　　LM317其特性參數(shù)：</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V</p><p>　　輸出負載電流：1.5A</p><p>

68、;　　輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V</p><p>　　能滿足設(shè)計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。</p><p>　　3.5 選擇電源變壓器</p><p>　　電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：</p><p>　　（3.4）

69、 </p><p>　　其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：</p><p>　　表1 小型變壓器的效率</p><p>　　因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。</p><p>　　由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的

70、最大值，故LM317的輸入電壓范圍為：</p><p><b>　　即 </b></p><p><b>　　， 取 </b></p><p>　　變壓器副邊電流： ，取，</p><p>　　因此，變壓器副邊輸出功率： </p><p>　　由于變壓器的效率，所以變

71、壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為20W的變壓器。</p><p>　　3.6 選用整流二極管和濾波電容</p><p><b>　　由于：，。</b></p><p>　　IN4001的反向擊穿電壓，額定工作電流，故整流二極管</p><p><b>　　選用IN4001。</b><

72、/p><p><b>　　3.7 濾波電容</b></p><p>　　根據(jù) ， （3.5）</p><p><b>　　和公式</b></p><p><b>　　（3.6）</b></p><p><b>　　可求得：

73、 </b></p><p><b>　　所以，濾波電容：</b></p><p>　　電容的耐壓要大于，故濾波電容C取容量為，耐壓為25V的電解電容。</p><p><b>　　總原理圖、PCB圖</b></p><p>　　圖4.1 總原理圖</p><p>

74、;　　圖4.2 PCB圖</p><p><b>　　第五章 安裝與調(diào)試</b></p><p>　　按PCB圖所示，制作好電路板。安裝時，先安裝比較小的元件，所以先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電路（電容）。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。經(jīng)檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用萬用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓

75、UI的極性，若UI的極性為負，則說明整流電路沒有接對，此時若接入穩(wěn)壓電路， 就會損壞集成穩(wěn)壓器。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，若輸出電壓滿足設(shè)計指標，說明穩(wěn)壓電源中各級電路都能正常工作，此時就可以進行各項指標的測試。因在multisim沒有LM317元件，故用同一系列的LM117代替。如圖5.1、5.2所示：電位器R2取最大值時，Uo=9.088V↑，電位器R2取最小值時,Uo=2.983V[9][10]。</p><

76、p>　　圖5.1 調(diào)試5.1圖</p><p>　　圖5.2 調(diào)試5.2圖</p><p>　　電位器在0到10K之間，輸出電壓連續(xù)可調(diào)：約為3V。</p><p>　　第六章 性能測試與分析</p><p>　　6.1 輸出電壓與最大輸出電流的測試</p><p>　　測試電路如圖6.1所示。</

77、p><p>　　圖6.1 穩(wěn)壓電源性能指標的測試電路</p><p>　　一般情自耦變壓器Io電流表況下，穩(wěn)壓器正常工作時，其輸出被測I電流要小于最大輸出電流，~220V穩(wěn)壓UoV電壓表RL取，可算出RL=20Ω，電路工作時上消耗的功率為：</p><p>　　故取額定功率為10W，阻值為20Ω的電位器。測試時，先使，交流輸入電壓為220V，用數(shù)字電壓表測量的電壓值就

78、是Uo。然后慢慢調(diào)小，直到Uo的值下降5%，此時流經(jīng)的電流就是，記下后，要馬上調(diào)大的值，以減小穩(wěn)壓器的功耗。如圖6.1、6.2所示：R5（RL）=20歐姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，Uo下降5%（8.332V）時，Io=846.644mA,即Iomax=Io。</p><p>　　圖6.2 調(diào)試6.2圖</p><p>　　圖6.3 調(diào)試6.3圖</p>

79、<p>　　6.2 紋波電壓的測試</p><p>　　用示波器觀察Uo的峰峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量ΔUop-p</p><p>　　的值（約幾mV）。如圖6.5所示：由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV。</p><p>　　圖6.4 調(diào)試6.4圖</p><p>　　6.3 穩(wěn)壓系數(shù)

80、的測量</p><p>　　按圖5所示連接電路， 在時，測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo。然后調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓，測出穩(wěn)壓電源對應(yīng)的輸出電壓Uo1 ；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓，測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：</p><p>　　因為，在本調(diào)試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):</p><p>　　U1=198V,

81、 Ui=10.8V</p><p>　　U1=220V, Ui=12.0V</p><p>　　U1=242V, Ui=13.2V</p><p>　　如圖6.5、6.6、6.7所示：Ui=12時，Uo=8.726V，Ui=10.8V時，Uo=8.72V，Ui=13.2V時，Uo=8.740V。</p><p>　　圖6.5 調(diào)試

82、6.5圖</p><p>　　圖6.6 調(diào)試6.6圖</p><p>　　圖6.7 調(diào)試6.7圖</p><p>　　所以，穩(wěn)壓系數(shù)：=0.0022 </p><p>　　在允許的誤差范圍內(nèi)，本設(shè)計已達到要求。</p><p><b>　　第七章 總結(jié)</b></p><

83、p>　　畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)學(xué)習(xí)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。在我們即將畢業(yè)的時候，畢業(yè)設(shè)計成為我們離開校園的最后一課。這對我們來說意義非常重大。是鍛煉我們運用所學(xué)知識正確分析和解決實際問題的一個重要方面，也是培養(yǎng)應(yīng)用型專門人才的要求。</p><p>　　經(jīng)過近一個月的選題研究，從選題和資料、分析和計劃、實際產(chǎn)品設(shè)計、調(diào)試維護階段、畢業(yè)設(shè)計說明書寫等等中，我對電子產(chǎn)品的制作有了更深刻的理解,對于所選的課題，我們

84、都是經(jīng)過反復(fù)的研究才確定的。綜合我們所學(xué)的知識以及成品制作的可靠性，我選擇了直流穩(wěn)壓電源作為我們的畢業(yè)設(shè)計課題。通過這次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了很多電路知識,電腦知識，以及相關(guān)軟件的知識，特別是通過本次畢業(yè)設(shè)計鞏固我所學(xué)過的專業(yè)知識。</p><p>　　由于時間倉促以及本人水平有限，本系統(tǒng)的設(shè)計中，難免存在一定的錯誤和疏漏，懇請各位專家、老師不吝指正。</p><p><b>　　參考

85、文獻</b></p><p>　　[1]梁芳.可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計[D].河南:貿(mào)易工程技術(shù)學(xué)校,2004</p><p>　　[2]周永才.直流穩(wěn)壓電源[J].玉溪師專學(xué)報，1997,13(6):28</p><p>　　[3]劉建.直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計[J].工程學(xué)報，2008,26(4):4</p><p>　　[4]高正玲.

86、直流穩(wěn)壓電源的實現(xiàn)原理[J].電子測試,2008,5(1):71</p><p>　　[5]高正玲.直流穩(wěn)壓電源的實現(xiàn)原理[J].電子測試,2008,5(1):72</p><p>　　[6]劉建.直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計[J].工程學(xué)報,2008,26(4):70</p><p>　　[7]童詩白.定時器電路[J].考考你,1999,3(1):45</p>

87、<p>　　[8]林平勇.三端集成穩(wěn)壓器[J].電工電子技術(shù),2008,3(1):243</p><p>　　[9]王芳.集成直流穩(wěn)壓電源設(shè)計和調(diào)試[D].南昌:理工學(xué)院，2009</p><p>　　[10]宋強.用輸出電壓可變的三端穩(wěn)壓器設(shè)計直流電源[J].丹東紡專學(xué)報,2003,10(1):8</p><p><b>　　致 謝</

88、b></p><p>　　經(jīng)過一個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同班同學(xué)的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。</p><p>　　時光匆匆飛逝，兩年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活得以劃下完美的句點。論文得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感謝老師，因為論文是

89、在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師豐富的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力都對我影響深遠。</p><p>　　其次要感謝和我同一個指導(dǎo)老師的所有同學(xué)，在我畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文創(chuàng)作過程中，與他們的探討交流使我受益頗多。同時，他們也給了我很多無私的精神上以及物質(zhì)上的幫助和支持，我在此深表謝意。</p><p>　　最后，向我的親愛的室友和其他的兄弟