可調(diào)直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　—可調(diào)直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號(hào)：

2、 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的3</b></p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求3</p><p>　　三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件3</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)步驟

3、4</b></p><p>　　1、電路圖設(shè)計(jì)方法4</p><p>　　2、設(shè)計(jì)的電路圖5</p><p>　　五、總體設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　1、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　2、直流穩(wěn)壓電源原理6</p><p>　?。?）直流穩(wěn)壓電源6<

4、;/p><p><b>　?。?）整流電路6</b></p><p>　?。?）濾波電路——電容濾波電路7</p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓電路9</b></p><p>　　3、設(shè)計(jì)的電路原理圖10</p><p>　　4、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介10</p>

5、<p>　　六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)12</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姡髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?，?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不

6、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1-25V可調(diào)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：直流，穩(wěn)壓，變壓。</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b><

7、/p><p>　　1、學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(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><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b>&l

8、t;/p><p>　　1、設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求：</p><p>　?、?輸入（AC）：U=220V，f=50HZ；</p><p>　　② 輸出直流電壓：1v--25v；</p><p><b>　?、?輸出電流：1；</b></p><p>　　2、設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電

9、路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫出實(shí)用原理電路圖。</p><p>　　3、自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測(cè)試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。</p><p>　　4、在仿真軟件multisim上畫出電路圖，仿真和調(diào)試，并測(cè)試其主要性能參數(shù)。</p><p>　　三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件</p><p>　　1.裝有multisim電路仿真軟件的P

10、C；</p><p><b>　　2.原件清單；</b></p><p><b>　　表1 元件清單</b></p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1、電路圖設(shè)計(jì)方法</b></p><p>

11、;　　（1）確定目標(biāo)：設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個(gè)模塊之間的信號(hào)傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。</p><p>　?。?）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。</p><p>　　（3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。</p><p>　?。?）總電路圖：連接各模塊電路。</p><p>　?。?

12、）將各模塊電路連起來(lái)，整機(jī)調(diào)試，并測(cè)量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。</p><p>　?。?）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計(jì)一個(gè)電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 0 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，需設(shè)計(jì)一軟啟動(dòng)電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動(dòng)性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。</p><p><b>

13、;　　2、設(shè)計(jì)的電路圖</b></p><p>　　圖1 可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　五、總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　1、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路</p><p>　　（1）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)電壓降低獲得

14、所需要交流電壓。</p><p>　?。?）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。</p><p>　?。?）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　　（4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)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，供給電壓表。</

15、p><p>　　2、直流穩(wěn)壓電源原理</p><p><b>　?。?）直流穩(wěn)壓電源</b></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(gè)環(huán)節(jié)才能完成。</p><p>　　圖2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖</p><p><

16、;b>　　其中：</b></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

17、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，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p><b>　?。?）整流電路</b></p><p>　　（1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。</p><p>　　圖3 單相橋

18、式整流電路</p><p><b>　?。?）工作原理</b></p><p>　　設(shè)變壓器副邊電壓=,為有效值。</p><p>　　在的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻，且方向是一致的。如圖4</p><p>　　圖4 單

19、相橋式整流電路簡(jiǎn)易畫法及波形圖</p><p>　　在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)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 是變壓器副邊電壓有效值。</p><p>　　（3）濾波電路——電容濾波電路</p><p>　　采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常

20、見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。 </p><p>　　在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容量較大的電解電容C，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。</p><p>　　圖5 單相橋式整流電容濾波電路</p><p>　　從圖4可以看出，當(dāng)為正半周時(shí), 電源通過(guò)導(dǎo)通的二極管VD1、VD3向負(fù)載供

21、電，并同時(shí)向電容C充電（將電能存儲(chǔ)在電容里，如t1～t2），輸出電壓＝ ≈ ；達(dá)峰值后減小，當(dāng)≥時(shí)，VD1、VD3提前截止，電容C通過(guò)放電，輸出電壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時(shí)間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)下降不多時(shí)已開始下一個(gè)上升周期，當(dāng)＞時(shí)，電源又通過(guò)導(dǎo)通的VD2、VD4向負(fù)載供電，同時(shí)再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復(fù)始。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實(shí)線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動(dòng)直流（虛線

22、）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。</p><p>　　顯然，放電時(shí)間常數(shù)越大、輸出電壓越平滑。若負(fù)載開路（=∞），電容無(wú)放電回路，輸出電壓將保持為的峰值不變。</p><p>　　（1）輸出電壓的估算</p><p>　　顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時(shí)間常數(shù)τ=有關(guān)，τ應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期T，分析及實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng) τ=≥（3～5）T /2時(shí)，濾波電路的輸出

23、電壓可按下式估算，即</p><p><b>　　≈1.2 </b></p><p>　?。?）在已知負(fù)載電阻的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即</p><p>　　C≥（3～5）T/2</p><p>　　若容量偏小，輸出電壓將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應(yīng)大于的峰值，同時(shí)要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的

24、因素，留有足夠的余量。</p><p>　　電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。</p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，

25、直流輸出電壓：=(1.1～1.2)，直流輸出電流：（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。穩(wěn)壓電路原理電路見圖6。</p><p>　　圖6 穩(wěn)壓電路原理圖</p><p>　　3、設(shè)計(jì)的電路原理圖</p><p>　　圖7 可調(diào)（1V—25V）的直流穩(wěn)壓電源．</p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)

26、介</b></p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見要有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(fù)電壓，可調(diào)范圍為1V~25V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保

27、護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。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。</p><p><b>　　輸出電壓表達(dá)式為：</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(gè)恒定電流通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ， 一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容

28、器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：1V～25V</p><p>　　輸出負(fù)載電流：1.5</p><p>　　能滿足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。</p><p>　?。?）選擇電源變壓器</p><p>　　1）確定副邊電壓: </p><p>

29、　　根據(jù)性能指標(biāo)要求：=3V，=9V。</p><p><b>　　又</b></p><p>　　∵-≥(-)min -≤(-)max</p><p>　　其中：（-）min=3V，(-)max=40V</p><p>　　∴ 12V≤≤43V</p><p>　　此范圍中可任選 ：=14V=&

30、lt;/p><p>　　根據(jù) =(1.1～1.2)U，可得變壓的副邊電壓：</p><p>　　2）確定變壓器副邊電流:</p><p><b>　　∵=</b></p><p>　　又副邊電流:=(1.5～2) 取==800mA</p><p>　　則=(1.5*0.8)A=1.2</p>

31、;<p>　　3）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：>=14.4W</p><p>　　（3）選擇整流電路中的二極管</p><p>　　查手冊(cè)選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓=50V>17V</p><p>　　最大整流電流=1>0.4</p><p&

32、gt;　?。?）濾波電路中濾波電容的選擇</p><p>　　濾波電容的大小可用下式求得。</p><p><b>　　1）求Δ: </b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p>　　設(shè)計(jì)要求Δ≤15mV ，SV≤0.003，=+3V～+9V，=14V</p><p>

33、;　　代入上式，則可求得Δ</p><p><b>　　2）濾波電容C</b></p><p>　　設(shè)定==0.8，t=0.01S，則可求得C。</p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為 ，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。</p><p>　　注意： 因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩

34、，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端正常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來(lái)抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。</p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)</p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手操

35、作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。同時(shí)，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)使我的專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能得到很大的提升，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，最后都一一解決。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐

36、過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！</p><p>　　回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)

37、，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。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，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。 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起

38、體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的結(jié)果。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，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 艾永樂

39、 付子義 中國(guó)電力出版社</p><p>　　【2】：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 艾永樂 付子義 中國(guó)電力出版社</p><p>　　【3】：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 康華光 高等教育出版社</p><p>　　【4】：《電子電路綜合設(shè)計(jì)14例薈萃》 王振紅