直流可调稳压电源设计.doc

直流稳压电源设计合卒摩跑Hefei Un iversity课题名称 直流可调稳压电源设计作者姓名：张杰毛灿城陆士明i直流稳压电源设计完成时间：2012-11-14直流可调稳压电源设计报告摘要:直流稳压电源的设计过程概述关键字：设计步骤电源变压器 整流电路滤波电路稳压电路安装与检查直流稳压电源的设计过程概述1设计步骤功能和性能指标分析：对题目的各项要求进行分析，整理出系统和具体电路设计所需的更 具体、更详细的功能要求和技术性指标数据，以求得设计的原始依据。选择元器件：很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，选择合理的元件参数，且应降低成本，减少器件品种，减少元器件的功耗和体积。画出总体电路图，要求按相关规定，布局合理，图面清晰，便于对图的理解和阅读，为印制电路板，并组装、调试和维修时做好准备。按总电路图安装电路，调试并改进。2电源变压器过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹 波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作 用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、 负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳 压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。 3整流电路利用二极管的单向导电性，将交流电压（电流）变成单向脉动电压（电流）的电路，称 为整流电路。交流电分为三相交流电和单相交流电，在小功率电路中一般采用单相半波、全波、桥式整流电路和倍压整流电路。本节主要研究单相桥式整流电路，对于倍压整流电路及全波整流电路，可通过相应参考书来了解。14图3.1 单相桥式整流电路4滤波电路经过整流后，输出电压在正负方向上没有变化，但输出电压波形仍然保持正弦波的形 状，起伏很大。为了能够得到平滑的直流电压波形，需要有滤波的措施。在直流电源上多是 利用电抗元件对交流信号的电抗性质，将电容器或电感器与负载电阻恰当连接而构成滤波电路。电容有通高频、阻低频的作用，将其直接并在整流电路后面，可以让高频电流通过电容流回电源，从而减少了流入负载的高频电流，降低了负载电压的高频成分，减小了脉动。为讨论问题的方便，我们以半波整流电容滤波电路下面讨论电容滤波电路的工作原理,为例进行分析，电路如图3.3所示。图3.3单向半波整流电容滤波电路及其波形工作原理设u2波形如图3.3 (b)所示，未接电容时，输出电压如图3.3 (b)中的虚线所示。在u2正半周，设u2由零上升，二极管 D导通，u0=u2,此时电源对电容充电，由于充电时间 常数很小，电容充电很快，所以电容上升的速度完全跟得上电源电压的上升速度，uC=u2。当u2上升到峰值时，电容充电达到1.4U2，二极管D截止，随后u2下降，电容C向负载RL 放电，放电时间常数为 RLC其值较大，所以电容电压下降的速度比u2下降到速度慢得多，此时负载电压靠电容 C的放电电流来维持，uO=uC。当电容放电到b点时，uCv u2,二极管 D又导通，电容又被充电。充电至1.4U2后，又放电。如此重复进行，就得到输出电压的波形如图3.3 (b)中实线所示。由图可见，经电容滤波后，负载电压变得平稳，且平均值提 高了。桥式整流电容滤波电路的原理与半波时相同，其电路和波形如图3.4所示。(b)图3.4 单相桥式整流电容滤波电路及其波形图5稳压电路集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好，稳定性高, 价格便宜等优点，因而获得越来越广泛的应用。常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，内部多以串联型稳压电源为主，还有 适当的过流、过热等保护电路。一般固定式较便宜，可调式较贵，性能也好些，功率相对也 较大。故本次设计采用 LM317是可调节3端正电压稳压器图3.5是外形图和电路符号。在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过安的电流，此稳压器非常易于使用。1.5LM317图3.5固定式集成三端稳压器外形及电路符号稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo= 1.25 ( 1 + R2/R1 )。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo= 1.25V 37V(高输出电压的 317稳压块如LM317HVA LM317HVK等，其输出电压变化范围是 Vo= 1.25V 45V),所以 R2/R1 的比值范围只能是 0 28.6。经计算可知 R1的最大取值为R1 0.83K Q。又因为 R2/R1的最大值为 28.6。所以 R2的最大取值为R2 23.74K Q。在使用317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时，必须保证 R1W 0.83K Q , R2W 23.74K Q两个不等式同时成立，才能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。总体设计方案图1TPFpKT.«ylEKTrX三、原理计算1安装与检查对电路进行组装：按照自己设计的电路，在在通用板上焊接。 焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。对安装完成的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据。经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。安装前应检查元器件的质量，安装是特别要注意电解电容、集成芯片等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装。开始安装稳压电源，检查万能板内部结构，确定其内部的电气连接属性.1）检查元器件看是否有损坏，或者不符合规格的，要及时更换。安装一个元器件，先要用尖嘴钳将其引脚成型，然后用镊子把引脚放入孔内高度 要适中，符合电气标准完毕后，要用万用表测量元器件引脚和电路板之间是否接触 良好，然后再安装下一个元器件。（对于导线要用斜口钳切成适当的长度，然后成型安装安装时必须采用绝缘良好的 绝缘导线，在画连线的时候要取好元件与元件的距离连接的时候线与线之间不能交叉。（应避免元器件损坏的发生，插元器件时候要垂直插拔以免行成不必要的损坏。最后结果没有出来的原因主要有以下情况：1. 操作不当（如布线错误等）2. 设计不当（如电路出现险象等）3. 元器件使用不当或功能不正常4. 仪器（主要指数字电路实验箱）和集成元件本身出现故障。二.检查故障的方法主要有以下一些：1.查线法：由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时， 复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意：有无漏线、错线，导线与 插孔接触是否可靠，集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。2. 观察法：用万用表直接测量各集成块的Vcc端是否加上电源电压；输入信号，时钟 脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象， 然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出 是否是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。3. 信号注入法在电路的每一级输入端加上特定信号，观察该级输出响应，从而确定该级 是否有故障，必要时可以切断周围连线，避免相互影响。4. 信号寻迹法在电路的输入端加上特定信号，按照信号流向逐线检查是否有响应和是否 正确，必要时可多次输入不同信号。5. 替换法对于多输入端器件，如有多余端则可调换另一输入端试用。必要时可更换器件，以检查器件功能不正常所引起的故障。2稳压电源各项性能指标的测试一、电路的调试与检测1) 静态调试当连好电路板的线路时，先不要急着通电，而因该从以下几个方面进行检测：A、对照原理图，用万用表检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。B、对照原理图，检查各元件是否接正确。2）动态调试接通220V的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试，看电压是否在正常的范围内变化四、电路设计效果图五、调试和实验测量数据电压最大值（V）17电压最小值（V）1纹波（UV）6mv峰峰值（v）18v附录物品备注万能板绿色排插整渍二根管ln4001£ln4007电解电容3300 PLF晞变电容104型"=7幻0¥或2刊（非16v）稳压管LM317稳压管LM337电容10 AF购买清单两四两两一电容电阻电位器电阻发光二根管焊锡丝变压器电解电容1120欧姆瑟9G型号203 （三个端口蓝色）1000欧姆小的