1、實訓報告題目名稱：直流穩壓電源電路系 部：電氣與信息工程系專業班級：機 制 14-3學生：郭欣欣學號：2013211171指導教師：巖完成日期：2018年1月17日隨著電子技術的快速發展，高性能的電子電路對于電源供電質量的要求越來 越高，如何設計出能滿足高性能電路要求的高精度電源便成為一大課題。直流穩壓源為電路提供直流電壓和能量，其輸出電壓的品質直接決定的電源性能的好 壞。本實驗旨在利用交流變壓器、整流環節、濾波環節和集成元件穩壓電路將交 流電壓轉化為直流電壓輸出，并且對衡量穩壓電路性能的幾種主要參數進行了測 試和分析。隨著電子技術的快速發展，高性能的電子電路對于電源供電質量的要求越來 越高，

2、如何設計出能滿足高性能電路要求的高精度電源便成為一大課題。直流穩壓源為電路提供直流電壓和能量，其輸出電壓的品質直接決定的電源性能的好 壞。本實驗旨在利用交流變壓器、 整流環節、濾波環節和集成元件LM317穩壓電 路將220V交流電壓轉化為5V直流電壓輸出，并且對衡量穩壓電路性能的幾種主 要參數進行了測試和分析。關鍵詞：半波整流 電容濾波 穩壓電路 穩壓系數 紋波電壓一、 設計要求 1二、原理分析與設計步驟1. 直流穩壓電路結構的選擇 12. 交流變壓器 23. 整流電路 24. 濾波電路 25. 集成穩壓電路5.1集成穩壓器件LM317 35.2 LM317典型接法 46. 參數計算與器件選擇

3、 46.1電路參數計算 46.2元器件清單 5三、實驗步驟與測試結果1. 電路搭接與儀器調試 62. 性能參數測試2.1穩壓系數的測量 62.2輸出電阻的測量 62.3紋波電壓的測量 72.4測量結果分析 7四、實驗小結、設計要求如下表所示:輸出電壓5V、9V、12 V、5V、9V、12V,固定、可調均可輸岀電流最大600mA其他要求依據具體電路參數確定、原理分析與設計步驟2.1直流穩壓電路結構選擇直流穩壓電源的基本結構如圖2-1所示，分為四個基本環節，即電源變壓器、 整流電路、濾波電路和穩壓電路。據此確定欲設計的電路結構如圖 2-2所示0電源整流0* *0濾波穩壓十00變壓器電路-0-O-電

4、路41舞-220 V50 Hz圖2-1圖2-2交流變壓器將220V交流電壓降低至一定幅度以使后級穩壓電路正常工作整流電路將交流電壓轉換成脈動直流電壓， 分為半波整流、全波整流和橋式整流 實驗采用二極管橋式整流電路，電路結構如圖2-3所示。圖2-3整流原理如下:Uo輸出電壓平均值Io輸岀電流平均值I D 0二極管電流平均值1 D二極管電流有效值1 2變壓器副邊電流有效值1U。 0u°d( t)-o &U2Sin td( t)0.9U2U drm二極管最大反向電壓IoU°/Rl 0.9U2/RlI DO21.57Id。12 I 01 d 1.57 1 DO I 2U D

5、RM ' 2U 2濾波電路本實驗采用電容濾波電路，如圖4.1所示。電容濾波電路充電時間常數dC（ rd為二極管正向導通電阻）很小而放電時間常數RlC較大，充電快而放電慢，達到濾波效果。該電路有如下特點：輸出電壓平均值Uo與時間常數RlC有關。越大，電容放電越慢，輸出電壓平均值越大。純電阻負載時，一般取RlC （510）T（T為交流電源電壓 周期）；非純電阻負載時，一般取RlC （3 5） T。22.2集成穩壓電路221 LM31725V時能夠提供管腳排列見圖LM317是一款可調節三端穩壓器，在輸出電壓圍為1.25V到最大1.5A的電流，它只需要兩個外部電阻來設置輸出電壓。5.1.1 。

6、管腳1.調整端Adjust2.輸出端Vout圖 2-2-1222 LM317典型接法LM317勺典型接法如圖2-2-1所示。工作時，LM317建立并保持輸出端與調節端之間1.25V的標稱參考電壓（Vref），該標稱電壓經過電阻 R1轉換成編程電流（Iprog ），經由R2流到。 輸出電壓為：R2VoutVref（1 K）1 adj R2其中ladj為調整端電流，不大于100 A。調節電位器 R2,便可以實現輸出 電壓可調的目的。D為保護二極管，用以防止C2向調整端放電；C10.1 F為輸入旁路電容，用以減小穩壓器對輸入電源阻抗的敏感性；C2 10 F作為調整端的旁路電容，用以提高紋波抑制比，防

7、止輸出電壓增大時紋波被同步放大。在保證一定的電源調整率時，要求 3.0V Vin VoUt 40V （見LM317中文技 術手冊），本實驗規定Vout 5.0V，因此有8V Vin 45V。選擇0 8.0V，理由是：由于LM317調整端電流極小，故輸入電流約等于輸出電流。負載一定時，其 消耗功率保持不變。輸入電壓越大，輸入功率就越大，輸出功率不變，就會有更 多的功率消耗在LM317部，器件容易過熱燒壞。因此在滿足要求的圍，輸入電壓 越小越好，故取 Vin 8.0V 。2.3 參數計算與器件選擇2.3.1 電路參數計算圖3-1(1) 穩壓器件選擇LM317穩壓輸出5.0V;(2) 輸出濾波電容作

8、用是使輸出電壓波形更平滑，減少負載對電源的影響。由于LM317穩壓電 路中已經采用調整端旁路電容 C310 F抑制輸出紋波，相當于輸出濾波電容。(3) 穩壓器前小濾波電容C2根據LM317技術手冊，選取穩壓器前端小濾波電容C20.1 F。由于電解電容高頻特性差，C3使用無極性小容量電容。(4) 濾波電容C1RlG (35)T。濾波負載不是純電阻時，一般有2 取Rl 10時，計算得3G (3 5) 10 F，結合實際情況，取G 2200 F。(5)二極管與變壓器根據技術手冊，為使穩壓器空載時能正常工作，R1中的電流應取VrefIr1 (510)mA，J則 (125250)， 選 取I R1R 2

9、00 Uo Vout Vref (1 R2) 5V得R2 600 。根據實際情況選取滿量 程為10k的電位器最大輸出電流等于0.6A時，即I out maxVoutVout0.6A 時，R1 RlRlRl8.3。由于調整端電流很小，故輸入輸出電流基本相等，即1 41 in 1 out max 0.6 A。根據電容濾波及橋式整流電路的特點，得到U41.2U2 U2 士 6.67V1.2I3 I40.6A二極管電流平均值和有效值分別為lD0 0.5I30.25A，ID 1.25I30.625A變壓器副邊電流有效值I2 2Id 0.88A，故副邊功率P U2I25.87W ；整流二極管承受的最大反向

10、電壓 UDrm2U2 9.43V根據以上計算，選取相應型號的二極管和變壓器。至此電路參數已完全確定。元器件清單實驗所用元器件種類數目及測量儀器清單如表3.2所示表3.2項目型號數目二極管5電位器10k 量程1電阻2001電容O.luF、10uF、2200uF各一個變壓器220:141滑動變阻器01001面包板1示波器1萬用表充當電壓表、電流表2三、實驗步驟與測試結果3.1電路搭接與儀器調試依據原理圖在面包板上搭接實驗電路，確認連接無誤后接通電源測試。穩壓系數的測量參數說明：穩壓系數也叫電壓調整率，是指環境溫度和負載不變得情況下， 輸入電壓變化引起輸出電壓變化的程度，定義為輸出電壓的相對變化與輸

11、入電壓 的相對變化的比值，即SVo/Vo 100%VW測量步驟：使輸出電流保持在額定值，保持負載不變，改變輸入電壓，用萬 用表直流電壓檔測輸出電壓。測量結果：輸入電壓/V輸出電壓/V2205.0261985.0252205.026穩壓系數 S (5.026 5.°25)/5°25 I。a I。3 o.oo20.1輸出電阻的測量參數說明：直流穩壓源的輸出電阻即直流電源的阻，越小越好。若電源阻過大，則當負載電阻較小時，阻分壓將不可忽略，對電源的精確度造成影響。測量步驟：保持輸入電壓不變，大圍改變負載阻值，測量負載電壓和負載電 流的變化值，由戴維寧定理可知，兩者的比值即穩壓源的輸

12、出電阻。 測量電壓和 電流分別用萬用表直流電壓檔和電流檔，電流表外接。測量結果：穩壓源輸出電阻RoVo5.012 4.967Io(349.8 96.9) 100.18輸出電壓/V輸出電流/mA5.01296.94.967349.83.1.3 紋波電壓的測量參數說明： 盡管經過了整流和濾波， 也不可能將輸出電壓中的交流成分完全 濾除，因此輸出電壓仍存在較小的波動，即紋波。紋波越小，表明穩壓電源的性 能越好，輸出電壓品質越好。測量步驟： 使電路工作在額定電流下， 用示波器觀察輸出電壓， 并使用交流 耦合檔觀察紋波電壓，用 Measure 檔測量其峰峰值，做記錄。測量結果： Vpp 8.0mV3.2

13、 測量結果分析從以上三個參數的測量結果來看，直流穩壓源穩壓系數較小，說明輸入變化 對輸出電壓的影響較小。 這項指標的意義在于， 即使穩壓源所處的環境溫度等因 素發生劇烈變化而導致輸入電壓大幅變化， 也能保證輸出電壓變化控制在一定的 較小的圍。輸出電阻為 0.18 ，是一個比較小的值。相對于 5.0V 的直流輸出， 8mV峰峰值的紋波幾乎可以忽略。綜上，本次實驗所設計的直流穩壓源基本滿足 設計要求。四、電路板裝配及要求4.1元器件的安裝印制電路板裝配是用來表示元器件及零部件、 整件與印制電路板連接關系的 圖樣。主要包括元器件的安裝和焊接兩個方面的容。 在焊接前必須畫一與電路板 大小的原理圖，并且

14、貼在板的上面。在PCB裝配圖的繪制和元器件的安裝過程中，要遵循下面的要求：安裝的元器件必須經過檢驗合格。（1）裝配圖上的元器件一般以圖形符號表示， 有時也可用簡化的外形輪廓 表示。采用外形輪廓表示時，應標明與裝配方向有關的符號、代號和文字等。（2）元器件安裝要進行焊前清潔工作，元器件的安裝順序應該按照先安裝 體積小的元器件，再安裝體積較大的元器件；并按照從左到右，從上到下的順序。（3）在安裝帶有極性的元器件時，應注意其方向；元器件表面有標注的， 要使標注朝上；各器件的安裝應整齊、規。4.2元器件的焊接焊接的工藝過程一般可按照五個步驟進行：第一步，焊前準備。用刮刀、砂紙或助焊劑除去元器件表面的氧

15、化層，以保 持焊前清潔第二步，焊件裝配。將元器件按工藝要求插裝到 PCB板上。第三步，加熱焊接。焊接的過程可以通過手工或自動焊接進行。第四步，焊后清理。用無水酒精或香蕉水清潔焊點周圍的焊劑殘留物。第五步，質量檢查。包括外觀檢查和電氣性能檢查。對于元器件的焊接，應遵循如下的要求：1）保持烙鐵頭的清潔。2）增加烙鐵頭與元件的接觸面積來加快傳熱。3）加熱要靠焊錫橋，也就是說要保持烙鐵頭上有少量焊錫，作為加熱時烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。4）在焊錫凝固之前不能動，以免造成焊點結構疏松或虛焊。5）焊錫、焊劑的用量要適當。一般說來，焊錫絲的直徑要小于焊盤的直徑。6）不要使用烙鐵頭作為運輸焊錫的工具。一方面

16、，待焊件沒有預熱；另一方面，會造成助焊劑的過高溫度而碳化。最重要的是， 要掌握焊接的溫度和加熱時間。 焊接的溫度過低或加熱時間不夠，會造成焊料不能充分浸潤焊件，形成虛焊；反之，除了可能會造成元器件損壞以外，還會造成助焊劑的碳化和損傷 PCB板。四、實驗小結通過本次實驗， 我對直流穩壓電源的工作原理有了更深刻的認識， 對整流環 節、電容濾波環節、集成三端穩壓器典型電路等有了一定的把握。同時，在實驗 過程中， 我們遇到了不懂的問題， 通過查閱課本、 請教老師和組員之間的相互討 論，最終弄明白了原理，解決了問題，理論應用到實踐的能力得到提升。由于是 設計性實驗， 電路結構和器件參數完全自己計算確定，

17、 這時我學會了衡量元器件 性能好壞的指標和選擇器件的依據。在實習中， 我鍛煉了自己動手能力， 提高了自己解決問題的能力。 通過本次 實踐也培養了我理論聯系實際的能力，提高了我分析問題和解決問題的能力，增強了獨立工作的能力。在這次設計中，我也遇到了不少的問題，幸運的是，最 終一一解決了遇到的問題。在我們遇到不懂的問題時，利用網上和圖書館的資源， 搜索查找得到需要的信息及和隊友之間相互討論顯得尤其重要了，我明白了團隊合作的重要性。這次的制作也讓我們感受到，我們在電子方面學到的只是很小的 一部分知識，我們需要更多的時間來自主學習相關知識。2005參考文獻1、王衛平主編，電工產品制造工藝，高等教育，2

18、、唐程山主編，電子技術高等教育， 20053、王揚帆主編，電子技術實訓教程理工， 20084、胡宴如主編，模擬電子技術高等教育， 20055、志忠主編，數字電子技術高等教育， 2007實訓評定意見設計題目直流穩壓電源電路系 部 電氣與信息工程系專業班級機制14-3學生 郭欣欣學生學號 2013211171評定意見:評定成績：工程學院電氣與信息工程系（部）實訓任務書20172018學年上學期 2018年1月5日專業機械設計制造及其自動化班級機制14-3課程名稱電工電子綜合實訓設計題目直流穩壓電源電路指導教師起止時間2 設計地點實驗樓實訓目的：1、貫徹理論聯系實際的教學原則，鞏固和擴大已學過的電子技術的基礎知識，為技術基礎課和專業課程的學習建立初步的感性認識并提高學生的工程實踐能力。周數2、掌握印刷電路板的設計與制作的基本方法。3、了解電子產品的生產過程，包括生產工藝流程，電子元器件的識別、老化、篩選、測試、焊接、 裝配及調試，掌握電子線路的安裝、焊接和調試的基本技能。4、了解一種電子設備主要零部件加工過程的技術要求、結構原理以及裝配調試工藝。5、培養學生的勞動觀念，加強組織性和紀律性，促進學生綜合素質的全面提高。實訓任務或主要技術指標：1、電子電路設計能力訓練，熟悉所制作電路的工作原理，能畫出原理圖和安裝