1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（電氣工程學(xué)院）設(shè) 計(jì) 題 目： 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí)： 電自142 指 導(dǎo) 教 師： 明德剛 學(xué) 生 姓 名： 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室315 設(shè) 計(jì) 日 期： 2016年11月28日12月9日 目 錄設(shè)計(jì)題目：21 設(shè)計(jì)目的及任務(wù)31.1 設(shè)計(jì)目的31.2 設(shè)計(jì)任務(wù)32 設(shè)計(jì)過(guò)程42.1 題目分析42.2 整體構(gòu)思42.3 具體實(shí)現(xiàn)53 元件說(shuō)明及相關(guān)計(jì)算73.1 元件說(shuō)明73.2 相關(guān)計(jì)算94 制作及調(diào)試過(guò)程124.1 制作過(guò)程124.2 調(diào)試過(guò)程124.3 遇到問(wèn)題及解決措施125 心得體會(huì)14參考文獻(xiàn)15致謝16附錄1：電路原理圖17附錄2：實(shí)物

2、圖片17附錄3：元件清單19貴州理工學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表（電氣類(lèi)）20可調(diào)直流電源穩(wěn)壓設(shè)計(jì)摘要直流穩(wěn)壓電源,又稱(chēng)直流穩(wěn)壓器，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(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路以及穩(wěn)壓電路等電路組成。變壓器把高壓交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姡徽髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟姡唤?jīng)濾波后，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(jì)主要采用變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓的流程思路將輸入220V交流電轉(zhuǎn)換成3V9V的直流電源。其中，穩(wěn)壓電路采用三端固定穩(wěn)壓器LM317達(dá)到穩(wěn)壓效果，因此系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際

3、需要對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹ｊP(guān)鍵詞： 變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓，LM317穩(wěn)壓管，電路仿真課程設(shè)計(jì)：可調(diào)直流電源穩(wěn)壓設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的及任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)目的（1） 結(jié)合電子技術(shù)基礎(chǔ)中所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。（2） 學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)和資料，通過(guò)查閱手冊(cè)和資料，進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特性，并掌握合理的選用的原則。（3） 學(xué)會(huì)使用常用電子元器件。（4） 掌握基本的現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)工具和EDA技術(shù)。（5） 掌握電子電路的安裝與調(diào)試技術(shù)，進(jìn)一步熟悉電子儀器的使用方法。（6） 認(rèn)真撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和科學(xué)的態(tài)度。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于LM31

4、7的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，其輸出電壓+3V+9V連續(xù)可調(diào)，電源由降壓，整流，濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)構(gòu)成。在萬(wàn)能板上焊接并調(diào)試，實(shí)現(xiàn)如下的功能：（1） 輸出電壓U0=+3V+9V連續(xù)可調(diào)；（2） 最大輸出電流；（3） 要求選用LM317集成穩(wěn)壓器；（4） 考慮變壓器輸入接口和電壓輸出接口；（5） 考慮過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。2 設(shè)計(jì)過(guò)程2.1 題目分析（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)電壓降低獲得所需要的交流電壓。（2） 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（及脈動(dòng)大）。（3） 脈動(dòng)大的直流電壓需進(jìn)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小

5、的直流電，即將交流成分濾掉，保留其直流成分。（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)壓直流電壓輸出，供給電壓表。2.2 整體構(gòu)思直流電壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電的裝置，它需要降壓，整流，濾波，穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下： 直流穩(wěn)壓電源的原理框圖和波形變換（1） 電源變壓器：是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變比由變壓器的副邊確定，變壓器副邊與原邊的功率比為，式中是變壓器的效率。（2） 整流電路：利用單向?qū)щ娫瑢?0H

6、z的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。（3） 濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的大部分交流成分濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波，橋式整流濾波等。（4） 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓，電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓輸出電壓的目的。2.3 具體實(shí)現(xiàn) 1.電源變壓器：過(guò)整流電路將將交流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，由于此脈動(dòng)的直流電壓含有較少的波紋，必須通過(guò)濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓，電源變壓器的作用是將交流220V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐担缓笸?/p>

7、過(guò)的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度的變化，因而在整流，濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。如下圖所示2. 整流電路：利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟妷海娏鳎┳兂蓡蜗蛎}動(dòng)電壓（電流）的電路，稱(chēng)為整流電路。交流電分為三相交流電和單相交流電，在小功率電路中一般采用單相半波，全波，橋式整流電路和倍壓整流電路。本次課程設(shè)計(jì)主要研究單相橋式整流電路，對(duì)于倍壓整流電路及全波整流電路，可通過(guò)相應(yīng)參考書(shū)來(lái)了解。如下圖所示3. 濾波電路：經(jīng)過(guò)整流后，輸出電壓在正負(fù)方向上沒(méi)有變化，當(dāng)輸出電壓波形仍然保持正弦波的形狀，起伏很大。為了能過(guò)得到平滑的直

8、流電壓波形，需要有濾波的措施。在直流電源上多是利用電抗元件對(duì)交流信號(hào)的電抗性質(zhì)，將電容器或電感器與負(fù)載電阻恰當(dāng)連接而構(gòu)成濾波電路。電容有通高頻，阻低頻的作用，將其并在整流電路后面，可以讓高頻電流通過(guò)電容流回電源，從而減少了流入負(fù)載的高頻電流，降低了負(fù)載電壓的高頻成分，減小了脈動(dòng)。如下圖所示：4. 穩(wěn)壓電路：集成三端穩(wěn)壓器具有體積小，外圍元件少，調(diào)整簡(jiǎn)單，使用方便且性能好，穩(wěn)定性高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如下圖所示：3 元件說(shuō)明及相關(guān)計(jì)算3.1 元件說(shuō)明圖3.5是外形圖和電路符號(hào)，在輸出電壓范圍1.2V37V時(shí)能夠提供超過(guò)1.5A的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。 圖3.5固定式

9、集成三端穩(wěn)壓器外形及電路符號(hào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓的公式為。僅僅從公式本身公式來(lái)看，R1，R2的電阻值可以隨意設(shè)定，然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓的計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是(高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA,LM317HVK等,其輸出電壓的變化范圍是)，所以R2/R1的比值范圍只能是028.6。經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為又因?yàn)镽2/R1的最大值為28.6，所以R2的最大取值為。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計(jì)算公式計(jì)算其輸出電壓時(shí)，必須保證，兩個(gè)不等式同時(shí)成立，才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。2.橋式整流二極管： 在橋式整流二

10、極管中有兩個(gè)要點(diǎn)，一是容許通過(guò)的最大電流，二是反向穿電壓，一般選擇在路電流電壓的2倍左右的二極管。3.電位器 電位器是一種具有三個(gè)接頭的可變電阻器。 AB和BC之間的電阻可以通過(guò)簧片調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸來(lái)加以改變電阻，其中AC兩邊電阻最大。符號(hào)如圖所示：3.2相關(guān)計(jì)算1.集成三端穩(wěn)壓器  LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓高得多的紋波抑制比。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%，80dB紋波抑制比，輸出短路保護(hù)，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)三極管封裝。如圖所示： LM317其特性

11、參數(shù)：可調(diào)范圍為最大輸出點(diǎn)流為1.5A 輸入與輸出工作壓差為 輸出表達(dá)式為：=  其中，是集成穩(wěn)壓器件的輸出電壓，即為1.25V。如圖所示，改變R2的值，的值即可改變。當(dāng)R2短路時(shí)最小，為即1.25V；當(dāng)R2大于零時(shí)，都大于，最大可達(dá)37V。2.選擇電源變壓器  1）確定副邊電壓：    根據(jù)性能指標(biāo)要求： =          因?yàn)?所以 - 其中：,= 所以：此范圍可任選：= 

12、60;      根據(jù)          可得變壓的副邊電壓：2）確定副邊電流       又因?yàn)楦边呺娏?#160;所以取=     則3)選擇變壓器的功率        變壓器的輸出功率： >3.選擇整流電路中的二極管  因?yàn)樽儔浩鞯姆冸妷?#160;=&#

13、160; 所以橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為：= 橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： 查手冊(cè)選整流二極管IN4007,其參數(shù)為：反向擊穿電>=  最大整流電流= 4.濾波電路中濾波電容的選擇 1）求：  根據(jù)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：D=    設(shè)計(jì)要求 將其代入上式，則可求得  2）求濾波電容C       設(shè)定=      所以

14、濾波電容：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。4 制作及調(diào)試過(guò)程4.1 制作過(guò)程安裝時(shí)，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，最后再裝上電路（電容）。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不要接反，檢查無(wú)誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后用萬(wàn)用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓Ui的極性，若Ui的極性為負(fù)，則說(shuō)明整流電路沒(méi)有接對(duì)，此時(shí)若接入穩(wěn)壓電路，就會(huì)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(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)，說(shuō)明穩(wěn)壓電源中各級(jí)電路都能正常工作，此時(shí)就可以進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試。4.2 調(diào)試過(guò)程 靜態(tài)調(diào)試 當(dāng)連好電路板的線路時(shí)，

15、先不要急著通電，而應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：（1） 對(duì)照原理圖，用萬(wàn)用表檢查線路的各個(gè)接口是否接通，是否有短路，斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，應(yīng)該及時(shí)改好電路連線。（2） 對(duì)照原理圖，檢查各元件是否接得正確。動(dòng)態(tài)調(diào)試接通12V的電壓，用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器看電壓是否在3V9V的范圍之間。4.3 遇到問(wèn)題及解決措施問(wèn)題一：最小電壓低于3V？答：增大R2的電阻。誤差的因素：（1） 由于在測(cè)輸出電流時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差；（2） 電流編內(nèi)阻串入回路造成的誤差；（3） 示波器，萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差。改進(jìn)此電路的方法：（1）減小接觸點(diǎn)的微小電阻；（2

16、）根據(jù)電流表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量進(jìn)行修正；（3）采用更高精確讀的儀器去測(cè)量。問(wèn)題二：在把電源電源接通后，測(cè)電源的輸入端沒(méi)有電源？答：按照電路原理圖重新檢查電路。沒(méi)有電源的原因：（1） 橋堆接反；（2） 連接電源的線接觸不良。采取的措施：（1） 按照原理圖對(duì)電路進(jìn)行檢查，若橋堆接反，按照原理圖將電路改過(guò)來(lái)；（2） 若線路接觸不良，換線重新接。問(wèn)題三：二極管燈不亮？答：先按照原理圖檢查電路。燈不亮的原因？（1） 電路有的地方可能接反了；（2） 二極管壞了。 采取的措施： （1）先按照原理圖檢查電路中是否有地方接反，若接反，將錯(cuò)誤的地方改過(guò)； （2）用萬(wàn)用表測(cè)一下二極管是否亮，若不亮，重新?lián)Q一顆二極管。5

17、心得體會(huì)本次的課程設(shè)計(jì)題目是可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)主要利用電源變壓器，整流二極管，濾波電容及集成穩(wěn)壓器固定式來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)電壓直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓范圍是+3V+9V，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元器件較少，系統(tǒng)的可靠性較好，且其精度高，成本低，并且可作為一個(gè)獨(dú)立的模塊為其他電子設(shè)備提供電能。伴隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了更加廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。而電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良的影響和后果，而在世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出來(lái)不同的要求和措施并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿(mǎn)足了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，才能過(guò)進(jìn)入市場(chǎng)進(jìn)行銷(xiāo)售和買(mǎi)賣(mài)。在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中

18、，我們遇到了不少問(wèn)題和困難，但我們都努力的克服了，并且通過(guò)討論和指導(dǎo)老師的幫助解決了遇到的問(wèn)題和困難，在這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們?cè)趯?shí)物接線中多次接線失敗，我們又重新按照原理圖接線并查找接線錯(cuò)誤的原因，經(jīng)過(guò)多次的連接和改正，最后接線終于成功了，雖然本次實(shí)驗(yàn)的接線不復(fù)雜，但是我們還是下了很大的努力。在這中間，我們要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行電路的組裝，整體電路的調(diào)試，最終順利的完成了本次實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，不但增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，同時(shí)也讓我們對(duì)課本上的知識(shí)又進(jìn)行了一次溫故，使我們加強(qiáng)了對(duì)課本上知識(shí)的理解和掌握，也擴(kuò)寬了我們對(duì)課本知識(shí)以外的了解。通過(guò)本次課程的設(shè)計(jì)，使我們了解了書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，更加

19、鞏固了我們所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也增強(qiáng)了自己的靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)到實(shí)踐中的能力。在這次課程設(shè)計(jì)中我受益匪淺，雖然在這過(guò)程中遇到了很多的意想不到的問(wèn)題，但在最后都順利的完成并取得了成功，因?yàn)槿〉贸晒Φ哪軌蜃屛覀兊膬?nèi)心充滿(mǎn)成就感和滿(mǎn)足感，也讓我深深地體會(huì)到了做學(xué)問(wèn)一定要有認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，這也將在我們以后的生活和學(xué)習(xí)中起到莫大的幫助和作用。最后，我在這里感謝我的指導(dǎo)老師我?guī)椭^(guò)我的同學(xué)們，非常謝謝你們的幫助和知道。參考文獻(xiàn)1. 模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程 楊素行 高等教育出版社2. 數(shù)字電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程 余孟嘗 高等教育出版社3. 基于PROTEUS的電路及單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真 周潤(rùn)景 北京航空航天大學(xué)出版社4

20、. 楊素行 編模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程，北京 高等教育出版社，2001年1月出版5. 基于PROTEUS的電路及單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真 6. 張憲 編電子電路制作指導(dǎo)，北京 化工工業(yè)出版社，2005年8月出版7. 張友汗 編電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)參考書(shū)，北京 高等教育出版社，2005年6月出版致謝在這兩個(gè)星期的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中。我首先要感謝明德剛指導(dǎo)老師，因?yàn)閺恼n程設(shè)計(jì)的開(kāi)始到完成，他都對(duì)我們付出了很多，是他在我們遇到困難和難題時(shí)幫助我們解決，在這段時(shí)間里使我學(xué)會(huì)了直流穩(wěn)壓電源的基本設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也使我對(duì)直流穩(wěn)壓電源的工作原理和使用方法有了更深刻的理解和詮釋。當(dāng)我們把自己想出來(lái)的方案應(yīng)用到實(shí)踐中的時(shí)候，出現(xiàn)了許多問(wèn)題，如LM317引腳接反，測(cè)試時(shí)LED燈不亮，測(cè)試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合等等。都是經(jīng)過(guò)