課程設(shè)計(jì)--穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　題目 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) </p><p>　　2014-2015 第二學(xué)期</p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　教學(xué)單位 電子電氣工程 </p><p>　　2015 年 7 月 5 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的2</b></p&g

3、t;<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案2</b></p><p>　　二．程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思路3</p><p>　　1.電路的工作原理3</p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)步驟4</b></p>

4、<p>　　3.電路相關(guān)分析4</p><p><b>　　4.穩(wěn)壓電源6</b></p><p>　　5.穩(wěn)壓電源各組成部分的工作原理6</p><p>　　三．課程設(shè)計(jì)過(guò)程9</p><p>　　1.穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測(cè)試方法 9</p><p>　　2.實(shí)驗(yàn)制作過(guò)程

5、 9</p><p>　　3.設(shè)計(jì)結(jié)果檢測(cè) 10</p><p>　　4.產(chǎn)生誤差分析10</p><p><b>　　5.注意事項(xiàng)10</b></p><p>　　四．課程設(shè)計(jì)體會(huì)11</p><p><b>　　一．課程任務(wù)設(shè)計(jì)書</b></p>

6、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1．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)試電路能力。</p><p>　　2．學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)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>　　4. 根據(jù)指導(dǎo)老師

7、要求，完成電路設(shè)計(jì)及對(duì)理論轉(zhuǎn)化實(shí)際思想體會(huì)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p>　　選擇適當(dāng)變壓器及所需元器件。</p><p>　　2.理解串聯(lián)調(diào)整型直流穩(wěn)壓電源的工作原理</p><p>　　3.完成全電路理論設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試</p><p>　　4.掌握串聯(lián)調(diào)

8、整型直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)參數(shù)的調(diào)整與測(cè)試方法</p><p>　　5.撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，調(diào)試總結(jié)報(bào)告及使用報(bào)告書。</p><p>　　6．設(shè)計(jì)并制作一個(gè)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求：</p><p>　?、?輸出電壓可調(diào)：Vo=+2V～+15V</p><p>　?、?最大輸出電流：Iomax=500mA</p><

9、p>　?、?紋波電壓：ΔVopp<5mV</p><p>　　④ 穩(wěn)壓系數(shù)：SV≤0.003</p><p>　　7．設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫出實(shí)用原理電路圖。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，計(jì)算各元件參數(shù)</p>

10、<p>　　2.按照設(shè)計(jì)電路，選擇和測(cè)試元件，焊接實(shí)驗(yàn)電路</p><p>　　3.測(cè)試電路，如出現(xiàn)故障，分析原因，排除故障</p><p>　　4.測(cè)量穩(wěn)壓電源的輸出電壓和負(fù)載電流的大小</p><p>　　5.測(cè)量穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和輸出電阻</p><p>　　二．程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思路</p><p>

11、<b>　　電路的工作原理</b></p><p>　　圖1 Proterl 99 SE下的穩(wěn)壓電源原理圖</p><p>　　圖2 電路原理圖的ERC檢測(cè)</p><p>　　圖3 穩(wěn)壓電源原理圖</p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>&

12、lt;b>　　1.線路連接</b></p><p><b>　　2.連接電源</b></p><p>　　3.觀察穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓作用</p><p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　3.電路相關(guān)分析</b></p>

13、;<p>　　穩(wěn)壓電源由電源變壓器，整流電路，濾波電路，和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖4所示，其整流與穩(wěn)壓過(guò)程的電壓輸出波形如圖5所示</p><p>　　圖4 穩(wěn)壓電源的組成框圖</p><p>　　圖5 整流與穩(wěn)壓過(guò)程波形</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)電壓降低獲得所需

14、要交流電壓。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）。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，即將交流成分濾掉，保留其直流成分。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，供給負(fù)載RL。 </p><p>　　1. 交流電壓變換部分 </p><p>　　把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路 

15、;，得到需要的電壓。同時(shí)起到直流電源于電網(wǎng)的隔離作用</p><p><b>　　2.整流部分</b></p><p>　　“整流電路”（rectifying circuit）是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。變壓器

16、設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。</p><p>　　整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓種含有直流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱為單向脈動(dòng)性直流電壓。</p><p><b>　　

17、3.濾波電路</b></p><p>　　濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)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>　　濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。濾波分經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。</p><p>　　經(jīng)典濾波的概念，是根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念

18、。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過(guò)，而阻止另一部分頻率成分通過(guò)的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。</p><p><b>　　4.穩(wěn)壓電路</b></p><p>

19、　　在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。</p><p>　　穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源，等等。</p><p><b>　　4.穩(wěn)壓電源<

20、/b></p><p>　　穩(wěn)壓電源（stabilized voltage supply）是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。</p><p>　　使用穩(wěn)壓電源的必要性：電力輸配設(shè)施的老化和發(fā)展滯后，以及設(shè)計(jì)不良和供電不足等原因造成末端用戶電壓的過(guò)低，而線頭用戶則經(jīng)常電壓偏高。對(duì)用電設(shè)備特別是對(duì)電壓要求嚴(yán)格的高新科技和精密設(shè)備，猶如沒(méi)

21、有上保險(xiǎn)。</p><p>　　5.穩(wěn)壓電源各組成部分的工作原理</p><p>　　電源變壓器工作原理： </p><p>　　電源變壓器的作用是降壓變壓器，將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 </p><p>　　整流電路工作原理： </p><p>　　單

22、相橋式整流電路由四只二極管組成，接成電橋形式，利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。 </p><p>　　當(dāng)u2為正半周時(shí)，電流由A點(diǎn)流出，經(jīng)D1、RL、D3流入B點(diǎn)，即D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，電流由B點(diǎn)流出，經(jīng)D2、RL、D4流入B點(diǎn)，即D2、D4 導(dǎo)通，D2、D4截止。電路及輸出波形如圖6，圖7所示： </p><p>　

23、　電容濾波工作原理： </p><p>　　利用電容元件儲(chǔ)能的特性，將整流后輸出的電壓的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，然后緩慢的釋放給負(fù)載。盡可能地將脈動(dòng)電壓中的脈動(dòng)成分過(guò)濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。采用電容濾波時(shí)，整流二極管中將流過(guò)較大的沖擊電流。必須選用較大容量的整流二極管。電容濾波電路及輸出波形如圖8，圖9所示： </p><p>　　穩(wěn)壓電路工作原理： </p><

24、;p>　　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>　　所需器件</b></p><p>　　整流二極管：一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件，在+5V直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)中選IN4007即可。</p><p>　　電解電容：濾波耦合的作用。利用電容的充放電作用使輸出電壓趨于平滑。 LED:發(fā)

25、光二極管，正向?qū)?，反向截止?</p><p>　　松香：加快熱量從烙鐵頭向焊料和被焊物表面?zhèn)鬟f，還能使焊點(diǎn)美觀。 </p><p>　　三極管，變壓器，可調(diào)電位器，電源線接頭。</p><p>　　圖10 穩(wěn)壓電源元器件清單</p><p><b>　　三．課程設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p&

26、gt;　　1.穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測(cè)試方法</p><p>　　(1)、電壓穩(wěn)定性好，也叫調(diào)整率：當(dāng)接入額定負(fù)載后，電壓不能有明顯的下降，一般不超過(guò)5%；【力威LW-WYJ  CV≤0.01%】　　(2)、當(dāng)負(fù)載不超過(guò)額定值時(shí)，若負(fù)載有變化，例如負(fù)載是一音頻功放，電壓不應(yīng)有明顯的變化；　　(3)、交流成份要低：一般不應(yīng)大于5%；【力威LW-WYJ　CC≤0.01%】　　(4)、效率要高，即空載時(shí)損

27、耗要小。用放大器降壓式的穩(wěn)壓電源其效率約為40～60%，開關(guān)式穩(wěn)壓電源的效率可達(dá)80～90%。</p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)制作過(guò)程</b></p><p>　?。?）對(duì)元器件進(jìn)行清點(diǎn)與檢測(cè)。</p><p>　?。?）用復(fù)寫紙?jiān)谟≈瓢迳袭嬌想娐穲D。</p><p>　?。?）在畫好的電路圖表面涂漆。</p

28、><p>　　（4）按照指導(dǎo)老師要求，腐蝕電路板。</p><p>　?。?）在需要裝元器件的地方打孔。</p><p>　?。?）在打好孔的板子上涂上松香水。</p><p>　　（7）將元器件焊接在對(duì)應(yīng)的位置上。</p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)結(jié)果測(cè)試</b></p><

29、p>　　用萬(wàn)用表觸碰各節(jié)點(diǎn)，看指針偏轉(zhuǎn)幅度有無(wú)異常，沒(méi)有異常后，接通電源，靜置一會(huì)，待電路穩(wěn)定后沒(méi)出現(xiàn)任何故障（如芯片被燒等）再進(jìn)行測(cè)量，如出現(xiàn)類似狀況應(yīng)立即斷開直流電源，檢查問(wèn)題所在并及時(shí)排除故障再進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于穩(wěn)壓電路則主要測(cè)試集成穩(wěn)壓器是否能正常工作。整流濾波電路主要是檢查整流二極管是否接反，安裝前用萬(wàn)用表測(cè)量其正、反向電阻。接入電源變壓器，整流輸出電壓應(yīng)為正。斷開交流電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接，再接通電源，輸出電

30、壓為+5V，說(shuō)明各級(jí)電路均正常工作。</p><p><b>　　4..產(chǎn)生誤差分析</b></p><p>　　1、 實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器萬(wàn)用表本身存在缺陷，不精確，課采用更高精度的儀器去測(cè) 量； </p><p>　　2、 實(shí)驗(yàn)器材受環(huán)境溫度的影響。二極管對(duì)溫度比較敏感，易受溫度的影響，使得測(cè)量數(shù)據(jù)有所偏差； </p><p&

31、gt;　　3、 焊接不緊或者虛焊會(huì)使得輸出數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，萬(wàn)用表指針不易穩(wěn)定，偏轉(zhuǎn)較明顯，從而導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)； </p><p>　　4、 各導(dǎo)線接觸不良，接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差。 </p><p>　　圖11 穩(wěn)壓電源成品圖</p><p><b>　　5.注意事項(xiàng)</b></p><p>　　(1). 檢查和修理

32、集成電路前首先要熟悉所用集成電路的功能、內(nèi)部電路、主要電氣參數(shù)、各引腳的作用以及引腳的正常電壓、波形與外圍元件組成電路的工作原理。如果具備以上條件，那么分析和檢查會(huì)容易許多。</p><p>　　(2). 測(cè)試不要造成引腳間短路，電壓測(cè)量或用示波器探頭測(cè)試波形時(shí)，表筆或探頭不要由于滑動(dòng)而造成集成電路引腳間短路，最好在與引腳直接連通的外圍印刷電路上進(jìn)行測(cè)量。任何瞬間的短路都容易損壞集成電路。</p>

33、<p>　　(3). 要注意電烙鐵的絕緣性能，不允許帶電使用烙鐵焊接，要確認(rèn)烙鐵不帶電，最好把烙鐵的外殼接地。</p><p><b>　　四．課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　在這次模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中，我在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我通過(guò)查找大量資料，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)的能力，在各種其它能力

34、上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計(jì)，我還學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法以及相關(guān)軟件的使用,如Protel99SE。本設(shè)計(jì)使用Protel99SE 來(lái)設(shè)計(jì)電路原理圖。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。我將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，按照設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路的參數(shù)，在按對(duì)應(yīng)的參數(shù)選取元器件，通過(guò)查找資料了解元器件的主要特性與相關(guān)使用注意事項(xiàng)。在電路設(shè)計(jì)中選取最優(yōu)元件來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。</p>

35、<p>　　相信以后我會(huì)以更加積極地態(tài)度對(duì)待我的學(xué)習(xí)、對(duì)待我的生活。我的激情永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束，相反，我會(huì)更加努力，努力的去彌補(bǔ)自己的缺點(diǎn)，發(fā)展自己的優(yōu)點(diǎn)，去充實(shí)自己，只有在了解了自己的長(zhǎng)短之后，我們會(huì)更加珍惜擁有的，更加努力的去完善它，增進(jìn)它。只有不斷的測(cè)試自己，挑戰(zhàn)自己，才能擁有更多的成功和快樂(lè)！T 快樂(lè)至上，享受過(guò)程，而不是結(jié)果！認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，珍惜每一分一秒，學(xué)到最多的知識(shí)和方法，鍛煉自己的能力，這個(gè)是我在課程設(shè)計(jì)中