畢業(yè)論文---直流穩(wěn)壓源電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　編號(hào)：_______________</p><p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　題目：直流穩(wěn)壓源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用電子 </p>

2、<p>　　班 級(jí)： 09應(yīng)電二班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績： </p><p><b>　　摘 要

3、</b></p><p>　　電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備離不開可靠的電源，對(duì)電源的要求更加靈活多樣。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。穩(wěn)壓電源分為交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類，而直流穩(wěn)壓電源又可分為化學(xué)電源、開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源、線性直流穩(wěn)壓電源和混合型直流穩(wěn)壓電源。電源是各種電子設(shè)備必不

4、可少的的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)。對(duì)于不同的電子設(shè)備和不同的應(yīng)用場合，電子設(shè)備所需要的電源種類和對(duì)電源的輸入與輸出的指標(biāo)都有著不同的要求。在電子設(shè)備電源的設(shè)計(jì)上，要根據(jù)電子設(shè)備對(duì)電源提出的技術(shù)指標(biāo)，發(fā)揮線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器的各自的特點(diǎn)，以此來滿足電子設(shè)備對(duì)電源提出的不同的要求。單片機(jī)的引入，使電源的性能以及安全性大大提高。智能化的實(shí)現(xiàn)，使電源的實(shí)用性更強(qiáng)，為電源的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的后盾 <

5、/p><p>　　關(guān)鍵詞：電路設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源組成 電源分類 晶體穩(wěn)壓管</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)步驟</p><p><b>　　2．1 設(shè)計(jì)務(wù)</b

6、></p><p><b>　　2.2 步驟</b></p><p>　　2．2．1 電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　2．2．2 電路圖安裝、調(diào)試</p><p>　　第三章 方案論證與比較</p><p>　　3．1 穩(wěn)壓電源的分類</p><p>　　3．2．1

7、穩(wěn)壓電源部分方案</p><p>　　3．2．2 三端集成穩(wěn)壓芯片 </p><p>　　3．2．3 數(shù)字顯示部分</p><p>　　第四章 可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　4．1．1 直流穩(wěn)壓電源的組成</p><p>　　4．1．2 整流電路</p><p>　　4．1．3

8、濾波電路</p><p>　　4．1．4 穩(wěn)壓電路</p><p><b>　　4．2 參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　4．3 可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源原理圖</p><p><b>　　4．4 元件的選擇</b></p><p>　　第五章 ±5V直流穩(wěn)壓電源（7

9、107工作電源）</p><p><b>　　5.1 原理簡敘</b></p><p>　　5.2 ±5V直流穩(wěn)壓電源原理電路圖</p><p><b>　　5.3 元件的選擇</b></p><p>　　第六章 晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電管</p><p>　　6.1 電路

10、原理分析</p><p><b>　　6.2 元件選擇</b></p><p>　　6.3 使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源</p><p>　　6.4 并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn) </b></p><p>　　7.1 通過實(shí)驗(yàn)獲取直流電源相關(guān)知識(shí)&l

11、t;/p><p><b>　　7.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　7.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　第八章 總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b&g

12、t;　　第一章 前 言</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。超級(jí)計(jì)算機(jī)的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算 機(jī)各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。袖

13、珍計(jì)算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護(hù)等高級(jí)功能?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。高壓電源是核輻射探測儀器中不可缺少的一部分供給核輻射探測器件(如:正比計(jì)數(shù)管、GM計(jì)數(shù)管、光電倍增管以及半導(dǎo)體探測器等)高壓配合其它儀器做能譜分析或放射性強(qiáng)度測量之用此外高壓直流電源也廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有應(yīng)用例如農(nóng)業(yè)環(huán)境靜電

14、除塵靜電噴霧殺蟲農(nóng)業(yè)物料靜電噴涂包裹農(nóng)產(chǎn)品加工中的靜電植絨、農(nóng)業(yè)生物靜電效應(yīng)研究、靜電殺菌、農(nóng)業(yè)種子靜電處理等等。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)步驟</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　制作一個(gè)帶數(shù)字顯示的可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，可采用線性穩(wěn)壓電源或者開關(guān)電源的形式。要求：</p>

15、<p>　　1. 電源用220v交流電供電。</p><p>　　2．直流輸出范圍9v到12v。</p><p>　　3. 輸出電流至少能達(dá)到500mA。</p><p>　　4. 輸出電壓波紋小于50mv。</p><p>　　5. 輸出電壓的大小可以通過數(shù)碼管顯示，顯示結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后1位（即百分位可以不準(zhǔn)），顯示結(jié)果與實(shí)際輸

16、出電壓誤差不超過5%（以萬用表測量為準(zhǔn)）。</p><p><b>　　2.2 步驟</b></p><p>　　2.2.1 電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　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

17、。</p><p>　?。?）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>　　2.2.2 電路安裝、調(diào)試</p><p>　?。?）為提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)生自行設(shè)計(jì)印刷電路板，并焊接。</p><p>　?。?）在每個(gè)模塊電路的輸入

18、端加一信號(hào)，測試輸出端信號(hào)，以驗(yàn)證每個(gè)模塊能否達(dá)到所規(guī)定的指標(biāo)。</p><p>　?。?）重點(diǎn)測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)。</p><p>　?。?）將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)</p><p>　　第三章 方案論證與比較</p><p>　　3.1 穩(wěn)壓電源的分類</p><p>　　穩(wěn)壓電源的

19、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；按電路類型分有簡單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源，等等。如此繁多的分類方式會(huì)讓我們摸不著頭腦，不知道從哪里入手。我們必須弄清楚各個(gè)類別的特點(diǎn)，才能從中選出最佳方案。</p><p>　　3.2.1 穩(wěn)壓電源部分方案</p><p&g

20、t;　　方案一：簡單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源；</p><p>　　并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好，電路簡單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大。</p><p>　　方案二：輸出可調(diào)的開關(guān)電源；</p><p>　　開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而效率

21、高，輸出功率大；且容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)繁瑣，在低輸出電壓時(shí)開關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度差，因而也不能采用此方案．</p><p>　　方案三：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源；</p><p>　　并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源正好可以避免這些缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在廣泛使用的一般都是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。而簡易串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值得限

22、制無法調(diào)節(jié)，必須對(duì)簡易穩(wěn)壓電源進(jìn)行改進(jìn)，增加一級(jí)放大電路，專門負(fù)責(zé)將輸出電壓的變化量放大后控制調(diào)整管的工作。由于整個(gè)控制過程是一個(gè)負(fù)反饋過程，所以這樣的穩(wěn)壓電源叫串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源。</p><p>　　綜合考慮效率，輸出功率，輸入輸出電壓，負(fù)載調(diào)整率，紋波系數(shù)，本設(shè)計(jì)選用方案三，要求較低，因而較易實(shí)現(xiàn).對(duì)于效率和紋波的要求可以通過仔細(xì)調(diào)整磁性元件的參數(shù)(L，Q，M等)使其工作在最佳狀態(tài)，所以我們?cè)谶x擇方案的時(shí)候

23、考慮到電路要簡單，元件要容易找，還有在電路設(shè)計(jì)的時(shí)候避免遇到某些不必要的問題，所以我們選擇了上述的方案中的第三個(gè)方案;第三個(gè)方案就能夠達(dá)到我們的要求，所以方案三我們采用了。穩(wěn)壓電路部分可以采用三極管等分立元件來實(shí)現(xiàn)，也可以采用集成三端集成穩(wěn)壓芯片。從性價(jià)比來說，采用三端集成穩(wěn)壓芯片來實(shí)現(xiàn)要好很多，現(xiàn)在的穩(wěn)壓芯片功能強(qiáng)大，且價(jià)格低廉，很適合我們此次的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3.2.2  三

24、端集成穩(wěn)壓芯片</p><p>　　方案一: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源;</p><p>　　固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接地腳GND組成，它的穩(wěn)壓值為+5V，它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波，輸出端也要接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路的穩(wěn)定性也比較好，只是采用的電容必須要漏電流要小的鉭電容，如果采用電解電容，則電容量要比其它

25、的數(shù)值要增加10倍，但是它不可以調(diào)整輸出的直流電源;所以此方案不易采用.    </p><p>　　方案二:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源;</p><p>　　LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓.不過它只能連續(xù)可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路;由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為:

26、Vo=1.25(1+RP/R).由此可見此穩(wěn)壓器的性能和穩(wěn)壓穩(wěn)定度都比上一個(gè)三端穩(wěn)壓電源要好，所以此此方案可選，此電源就選用了LM317三端穩(wěn)壓電源，也就是方案二，LM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V；輸出負(fù)載電流：1.5A；輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V；能滿足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。</p><p>　　3.2.3 數(shù)字顯示部分</p><

27、;p>　　方案一：用AT89C2051實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換</p><p>　　利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度還可以通過軟件來改變，價(jià)格也低廉。不過對(duì)軟件部分要求較高，比較難實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107</p><p>　　ICL7107是高性能，低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器，它含有七段譯碼

28、器，顯示驅(qū)動(dòng)，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，它將高性能和低成本結(jié)合在一起。由于內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，因此外圍電路十分簡單，可以很容易實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)中的電壓數(shù)字顯示功能。雖然精度相對(duì)方案一要差，不過對(duì)于本次設(shè)計(jì)的要求已經(jīng)足夠了，所以數(shù)字顯示部分采用方案二。</p><p>　　第四章  可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　4.1.1  直流穩(wěn)壓電源的組成</p><

29、;p>　　直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構(gòu)成。各個(gè)部分的功能：</p><p>　　（1）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>　　

30、（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。4）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>　　4.1.2  整流電路</p><p>　　整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流；三相半波、三相橋式全波整流等多種電路。以下主要介紹小功率電源中常用的單相橋式。為分析簡單起見

31、，我們把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。</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

32、的最大反向電壓為 (U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　4.1.3  濾波電路</p><p><b>　　一、電路的組成</b></p><p>　　交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路就是利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性, 將電容與負(fù)載RL并

33、聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。這一過程稱為濾波。單項(xiàng)橋式電容濾波電路如下圖：</p><p><b>　?。?#160; </b></p><p>　　二、電容濾波電路的特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 輸出電壓U0與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)，RLC愈大

34、4;電容器放電愈慢®U0(平均值)愈大。一般取(T為電源電壓的周期)近似估算: U0=1.2U2;(2) 流過二極管瞬時(shí)電流很大，RLC越大®U0越高,負(fù)載電流的平均值越大®整流管導(dǎo)電時(shí)間越短®iD的峰值電流越大。</p><p>　　通過以上全波整流電容濾波電路的波形圖和分析可以看出：</p><p>　?。?）并聯(lián)電容濾波后，輸出電壓直流成份（即

35、輸出電壓平均值）提高了；脈動(dòng)成份降低了（即輸出波形平滑）。</p><p>　　（2）電容放電時(shí)間常數(shù)RLC愈大，放電愈慢，輸出電壓愈高，脈動(dòng)愈小，濾波效果愈好。</p><p>　?。?）輸出電壓隨輸出電流（負(fù)載電流）增大而下降較快，輸出特性較軟。</p><p>　　（4）濾波電容愈大，濾波效果愈好，但整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間愈短，其中的電流沖擊也愈大。電容濾波電路

36、適用于輸出電壓較高,負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場合。</p><p>　　4.1.4  穩(wěn)壓電路</p><p>　　隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器.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。因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端

37、可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有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1.2V~37V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(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。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。</p>

38、<p>　　LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊,是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多:例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源(其電路的基本形式如下圖所示)。</p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算：</

39、p><p>　　Vo=1.25(1+R2/R1) </p><p>　　僅僅從公式本身看,R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而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Vo=1.25V—37V(高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等,其輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V—45V),所以R2/R1的比值范圍只能是0—28.6。其次是317穩(wěn)壓塊

40、都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流,有的資料稱為最小輸出電流,也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同,其最小穩(wěn)定工作電流也不相同,但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí),317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí),317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源,沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作

41、電流,那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象:穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。</p><p>　　要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問題,可以通過設(shè)定R1和R2阻值的大小,而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流,從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí),只要保證Vo/(R1+R2)≥1.5mA,就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為31

42、7穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流。當(dāng)然,只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作,Vo/(R1+R2)的值也可以設(shè)定為大于1.5mA的任意值。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R1≈0.83KΩ。又因?yàn)镽2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R2≈23.74KΩ。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R1≥0.83KΩ,R2≤23.74KΩ兩個(gè)不等式同時(shí)成立,才能保證

43、317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。當(dāng)然在317穩(wěn)壓塊的輸出端并聯(lián)泄流電阻R(如圖所示),也可以為317穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)定工作電流。但是,由于并聯(lián)的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化,如果要保證317穩(wěn)壓塊在輸出電壓為1.25V時(shí),其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流,則在317穩(wěn)壓塊的輸出電壓為37V時(shí),流過泄流電阻的電流就太大了,這樣不僅浪費(fèi)了電能,而且增加了317穩(wěn)壓塊的負(fù)擔(dān),不是一種妥當(dāng)?shù)霓k法。</p><p&g

44、t;　　結(jié)論：1．317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V—37V，故R2/R1的比值范圍只能是0—28.6；2. 317最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA，需要保證Vo/(R1+R2)≥1.5mA，經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R1≈0.83KΩ，電阻R1常取值 。又因?yàn)镽2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R2≈23.74KΩ。 </p><p><b>　　4.2 參數(shù)

45、計(jì)算</b></p><p>　　（1）選擇電源變壓器</p><p>　　1）確定副邊電壓U2:</p><p>　　根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=9V Uomax=12V</p><p>　　又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max（其中：（Ui-Uo）min=3V，</p

46、><p>　　(Ui-Uo)max=40V（LM317輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40）</p><p>　　∴ 15V≤Ui≤49V</p><p>　　此范圍中可任選 ：Ui=17V=Uo1；根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2可得變壓的副邊電壓： </p><p>　　2）確定變壓器副邊電流I2：</p><

47、p><b>　　∵ Io1=Io</b></p><p>　　又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=500mA則I2=1.5＊0.5A=0.75A</p><p>　　3）選擇變壓器的功率：</p><p>　　變壓器的輸出功率：Po>I2U2=11.3W</p><p>　　（

48、2）選擇整流電路中的二極管</p><p>　　∵ 變壓器的副邊電壓U2=15V</p><p>　　∴ 橋式整流電路中的二極管的反向擊穿電壓為UBR=50V>21V；最大整流電流為IF=1A>0.25A。</p><p>　?。?）濾波電路中濾波電容的選擇</p><p>　　根據(jù)輸出電流大小選擇濾波電容C的參數(shù)。輸出電壓為12

49、V，最大輸出電流為1A，則1A輸出電流對(duì)應(yīng)的負(fù)載電阻 =15Ω；根據(jù) =（3～5）T/2條件，則C1= =1300～3300uF，取2200u-3300uF可以滿足要求。</p><p>　　在這種情況下，濾波輸出電壓uo=1.2ui(有效值)。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21V</p><p>　　4.3 可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源原理圖</p>&

50、lt;p>　　D1和D2作用是：當(dāng)輸出短路時(shí)，C13上的電壓D2泄放掉，從而達(dá)到反偏保護(hù)的目的。此外，當(dāng)輸入短路時(shí)，C14等元件上儲(chǔ)存的電壓會(huì)通過D1泄放掉，用于防止內(nèi)部內(nèi)部調(diào)整管反偏。C13用以提高LM317的紋波抑制能力。C14用以改善IC的瞬態(tài)響應(yīng)。C11和C12用于輸入整流濾波。還有LM317回因溫度升高而截止，必須加散熱片。</p><p><b>　　4.4 元件的選擇</b&g

51、t;</p><p>　　由上面的參數(shù)計(jì)算可知，</p><p>　　我們選擇輸出電壓U2為15V，功率34W的變壓器整流整流電路中的二極管選用IN4001，耐壓50V，電流1A。也可由四個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的整流橋塊代替。C11選用電解電容2200UF，C12選用陶瓷電容0.1UF，C13選用電解電容4.7UF，C14選用電解電容100UF，C15選用0.1UF，DI和D2的

52、二極管選用IN4001，R14選用120Ω金屬膜電阻，R12和R11選用1KΩ多圈可調(diào)精密電位器，R13選用1KΩ粗調(diào)電位器。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，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。</p><p>　　第五章 ±5V直流穩(wěn)壓電源（7107工作電源）</p><p><

53、b>　　5.1 原理簡敘</b></p><p>　　原理與上述可調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源大同小異，我們依然采用三端集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　方案一、采用7805輸出正5V，7905輸出負(fù)5V來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　方案二、采用7805輸出正5V，并將其輸入電壓反轉(zhuǎn)器7660，從而輸出負(fù)5V。</p><p>　　5.

54、2 ±5V直流穩(wěn)壓電源原理電路如圖：</p><p>　　這個(gè)方案均可以實(shí)現(xiàn)要求，但是為了讓電路的元件在焊接的時(shí)候更加緊湊，減少焊接的元件數(shù)目，而且從成本上考慮，我們采用方案二。由于這里的5V電源是作為數(shù)字電壓表的工作電源，由于該部分電量較大（約100mA），并有測量精度的要求，所以必須保證穩(wěn)壓芯片有足夠的散熱面積，確保長期可靠工作。</p><p>　　5.3  元件

55、的選擇</p><p>　　C11選用電解電容2200UF，C12選用陶瓷電容0.1UF，C14選用電解電容100UF,C15選用0.1UF,二極管D1選用IN4001,C21和C22選用電解電容10UF。</p><p>　　第六章 晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　6.1電路原理分析</b></p><p&

56、gt;　　晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源。其中T1是調(diào)整管、D1是基準(zhǔn)穩(wěn)壓管，R1是D1的限流電阻，R2是限流電阻，R3是負(fù)載。這個(gè)穩(wěn)壓電路的輸出電壓約等于穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值（實(shí)際上要加上T1發(fā)射結(jié)電壓，一般鍺管取0.3V，硅管取0.7V）。這是由于電源在工作時(shí)，T1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，發(fā)射極電壓與基極電壓保持一致，而基極電壓被D1穩(wěn)定在一個(gè)固定值。這個(gè)電路可以看作T1將D1的穩(wěn)壓作用放大了β倍，相當(dāng)于接入一個(gè)穩(wěn)壓值為D1穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓效果為β倍D1穩(wěn)壓效果

57、的穩(wěn)壓管。電路工作原理是： </p><p>　　UI↑→UD1↑→（UT1）EC↑→（IT1）EC↑→IR2↑→UR2↑→（UT1）EC↓ </p><p>　　UI↓→UD1↓→（UT1）EC↓→（IT1）EC↓→IR2↓→UR2↓→（UT1）EC↑ </p><p><b>　　6.2 元件選擇</b></p><p&

58、gt;　　這個(gè)電路選擇元件的步驟與硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路類似，主要從下面幾個(gè)方面考慮。 </p><p>　?。?）初選調(diào)整管T1和穩(wěn)壓管D1 </p><p>　　選擇調(diào)整管T1時(shí)，主要考慮其額定電流ICM要大于輸出電流IO，以保證負(fù)載開路時(shí)調(diào)整管不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而損壞。另外，為了保證調(diào)整管有良好的調(diào)整作用，還要求β值大、漏電流小。選擇穩(wěn)壓管D1時(shí)，主要考慮其穩(wěn)定電壓與T1發(fā)射結(jié)電壓之和要

59、等于輸出電壓。 </p><p>　?。?）選定輸入電壓 </p><p>　　為保證穩(wěn)壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不超過2 UI為宜。 </p><p>　?。?）選定限流電阻R2 </p><p>　　對(duì)于并聯(lián)穩(wěn)壓電路而言，限流電阻R2是整個(gè)電路工作好壞的關(guān)鍵。R2選擇大，穩(wěn)壓效果較好，但功耗大（因?yàn)殡娮韫腜＝I2R），同

60、時(shí)要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計(jì)算方法可參考硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路元件選擇的第三步。 </p><p>　?。?）檢查電路穩(wěn)定度 </p><p>　　整個(gè)電路的穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加R1和UI，還可以選擇β值較大、漏電流較小的調(diào)整管。 </p><p>　　6.3 使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源</p>

61、;<p>　　使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源，電路最大的區(qū)別是將調(diào)整管改為符合管結(jié)構(gòu)，這樣既可以得到較大的β值，又能夠有較大的ICM。元件選擇時(shí)可采用類似的方法，但是由于這個(gè)電路的電流較大，要注意限流電阻R1選擇時(shí)除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負(fù)載斷路時(shí)燒壞限流電阻。 </p><p>　　6.4 并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)： </p&

62、gt;<p>　　·有過載自保護(hù)性能，輸出斷路時(shí)調(diào)整管不會(huì)損壞。 </p><p>　　·在負(fù)載變化小時(shí)，穩(wěn)壓性能比較好。 </p><p>　　·對(duì)瞬時(shí)變化的適應(yīng)性較好。 </p><p>　　·并聯(lián)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)： </p><p>　　·效率較低，特別是輕負(fù)載時(shí)，電能幾乎全

63、部消耗在限流電阻和調(diào)整管上。 </p><p>　　·輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很小。 </p><p>　　其實(shí)并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于串聯(lián)穩(wěn)壓電源而言，都可以通過采用一些特殊的電路實(shí)現(xiàn)。但是并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些固有的缺點(diǎn)卻很難改進(jìn)，所以現(xiàn)在普遍使用的都是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。使用注意事項(xiàng)：第一，請(qǐng)注意功率不能太大；第二，防水防塵防摔防震需要注意；第三，通電時(shí)，電壓不能太大。</p>

64、<p><b>　　第七章 實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　7.1 通過實(shí)驗(yàn)獲取直流電源相關(guān)知識(shí)</p><p>　　通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)：(1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；(2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。</p><p><b>　

65、　7.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一波形直流穩(wěn)壓電源，滿足；(1)當(dāng)輸入電壓在220V±10%時(shí)，輸出電壓從3－12V可調(diào)，輸出電流大于1A；(2)輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3，輸出內(nèi)阻小于0.1歐。</p><p><b>　　7.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　

66、(1)電源變壓器只做理論設(shè)計(jì)；(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3)完成全電路理論設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試、繪制電路圖，自制印刷板；(4)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、調(diào)試總結(jié)報(bào)告及使用說明書；(5)儀器與器材 自耦調(diào)壓器、雙蹤示波器、萬用表（模擬或數(shù)字）、交流毫伏表各一臺(tái)，自制電路板的各種工具一套及元器件若干；(6)原理與分析。</p><p>　　1、直流電源的基本工作原理：</p><p>　

67、　當(dāng)市電經(jīng)過輸入開關(guān)接通變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換成所設(shè)計(jì)的電壓后,進(jìn)入了預(yù)穩(wěn)壓電路,預(yù)穩(wěn)壓電路是對(duì)所要的輸出電壓進(jìn)行初步穩(wěn)壓,其目的是降低大功率調(diào)整管的輸入與輸出之間的管壓降，減少大功率調(diào)整管的功耗，提高直流電源的工作效率，預(yù)穩(wěn)壓電源一般由可控硅無級(jí)移相調(diào)整式用繼電器切換變壓器輸出的抽頭進(jìn)行穩(wěn)壓。經(jīng)過預(yù)穩(wěn)壓電源和濾波器①后得到的電壓基本穩(wěn)定紋波相對(duì)較小的直流電經(jīng)過在控制電路的控制的大功率調(diào)整管進(jìn)行精確快速的問頂壓后將得到穩(wěn)壓精度和性能符合標(biāo)

68、準(zhǔn)的直流電壓再經(jīng)過濾波器②進(jìn)行濾波后既得到我的所需要的輸出直流電為了得到我的所需要的輸出電壓值或穩(wěn)流電流值，我們還需要對(duì)輸出的電壓值和電流值進(jìn)行取樣檢測并將其傳送到控制/保護(hù)電路，控制/保護(hù)電路將檢測到的輸出電壓值錢和電流值與電壓/電流設(shè)定電路所設(shè)定的值進(jìn)行比較分析后驅(qū)動(dòng)預(yù)穩(wěn)壓電路和大功率調(diào)整管使直流穩(wěn)壓電源能輸出我們所設(shè)定的電壓和電流值，同時(shí)當(dāng)控制/保護(hù)電路檢測到異常的電壓或電流值等情況下將啟動(dòng)保護(hù)電路使直流電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。<

69、/p><p>　　2．穩(wěn)壓電流的性能指標(biāo)及測試方法</p><p>　　直流電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電壓（周圍與隨機(jī)漂移）及溫度系數(shù)。穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)測試電路。（1）紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示

70、波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級(jí)。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差，一般直流電源的紋波電壓VP-P≤10mV。（2）穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化。（3）電壓調(diào)整率：輸入電壓相對(duì)變化為±10%時(shí)的輸出電壓相對(duì)變化量，穩(wěn)壓系數(shù)和電壓調(diào)整率均說明輸入電壓變化對(duì)輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。（4） 輸出電阻及電流調(diào)整率 ，輸出電阻與放大

71、器的輸出電阻相同，其值為當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對(duì)值.電流調(diào)整率：輸出電流從0變到最大值時(shí)所產(chǎn)生的輸出電壓相對(duì)變化值。輸出電阻和電流調(diào)整率均說明負(fù)載電流變化對(duì)輸出電壓的影響，因此也只需測試其中之一即可。</p><p>　　3. 直流電源的基本技術(shù)參數(shù)</p><p>　　直流一般輸入電壓:AC220V±10% 50Hz±5Hz，輸出的紋

72、波與噪聲：Cv≤1mvrms CC≤5mARms 。　　</p><p><b>　　選用要點(diǎn) 　　</b></p><p>　　1） 220V和110V直流系統(tǒng)應(yīng)采用蓄電池組。48V及以下的直流系統(tǒng)，可采用蓄電池組，也可采用由220V或110V蓄電池組供電的電力用直流電源變換器(DC／DC變換器)。2）供電距離較遠(yuǎn)的輔助車間，當(dāng)需要直流電源時(shí)，宜獨(dú)立設(shè)置直流系統(tǒng)。3

73、）蓄電池組正常應(yīng)以浮充電方式運(yùn)行。4）鉛酸蓄電池組不宜設(shè)置端電池；鎘鎳堿性蓄電池組宜減少端電池的個(gè)數(shù)。 5）直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓 專供控制負(fù)荷的直流系統(tǒng)宜采用110V。專供動(dòng)力負(fù)荷的直流系統(tǒng)宜采用220V。 　　控制負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷合并供電的直流系統(tǒng)宜采用220V。 6）充電裝置 應(yīng)滿足蓄電池組的充電和浮充電要求。應(yīng)為長期連續(xù)工作制。充電裝置應(yīng)具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及限流性能。④應(yīng)具有自動(dòng)和手動(dòng)浮充電、均衡充電和穩(wěn)流、限流充電等功能。⑤充電裝置的交流

74、電源輸入宜為三相制，額定頻率為50Hz，額定電壓為380(1±10％)V。小容量充電裝置的交流電源輸入電壓可采用單相220(1±l0％)V。⑥l組蓄電池配置1套充電裝置的直流系統(tǒng)，充電裝置的交流電源宜設(shè)2個(gè)回路，運(yùn)行中l(wèi)回路工作，另1回路備用。當(dāng)工作電源故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切換到備用電源。7）蓄電池容量選擇條件 ①應(yīng)滿足全廠</p><p><b>　　第八章 總結(jié)</b>&l

75、t;/p><p>　　在此次數(shù)字顯示可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中，充分的體現(xiàn)出大學(xué)的知識(shí)是綜合性的，是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力靈活運(yùn)用個(gè)方面知識(shí)的具有挑戰(zhàn)性的課題。剛開始的時(shí)候會(huì)感覺老師給的這個(gè)課題有點(diǎn)難，但人生不就是一個(gè)不斷克服困難的過程么？在此次課程設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，比如說Protel學(xué)的不是很精只會(huì)一些皮毛而已，以及對(duì)書本上的知識(shí)掌握的不是很好。但是，我今后一定會(huì)把自己的不足之處給改正過來的

76、。剛開始會(huì)遇到很多挫折，并不是說按照原理圖焊接出來，就直接可以正常使用，在這幾日里，我經(jīng)歷了階段性成功的狂喜，測試失敗后的沮喪，陷入困境的急噪，重新投入的振作，這樣的心路歷程是非常寶貴的體會(huì)，正是有了大家的鼎立合作終于成功了。同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中互相幫助讓我深刻的體會(huì)出團(tuán)結(jié)就是力量的含義。讓我印象最深刻的就是，在校準(zhǔn)7107的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)電路居然只能校準(zhǔn)一端，如校準(zhǔn)了9V，調(diào)到12V就不準(zhǔn)了，很郁悶，調(diào)試了一天，查電路圖，理論完全沒問題

77、，虛焊和短路等問題都查過了，仍然查不出是什么問題。最后，很偶然的機(jī)會(huì)下，我把積分電路的電容由電解電容改用CCB，電路就正常了，精準(zhǔn)了。我現(xiàn)在才明白，單有理論還不夠</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 何立民編著 . MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)--------系統(tǒng)配置與接口技術(shù), 北京航空航天大學(xué)出版社, 1991.<

78、/p><p>　　[2] 王樹勛,潘承武編著. MCS—51單片微型計(jì)算機(jī)原理與開發(fā). 機(jī)械出版社,1990.</p><p>　　[3] 萬嘉若. <<電子線路基礎(chǔ)>>華東師范大學(xué)物理系,林康運(yùn)等編著,高等教育出版社,1986年3月.</p><p>　　[4] 康華光主編. <<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室

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