課程設(shè)計---制作一個集成穩(wěn)壓可調(diào)電源與二極管在線檢測裝置

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課程設(shè)計是設(shè)計制作一個集成穩(wěn)壓可調(diào)電源與二極管在線檢測裝置，設(shè)計直流穩(wěn)壓可調(diào)電源的目的是為二極管在線檢測裝置供電。</p><p>　　通常，很多參考書上都有類似的電路設(shè)計圖，在我們需要用時常常面臨一個選擇困難的問題，而且在選擇完成之后，具體的制作過程中總是有很多問題，而參考書上又沒有具體的解決辦法。另

2、外，大多電路圖所給的實物結(jié)果都是理想情況下的，和實際運(yùn)用中總會有所不同，為了給具體設(shè)計制作做出一個參考，特作此課程設(shè)計，以期在運(yùn)用會有所幫助。</p><p>　　集成穩(wěn)壓可調(diào)電源的運(yùn)用非常廣泛，本次課程設(shè)計把重點(diǎn)放在電路的設(shè)計、制作和調(diào)試上。在電路運(yùn)用日趨廣泛的情況下，獨(dú)立運(yùn)用一個集成電路中的某一部分的元件逐漸減少，因此本設(shè)計的主要在于橋式整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路的運(yùn)用和選擇上，再設(shè)計和運(yùn)用的過程中有著一定

3、的局限性。本課程設(shè)計中為了能夠使所用的元件參數(shù)有根有據(jù)，有相應(yīng)的計算公式代入進(jìn)行理想計算。也有一部分是從參考書目得來。本課程實際的目的是給具體的設(shè)計制作調(diào)試提供一個參考，共同進(jìn)行討論。</p><p>　　二極管在電子電路中有著十分廣泛的應(yīng)用，用萬用表在線檢測二極管時往往受到電路中線圈、電容等儲能元器件的影響，不容易判斷二極管的好壞。本設(shè)計采用方波信號來檢測二極管，避免電路中儲能元器件對檢測結(jié)果的影響。其電路簡單

4、，使用方便，具有較高的使用價值。</p><p>　　本次課程設(shè)計在設(shè)計和制作時以《電路》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《常用電子元件手冊》、《實用電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計和調(diào)試》等課程知識為基礎(chǔ)。為方便討論參考，設(shè)計當(dāng)中不乏簡單通俗易懂，是一個很簡單的電路。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計目的、任務(wù)及要求<

5、/p><p>　　1.1設(shè)計目的………………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)及要求………………………………………………………………… 1</p><p>　　第二 章電路設(shè)計原理分析</p><p>　　2.1總體原理框圖…………………………………………………………………… 1<

6、;/p><p>　　2.2各具體電路設(shè)計分析…………………………………………………………… 2</p><p>　　2.3整體總電路分析………………………………………………………………… 7</p><p>　　第三 章設(shè)計制作與調(diào)試</p><p>　　3.1材料清單………………………………………………………………………… 10&l

7、t;/p><p>　　3.2制作與調(diào)試……………………………………………………………………… 12</p><p>　　第四章 小結(jié) …………………………………………………………………………… 13</p><p>　　第五章 心得體會 ……………………………………………………………………… 13</p><p>　　第六章 參考文獻(xiàn)

8、資料 ………………………………………………………………… 14</p><p>　　第一章     設(shè)計目的、任務(wù)及要求</p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把220V交流電變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。橋式整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?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

9、主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電。</p><p>　　二極管在線檢測裝置電路由可調(diào)方波振蕩器和輸出顯示電路等部分組成。為了避免被測二極管周圍電路對檢測結(jié)果的影響，本電路采用方波信號的檢測方式，檢測裝置的測試輸出端輸出一個能夠使二極管正向?qū)ǖ姆讲ㄐ盘?。三極管等元器件組成一個多諧振蕩器。</p><p><b>　

10、　1.1 設(shè)計目的</b></p><p>　　1．學(xué)習(xí)基本理論在實踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。</p><p>　　2．學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方法。</p><p>　　3.學(xué)會二極管在線測試裝置的設(shè)計方法和指標(biāo)檢測方法。</p><p>　　4．培養(yǎng)

11、實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p>　　1.2 設(shè)計任務(wù)及要求</p><p>　　設(shè)計一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源，輸出電壓在0.1---6.5V之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1A。要求制作產(chǎn)品并調(diào)試</p><p>　　設(shè)計一個二極管在線檢測裝置在線檢測二極管的好壞。要求制作產(chǎn)品并檢測。</p><p>　　第

12、二章 電路設(shè)計原理</p><p>　　2.1 總體原理框圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計指標(biāo)要求，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路和指示電路等組成。原理方框如下圖 2.1.1所示。</p><p>　　圖2.1.1直流穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)方框圖</p><p>　　二極管在線檢測電路由可調(diào)方波振蕩器和輸出顯示電路等部分組成

13、。原理方框圖如下圖2.1.2所示。</p><p>　　2.2 各具體電路設(shè)計分析</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖2.2.1所示。 U1 U2 U3 U4</p>&

14、lt;p>　　0 t 0 t 0 t 0 t</p><p>　　圖2.2.1 直流穩(wěn)壓電源基本框架圖</p><p>　　變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。</p><p><b>　　整流電路</b></p>

15、;<p>　　將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。</p><p>　　圖2.2.2全波整流濾波</p><p>　　圖2.2.3橋式整流濾波</p><p>　　濾波電路如圖2.2.4所示：</p><p>　　圖2.

16、2.4濾波電路</p><p>　　各濾波電容C滿足RL-C＝（3~5）T/2，其中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載。</p><p>　　等效電路如下圖2.2.5</p><p>　　圖2.2.5等效電路圖</p><p>　　在穩(wěn)壓電源中一般用四個二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動的直流電壓

17、u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。U4與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為：</p><p>　　U4=(1.1~1.2)*U2 (2-2-1)</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器:三端可調(diào)穩(wěn)壓器因具有穩(wěn)定度高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。最大輸出電流1.5A以下三端可調(diào)穩(wěn)壓器，正電壓輸出的國產(chǎn)型號

18、為CW117、CW217、CW317,他們的輸出電壓均為1.2~37V,最大輸出電流IoM用后綴加以區(qū)別，標(biāo)L為0.1A，M為0.5A,不標(biāo)字母為1.5A。</p><p>　　圖2.2.6為 LM317實物圖</p><p><b>　　圖2.2.6</b></p><p>　　負(fù)電壓三端輸出可調(diào)穩(wěn)壓器國產(chǎn)型號CW137、CW237、CW33

19、7,他們的輸出電壓均為-1.2~-37V。輸出電壓為負(fù)電壓，出引腳排列不同外，其他的字母、數(shù)字的含義及相對的參數(shù)與輸出正電壓三端可調(diào)穩(wěn)壓器相同。</p><p>　　大電流輸出可調(diào)穩(wěn)壓器輸出正電壓有：（1）W150、W250、W350，他們的輸出電壓為1.2~33V，最大輸出電流 =3A, =0.02%/V,結(jié)溫分別為-55~+150°C、-285~+150°C、0~+125°C。

20、（2）W138、W238、W338， =1.2~32V、 =5A， =0.02%/V。(3)CW196、CW396， =1.25~15V， =10A， =0.005%/V。輸出負(fù)電壓的為W133、W333輸出電壓均為-1.2~-37V， =3A， =0.01%/V。結(jié)溫分別為-55~+150°C/0~+125°C。</p><p>　　三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路以LM317為例進(jìn)行介

21、紹：</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)整端（ADJ）間的 是固定不變的，LM317為+1.2V。調(diào)整端的電流十分穩(wěn)定且很小（ =50uA），故</p><p>　　=1.2(1+ )V (2-2-2)</p><p>　　為保證三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器可靠穩(wěn)壓，要求輸出電流不能小于最小負(fù)載電流。LM117、LM217、LM317的 =3.5mA。LM117

22、、LM217、LM317的 =2.5mA。LM196、LM396的 =10mA。</p><p>　　圖中跨接在輸出端與調(diào)整端之間，為保證負(fù)載開路時 >，的最大值為</p><p>　　= / (2-2-3)</p><p>　　本電路中取 =5mA， =1.2/5mA=240Ω。 用下式求得</p><p>　　>= W

23、 (2-2-4) </p><p>　　本例中， >=0.006W選1/4W、240Ω金屬膜電阻。要求最大輸出電壓為37V，根據(jù)以上式求得 =7160Ω，取標(biāo)稱值6.8KΩ。</p><p>　　額定功率由下式估算，并取標(biāo)稱值</p><p>　　>= (2-2-5) </p><p>　　為輸入端濾波電容

24、，可抵消電路的電感效應(yīng)和濾波輸入線竄入的干擾脈沖。一般取0.33uF瓷介電容。 是為減小 兩端紋波電壓而設(shè)置的，一般取10uF。是消振電容，防止輸出端負(fù)載程電容性時可能出現(xiàn)的阻尼振蕩。根據(jù)經(jīng)驗一般取1 uF，本例中選 1 uF、50V的電解電容。 </p><p>　　圖2.2.7 LM317穩(wěn)壓電路</p><p>　　三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317型要求輸入電壓范圍為28~40V，輸入輸出

25、電壓差應(yīng)不小于3V，圖2.2.7所示電路，要求輸入電壓為40V。LM196/396輸入輸出電壓差應(yīng)不少于2.1V。</p><p><b>　　顯示組件</b></p><p>　　在LM317輸出端并聯(lián)一發(fā)光顯示電路，如圖2-6所示，為避免發(fā)光二極管燒壞，串聯(lián)一200Ω的電阻，以保證發(fā)光二極管正常發(fā)光。如圖2-2-8所示</p><p>&l

26、t;b>　　圖2.2.8</b></p><p>　　2.3整體總電路分析</p><p>　　220v交流電經(jīng)變壓器變?yōu)檩^小電壓U2，因為設(shè)計要求輸出端U0為1.25~37連續(xù)可調(diào)，且LM317輸入與輸出不得相差3V，則LM317的輸入Ui=40V，又有公式Ui=(1.1~1.2)*Ui。則變壓器選擇32~36V。U2經(jīng)橋式整流電路后，整流電路將交流電壓U1變換成脈動的

27、直流電壓。再經(jīng)濾波電路C1、C2濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U2，如圖2-9所示， ，C2為輸入端濾波電容，可抵消電路的電感效應(yīng)和濾波輸入線竄入的干擾脈沖，C3是為減小兩端紋波電壓而設(shè)置的，VD1、VD2為保護(hù)二極管，防止反向電壓擊穿穩(wěn)壓器。發(fā)光二極管顯示電路正常工作的作用，通過公式可知</p><p>　　=1.2(1+ )V （2-2-6）</p><p>　　當(dāng)調(diào)節(jié)R2

28、的阻值可以調(diào)整LM317兩端的輸出電壓的大小，可實現(xiàn)1.25~37V連續(xù)可調(diào)。當(dāng)調(diào)節(jié)R2的阻值時由于發(fā)光二極管兩端的電壓改變，發(fā)光二極管得亮度也在改變，R2阻值越大，電壓越大，發(fā)光二極管越亮。整體設(shè)計圖如圖2.2.9所示：</p><p>　　圖2.2.9電路整體設(shè)計圖</p><p><b>　　二極管在線檢測電路</b></p><p>　

29、　9014型號三極管相關(guān)參數(shù)：</p><p>　　集電極最大耗散功率PCM=0.4W(Tamb=25℃)</p><p>　　集電極最大允許電流ICM=0.1A</p><p>　　集電極基極擊穿電壓BVCBO=50V</p><p>　　集電極發(fā)射極擊穿電壓BVCEO=45V</p><p>　　發(fā)射極基極擊穿電壓

30、BVEBO=5V</p><p>　　集電極發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA)</p><p>　　基極發(fā)射極飽和壓降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)</p><p>　　特征頻率fT=150MHz</p><p>　　主要用途：作為低頻、低噪聲前置放大，應(yīng)用于電話機(jī)、V

31、CD、DVD、電動玩具等電子產(chǎn)品（與C9015互補(bǔ)）。</p><p>　　該電路由可調(diào)方波振蕩器電路和輸出顯示電路等部分組成，其中可調(diào)方波振蕩器電路圖如圖2.2.10所示：</p><p><b>　　圖2.2.10</b></p><p>　　圖中三極管等元器件組成一個多諧振蕩器，輸出的振蕩信號經(jīng)電位器控制幅度。</p>&l

32、t;p>　　輸出顯示電路如圖2.2.11所示：</p><p><b>　　圖2.2.11</b></p><p>　　輸出振蕩信號經(jīng)由圖2.2.11中三極管組成的射極輸出器送至被測二極管，由發(fā)光二極管LED顯示檢測結(jié)果。</p><p>　　二極管在線檢測裝置整體設(shè)計如圖2.2.12：</p><p><b

33、>　　圖2.2.12</b></p><p>　　第三章設(shè)計制作與調(diào)試</p><p><b>　　3.1材料清單</b></p><p>　　1.直流穩(wěn)壓可調(diào)電源材料清單：</p><p>　?、僮儔浩鳎鹤儔浩鞯墓δ苁菍?20V的交流電變換成整流電路所需要的低壓交流電。</p><

34、p>　?、谡麟娐罚赫麟娐肥抢枚O管的單向?qū)щ娞匦?，將變壓器的次級電壓變換成單向直流。</p><p>　?、蹫V波電路：濾波電路的作用是平波，將波動直流變換成比較平滑的直流。</p><p>　?、芊€(wěn)壓電路：濾波電路的輸出電壓還是有一定的波動，對要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓電路的輸出電壓幾乎就是恒定電壓。</p><p><b>　

35、　元件選擇</b></p><p>　　①LM317集成塊一塊；</p><p>　　②220V變12V的變壓器一個，電源線一根，螺絲螺母各一個，輸出導(dǎo)線兩根；</p><p>　?、?.33uf的瓷介電容一個，1000uf的電解電容一個，1uF的電解電容一個，10uf的電解電容一個；</p><p>　?、躀N4007型號的二極

36、管；</p><p>　?、蓦娮鑂1不超過240Ω，這里取240Ω，RW取6.8KΩ的電位器可以滿足輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；R2取240Ω可保證發(fā)光二極管正常發(fā)光；</p><p>　?、撄S色發(fā)光二極管一個。</p><p><b>　　材料清單表一所示：</b></p><p><b>　　表一 元器件清單<

37、;/b></p><p>　　2．二極管在線檢測裝置材料清單</p><p>　　可調(diào)方波振蕩器：輸出幅度可調(diào)的振蕩信號。</p><p>　　輸出顯示電路：發(fā)光二極管LED顯示檢測結(jié)果。</p><p><b>　　元件選擇：</b></p><p>　　9014型號的三極管三個；<

38、/p><p>　　0.01uF的電解電容兩個；</p><p>　　100Ω電阻一個，1KΩ電阻兩個，10KΩ電阻三個；</p><p>　　IN4148型號二極管兩個：</p><p>　　紅色發(fā)光二極管LED一個；</p><p>　　0-1KΩ電位器一個；</p><p><b>　

39、　開關(guān)一個。</b></p><p><b>　　材料清單表二所示：</b></p><p><b>　　表二 元器件清單</b></p><p><b>　　3.2 制作與調(diào)試</b></p><p>　　在材料準(zhǔn)備好后，著手實物的制作，首先將要用到的工具準(zhǔn)備好

40、，而且要用萬用表確定變壓器的輸入與輸出端，在插好電烙鐵，給電烙鐵涂上錫防止其氧化而不能正常使用，然后查看電路板，心里找準(zhǔn)元件的分布，將變壓器用螺絲固定在電路板上，再將4個IN4007二極管用烙鐵烙在電路板上，根據(jù)電路圖找準(zhǔn)變壓器出線的連接點(diǎn)，在將四個IN4007連成正方形，再將電容，LM317，電阻，二極管依次烙在電路板上，再用電烙鐵拉錫，連接好所有的電路元件，在連接時注意元件的分布布局合理性，注意不要短接電路。</p>

41、<p>　　實物制作完成后，插上電源，指示燈亮，用萬用表測得輸出的電壓為5.24V，調(diào)節(jié)滑動變阻器，輸出電壓在0.1V-6.5V內(nèi)可調(diào)。</p><p>　　二極管在線裝置制作完成后，在測試時，將電路的兩個測試端分別連接被測二極管的兩個引腳，然后再將兩個測試端交換測量一次，如果兩次測量中發(fā)光二極管都點(diǎn)亮或都不亮，則表示被測二極管短路或開路；如果發(fā)光二極管在一次測量中發(fā)光，而在另一次測量中不發(fā)光，則被測二

42、極管正常。</p><p><b>　　第四章 小結(jié)</b></p><p>　　本課程設(shè)計的目的是要求設(shè)計一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源和能夠在線檢測二極管好壞的裝置，其中可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出電壓在0---12V之間連續(xù)可調(diào)，輸出最大電流可達(dá)1A，實物經(jīng)調(diào)試后只能在0.1~~6.5V間連續(xù)可調(diào)，問題可能出在選用的電容2200uF過大，而且在插電源時1000uF的電容

43、會發(fā)熱發(fā)臭，其最大耐壓為16V，在器材選擇上出現(xiàn)了問題，制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入0.1-6.5v，最大電流可達(dá)1A,滿足完成課程設(shè)計的要求。</p><p>　　制作的二極管在線檢測裝置在調(diào)試過程中正常工作，將電路的兩個測試端分別連接被測二極管的兩個引腳，然后再將兩個測試端交換測量一次，如果兩次測量中發(fā)光二極管都點(diǎn)亮或都不亮，則表示被測二極管短路或開路；如果發(fā)光二極管在一次測量中發(fā)光，而在另一次測量中不發(fā)光，則

44、被測二極管正常。</p><p><b>　　第五章 心得體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我獲得了很多，首先我明白了對以前所學(xué)過的理論知識并沒有很好的理解，感覺還很生疏。直流穩(wěn)壓電源組成部分的電路理論知識學(xué)過，但在設(shè)計時并不能及時反映過來，而是通過重看教材才理解；而對于集成芯片LM317的使用，引腳不太清楚，接錯了兩次之多。這些讓我切身感覺到我對曾

45、學(xué)過的東西根本沒有很好的理解，不能很好的運(yùn)用到實踐中。</p><p>　　在直流穩(wěn)壓可調(diào)電源的設(shè)計過程中，從參照參考書設(shè)計電路到完成實物，我遇到了許多問題，但也學(xué)到了許多東西，知道選材料時應(yīng)注意電容的最大耐壓，知道LM317的使用及其引腳的正確接法，這遠(yuǎn)比理論學(xué)習(xí)獲得的要多要實際。</p><p>　　集成可調(diào)穩(wěn)壓源在實際中有很廣泛的應(yīng)用，它可以用在充電照明設(shè)備的充電器，手機(jī)等電子產(chǎn)品中

46、，達(dá)到把交流電轉(zhuǎn)變成比較穩(wěn)定的直流電降低電壓的目的從而滿足人們的日常運(yùn)用。完成集成可調(diào)穩(wěn)壓電源實物后我可以將它用于實際生活中，這樣我們的設(shè)計實物在現(xiàn)實生活中便可以用到。</p><p>　　在二極管在線檢測裝置的設(shè)計過程中，我也遇到了許多困難，譬如發(fā)光二極管的接法等。通過本次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多，也鍛煉了自己的動手能力。在整個課程設(shè)計過程中，我意識到了自己有很多不足之處，很多地方都需要學(xué)習(xí)改進(jìn)。學(xué)習(xí)理論知識的同

47、時，必須重視自己的實踐，這樣才能更好的將所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實踐中。</p><p>　　二極管在線檢測裝置，有效地避免了被測二極管周圍電路對二極管檢測結(jié)果的影響，電路簡單，實用性強(qiáng)。</p><p>　　第六章 參考文獻(xiàn)資料</p><p>　　[1] 肖景和、趙健. 《初學(xué)無線電——電子電路分析》.人民郵電出版社</p><p>　　[2