设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路

数字电子技术课程设计报告 第 1 页 钦钦 州州 学学 院院 数字电子技术课程设计报告数字电子技术课程设计报告 课题名称：课题名称：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路 院院 系系 物理与电子科学学院 专专 业业 电子信息工程 学学 生生 班班 级级 电信本 121 姓姓 名名 梁 * 指导教师姓名指导教师姓名 梁韶华、 梁维源、朱剑锋 2015 年 7 月 数字电子技术课程设计报告 第 2 页 模拟电子技术课程设计任务书模拟电子技术课程设计任务书 设计题目：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路 设 计 任 务 设计任务和要求 输出直流电压 1.510V 可调； 输出电流 IOm=300mA；（有电流扩展功能） 稳压系数 Sr0.05； 具有过流保护功能。 设 计 要 求 1.调研、查找并收集资料。 2.总体设计。 3.硬件设计:：用 A4 纸画出硬件的接线图。 4.撰写设计说明书（字数约 2500 字左右） 。 5.参考资料目录 数字电子技术课程设计报告 第 3 页 目目 录录 摘要 前言 第一章 设计任务与方案 第二章 设计电路图 第三章 原件及其介绍 第四章 设计原理及参数计算 第五章 实验仿真结果 第六章 实验结果及其分析 第七章 实验结论及其体会 附表 元件清单 数字电子技术课程设计报告 第 4 页 摘摘 要要 随着生活的各式各样，我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝 大多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对 电源的性能和参数要求也不同。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基 于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集 成稳压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调直流稳压正电源：先是经过家用交流 电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压 U1，然后 U1经过一个桥堆进行整流 在桥堆的输出端加两个电容 C1、C2进行滤波，滤波后再通过 LM317（具体参数 参照手册）输出300mA 的电流。在 LM317 的输出端加一个电阻 R2，调整端加一 个电位器 RP1，这样输出的电压就可以在 1.510V 范围内可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试， 经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型两路输出直流 稳压输出正电源电路。 关键词：两路 固定 可调 直流稳压电源 前前 言言 随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。 我们做为 21 世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学会，更应该将其 应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。电子课程设计是 电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收 了所学的知识。 在电子市场，各种各样的串联稳压电源琳琅满目，但大多数成本都不低， 基于成本考虑，我们可以应用所学的知识自己设计一个简单的电路。大部分电 压都是正电源，而人们的需求也日益丰富，所以直流稳压负电源也越来越多。 尤其是在学校，我们所用的许多电源都是自己学校设计的，电压大概在 120 之间可调。 虽然现在的电源很普遍，技术也很成熟，但其中的电路设计分析的思路仍 值得我们去学习和研究。又因为其简单、易做、易设计。对材料无特别要求的 特点。使得直流稳压电源的设计能广泛应用与课程设计中。 数字电子技术课程设计报告 第 5 页 第一章第一章 设计任务与设计方案设计任务与设计方案 设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路 一、设计任务与要求一、设计任务与要求 （1）输出直流电压 1.510V 可调； （2）输出电流 IOm=300mA； （3）稳压系数 Sr0.05； （4）具有过流保护功能 二、方案设计与论证二、方案设计与论证 直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是：输出电压的 幅值稳定、平滑、变换频率高、负载能力强、温度稳定性好。 （1）整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 a、半波整流：其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路。 U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b、桥式整流：然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压 器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压 器利用率高、脉动小、见笑了输出电压的脉动等优点，因此在次设计中我选用 单相桥式整流电路。 （2）滤波电路：经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直 流电源，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量， 才能获得比较平滑的直流分量，使之波形变得平滑，接近理想的的直流电源。 所以可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电 容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 （3）稳压电路：由于滤波后的直流电压 Ui 受电网电压的波动和负载电流变化 的影响（T 的影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负 载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。 如图就是由桥堆和电容组成的整流滤波电路 数字电子技术课程设计报告 第 6 页 当交流电电流流过桥堆时，负方向的电流改变方向，以正方向的形式从桥 堆中流出，从而形成如图中的绿色部分的电流。当这种电流经过电容的滤波效 果就形成了较为平滑的直流电流。 第二章第二章 设计电路图设计电路图 设计的实验的路设计的实验的路 第三章第三章 元件及其介绍元件及其介绍 （1 1）变压器：）变压器： 变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合 一起。当一交流电 (具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈 中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及 磁交链之程度。 一般指连接交流电源的线圈称之为一次线圈;而跨于此线圈的电压称之 为一次电压.。在二次线圈的 感应电压可能大于或小于一次电压，是由 一次线圈与二次线圈间的 匝数比所决定的。因此，变压器区分为升压与 降压变压器两种。 在此次实验中我们采用降压变压器，目的是将 220V 交流电降到我们所需的 的范围。 （2 2）二极管：）二极管： 型号型号 1N40071N4007 4 个二极管组成整流电路，调整电流方向。在实验中，我们的设计的是直流 电源，所以我们需对降压产生的交流进行整流。 （3 3）三端稳压器：）三端稳压器： 型号型号 LM317TLM317T 三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压 器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同， 均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出 端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广 泛应用。 数字电子技术课程设计报告 第 7 页 （4 4）电容：）电容： 1 1 个个 0.1uF0.1uF 1 1 个个 10uF10uF 1 1 个个 470uF470uF 1 1 个个 2200uF2200uF （5 5）电阻：）电阻： 1 1 个个 220220 1 1 个个 10k10k 电位器电位器 5k5k （6 6）二极管：）二极管：2 2 个个 41484148 （7 7）电源指示灯：）电源指示灯：1 1 个个 LED_REDLED_RED 第四章第四章 设计原理及参数计算设计原理及参数计算 一、电路工作原理一、电路工作原理 当 220 交流电经变压器产生低压交流电时，电流信号经过电桥整流时产生 单向脉动电压，然后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电 压，最后输出范围为 1.510V 的电压。 二、元件参数的计算二、元件参数的计算 电容 C1用于抵消长线传输而引起的电感，其容量可选择在 1uF 以下，故选 择 C1为 0.1uF 的电容；电容 C2的选择，因为 C2为滤波电容，从理论上来讲， 滤波电容越大，放电过程越慢， ，平均值越高，故选择 C2为 2200uF 的电容。电 容 C3改善负载的瞬态响应，以减小输出电压中的纹波，故选择 C3=10uF 的电容。 C4使输出电压平滑稳定，故选择 C4=470uF 的电容。 LM317 三端可调双电源稳压电路，正输出电压是可调的。电路中的 VREF=V31(或 V21)=1.2V，R2=(120240),为保证空载情况下输出电压稳定，故 选择 220。选择 RP1为 5k，使电压在 1.510V 之间可调。 第五章第五章 实验仿真结果实验仿真结果 用 Proteus 仿真软件对设计的直流稳压电源进行仿真。 第六章第六章 实验结果及分析实验结果及分析 实验焊接、调试及实验结果分析实验焊接、调试及实验结果分析 按照画好的电路图，把元器件放在 PCB 板上进行排版，然后按照元器件从 低到高进行焊接。不能靠板上的线路连接的，用到导线连好，完成一个完整的 数字电子技术课程设计报告 第 8 页 电路。然后在实验室进行调试。 在接入输入信号好，用万用表测量输出数值其结果如下： 输入电压 U=220V f=50Hz 电位器 RP1() 05000 输出电压（V） 1.2614.70 在此次设计任务中虽然实验结果与理想结果有一定的误差，但是还是满足 设计任务。在现实生活中，精准的直流电源不可能这么简单，要是实现更加接 近理想的情况这需要更多的器件，通过复杂的电路来实现。 第七章第七章 实验结论及体会实验结论及体会 结论与心得结论与心得 在上了模拟电子技术基础课程之后，我发现了许多的问题。发现自己 对模拟电子这门课还存在很多的不足之处，理论知识的理解不是很深。通过对 该电路的设计、调试，使我学会运用了用选择器整流二极管、滤波器、滤波电 容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 然而在调试过程我们没有充分的考虑输入电压达不到要求，从而导致调试 结果与理论只有一定差距。盲目地从电路中找错误，浪费许多时间。这使我懂 得要如何分析错误来源，使我更加快速而精准的找出错误所在的地方。以后要 自己更加细心。 在这次课设中充分锻炼了自己的动手能力，熟练掌握了焊接技术。学会了 如何查找资料是自己的设计达到合理的要求，