精密可调高压电源

1、学 号 2009151722 密 级 哈尔滨工程大学本科生毕业论文精密可调高压电源的制作 院（系）名称：专业名称：学生姓名：指导教师： 讲师哈尔滨工程大学2013年6月学 号 2009151722密 级 精密可调高压电源的制作The Manufacture of Accurate Adjustable High Voltage Power Supply学 生 姓 名：所 在 学 院：所 在 专 业指 导 教 师：职 称： 所 在 单 位：论文提交日期：2013年6月 18日论文答辩日期：2013年6月 23日学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学本科生毕业论文摘 要能够稳定工作的高压电源是

2、辐射探测器能够正常工作的一个必要条件。通常的探测器都需要一个或几个高压电源来提供偏压，从而形成探测器的阴阳极，实现自由电荷的漂移和倍增。实验室的高压产生模块有四条接线，分别是：接地线、输出线、24V直流电压输入线、0-4V直流电压输入线。本工作通过制作简单的稳定可调的低压电源为高压模块提供24V直流电压输入和0-4V直流电压输入实现具有可变的高压输出。本设计的首要任务是应用National Instruments中的Circuit Design Suite 12.0下的Multisim 12.0在电脑上模拟设计0-4V可调的低压电源电路。电路需要一个24V的直流电源，同时为高压模块提供24V的

3、输入电压。设计过程中，用到一个核心的电子元件LM317K，它能与其他的电阻以及滑动变阻器结合将24V直流输入转变为有一定关系的直流输出，并由滑动变阻器的可调性达到输出电压的连续变化。其最小的输出电压为1.25V，所以还要在电路设计中植入一个提供负压的电路部分，使得输出能够相抵降到0V左右。这个负压的电路部分需要另一个有稳定的负电压输入LM337芯片。因此还需要用手机充电器提供一个-5V的电压给LM337芯片。LM317芯片输出后面应该接一个二极管来保护芯片。最后的输出电压两侧接10K欧姆的电阻以及0.1微发的电容。然后再将相同的电路扩充为四路的独立输出。电路设计完毕后，需要四个三位半的显示仪表

4、和若干开关。这些外设的东西需要放置在开口的塑料外壳上。最终将显示仪表安装在塑料壳子上。在将所以外设元件连线后，通电并测试整个模块的性能结果是可以满足稳定可调的要求的，输出范围也能满足预期要求。关键词：电路原理图；焊接电路板；LM317K芯片。ABSTRACTA stable high voltage power supply is an essential condition for a radiation detector to be in normal operation. The detectors usually need one or a few high voltage power

5、 supplies to provide bias voltage, forming the positive and the negative polarity, thus realizing the drift and multiplication of free charge. There are four wires in the high voltage generating module of the lab, which are grounding line, output line, 24 V dc voltage input line and 0-4 V dc voltage

6、 input line. Via making low voltage power supply which is simple, stable and adjustable, this work provides high voltage module with 24 V dc voltage input and 0-4 V voltage input. In this way, alterable high voltage output is realized.By applying Multisim Suite 12.0 in the Circuit Design Suited 12.0

7、 of National Instruments, the priority of this work is to create a simulation design of 0-4 V adjustable low voltage circuit on computer. The circuit needs a 24 V dc power supply to provide a 24 V inputting voltage for the high voltage module. In the designing process, the core electronic components

8、 LM317K can transfer 24 V dc input to relative dc output when combined with other resistance and sliding rheostat. Thanks to the adjustability of sliding rheostat, it is achievable for the output voltage to make continuous variation. However, giving the minimum output voltage being 1.25 V, it is nec

9、essary to implant a negative voltage in the circuit, thus allowing the output to offset voltage to 0 V or so. The negative voltage part in the circuit needs another LM337 chip owning a stable negative voltage input. Therefore, an ordinary cell phone charger can be used here to provide a -5 V voltage

10、 for LM337 chip, behind the output of which should connect a diode to protect it. On each side of the final output voltage should 10 k ohms resistance and 0.1 micro capacitance be connected. Then expand the identical circuit to four independent output circuits. When the circuit design has been compl

11、eted, four display instrument and a number of the switches are needed, which, together with an indicating instrument should be installed on a ringent plastic shell. After all the components are connected, power on and testify the performance of the whole module to find the results are able to meet t

12、he demands of being stable and adjustable and meanwhile the outputting scope can also satisfy the expectation. Key words：Schematics ;Welding circuit board;LM317K chip.目 录第1章 绪论11.1 课题背景11.2 可调高压电源的现状11.3 高压电源的用途21.4 本课题的内容3第2章 电路原理图的设计42.1 LM317K芯片的介绍42.2 负压部分的设计52.3 数字显示仪表供压部分的设计92.4 最终电路图102.5 本章小

13、结11第3章 电路板的焊接组装133.1 元器件的购置133.2 电路板的焊接143.3 本章小结20第4章 塑料外壳的设计及连线224.1 前面板的设计224.2 后面板的设计234.3 连线244.4 本章小结25第5章 调试运行265.1 运行测试265.2 本章小结28结 论29参考文献30致 谢31第1章 绪论1.1 课题背景高压电源，又名高压发生器，一般是指输出电压在五千伏特以上的电源，一般高压电源的输出电压可达几万伏，甚至高达几十万伏特或更高 1。高压电源一般泛指直流高压电源，直流高压电源又有线性调整高压电源和开关型调整高压电源两种。其技术发展方向主要有两个，一是提高电源功率，即

14、高电压、高电流；二是缩小电源体积，即高电压，小体积,缩小电源的体积主要是提高电源的开关频率。高功率电源，往往体积较大，而小体积电源，往往电流较小，功率较低。除此之外，高转换效率，高负载，高精度，低纹波，也是高压电源设计者的研究方向。1.2 可调高压电源的现状可调直流电源是将工频电网电能转变成特种形式的高压电源的一种电子仪器设备，可调直流电源按输出电压极性可分为正极性和负极性两种。可调直流稳压电源已经广泛应用于各行各业，农业领域也有应用，例如农业环境静电除尘，静电喷雾杀虫，农业物料静电喷涂包裹，农产品加工中的静电植绒、农业生物静电效应研究、静电杀菌、农业种子静电处理等等2。可调直流稳压电源是采用

15、当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制 。可调直流电源是将工频电网电能转变成特种形式的高压电源的一种电子仪器设备，可调直

16、流电源按输出电压极性可分为正极性和负极性两种。可调直流稳压电源已经广泛应用于各行各业，农业领域也有应用，例如农业环境静电除尘，静电喷雾杀虫，农业物料静电喷涂包裹，农产品加工中的静电植绒、农业生物静电效应研究、静电杀菌、农业种子静电处理等等。随着农业科学技术的不断发展进步，农业科学研究和农业工程应用实践对高压静电电源的需求逐年增多，对其精度、性能、规格、品种、类型、体积、智能化操作等方面都提出了许多新的要求，现有的高压直流电源已经不能满足农业领域中的许多需要，研究和开发适合农业领域要求的多种新型高压直流稳压电源已经成为一种客观需求，而且其社会效益和经济效益都比较显著，市场前景比较光明。可调直流电

17、源一般由下面四部分组成：电源变压器。电网提供的交流电一般为220V（或380V）。而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将近电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的副边电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。 整流电路。整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。 滤波器。滤波器由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时

18、，滤波器出直流电压的幅值也将随之而变化，在要求比较高的电子设备中，这种情况是不符合要求的。 稳压电路。稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。1.3 高压电源的用途高压电源用途很多，主要包括了X光机高压电源，激光高压电源，光谱分析高压电源，无损探伤高压电源，半导体制造设备高压电源，毛细管电泳高压电源，无损检测高压电源，半导体技术中的粒子注入高压电源、物理汽相沉积高压电源(PVD),纳米光刻高压电源，用于离子束沉积、离子束辅助沉积、电子束蒸发、电子束焊接、离子源、直流磁控反应溅射、玻璃/织物镀膜、辉光放电、微波处理高压电容测试、CRT显示器测试、高压

19、电缆故障测试（PD testing）、TWT测试、H-POT测试。粒子加速器、自由电子激光、中子源、回旋加速源器、电容电感脉冲发生网络、Marx高压脉冲发生器、电容充电器。微波加热、射频放大、纳米技术应用、静电技术应用、静电纺丝制备纳米纤维，核仪器用高压电源等的高压电源产品。1.4 本课题的内容本工作通过制作简单的稳定可调的低压电源为高压模块提供24V直流电压输入和0-4V直流电压输入实现具有可变的高压输出。首先通过在NI软件上模拟运行一路电路，一路电路完成后可以扩充到四路。待电路完整后，根据电路图将元器件焊接在电路板上，再将各个元器件及仪表连接起来。最后调试运行模块的性能，与预期要求对比并反

20、复调整以达到预期要求。第2章 电路原理图的设计2.1 LM317K芯片的介绍三端稳压集成电路317是电子爱好看非常熟悉的三端稳压集成电路，它具有输出电压可变、内藏保护功能、体积小、性价比高、工作稳定可靠等特点，颇受广大电子爱好者的青睐。电子爱好者经常用它制作输出电压可变的稳压电源，所采用的电路模式如图2.1所示，调节可变电阻R2的阻值，便可从317的输出端获得可变的输出电压U3。 图2.1从图2.1的电路中可以看出，LM31K的输出电压（也就是稳压电源的输出电压)UO为两个电压之和。即A、B两点之间的电压也就是加在R2上的电压UR2IR2*R2和UR1之和。而IR2实际上是两路电流之和，一路是

21、经R1流向R2的电流IR1，其大小为UR1R1。因UR1为恒定电压1.25V，Rl是一个固定电阻，所以IR1是一个恒定的电流。另一路是317调整端流出的电流ID，由于型号不同（例如LM317T、LM317HVH、LM317LD等)，生产厂家不同，其ID的值各不相同。即使同一厂家，同一批次的317，其调整端流出的电流ID也各不相同。尽管这祥但总的来说ID的电流但是有一定规律的，即ID的平均值是50uA左右，最大值一般不超过100uA。而且在317稳定工作时，ID的值基本上是一个恒定的值。当由于某种原因引起ID变化相对较大时，317就不能稳定地工作。总而言之，IR2是IR1、ID两路恒定电流之和U

22、R2是由两路恒定电流IR1、ID流经R2产生的，调节R2的阻值即可调节317的输出电压Uo(Uo是恒定电压UAR与UR2之和) 4。LM317K的输出电压满足下面的关系：5 （2-1）作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的 317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R1/R2的比值范围只能是028.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于

23、 317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。要解决317稳压块最小稳定工作电流的问题，可以通过设定R1和R2阻值的大小，而使317稳压块空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流，从而保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。此时，只要保证Vo/（R1R2）1.5mA，就可以保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。上式中的 1.5mA为317稳压块的最小稳定工作电流。当然，只要能保证31

24、7稳压块在空载时能够稳定地工作，Vo/（R1R2）的值也可以设定为大于 1.5mA的任意值。经计算可知R1的最大取值为R10.83K。又因为R1/R2的最大值为28.6。所以R2的最大取值为 R123.74K。在使用317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时，必须保证R10.83K，R223.74K两个不等式同时成立，才能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。当然在317稳压块的输出端并联泄流电阻R，也可以为317稳压块提供最小稳定工作电流。但是，由于并联的泄流电阻不能随输出电压的变化而变化，如果要保证317稳压块在输出电压为1.25V时，其输出电流大于其最小稳定工作电流，则在317稳压

25、块的输出电压为37V时，流过泄流电阻的电流就太大了，这样不仅浪费了电能，而且增加了317稳压块的负担，不是一种妥当的办法。2.2 负压部分的设计实际电路中，采用R1为0-1000的滑动变阻器，R2为240的电阻。Vin为24V直流的输入电压。图2.2这种接法，输出端的Uo最小值满足公式2-1。若其中R1=0，则Uo=1.25V。设计要求输出端为0-4V可调，因此实际需要在滑动变阻器下接的地方提供一个负压，即接地0V调整为-1.25V，这样输出的相对电压最小值就可以降低达到0V。图2.3在滑动变阻器下端另设一个回路，提供负压，将该点电压拉低。V2取5.0V。于是问题的目标落在“R6右端压降-1.

26、25V。在该点由 KCL 得到： （2-2）6由此可以进一步选定R6与R3的值。但当设计由一路输出上升为四路输出时，R6与的R3值又得重新定义，比较麻烦。实际设计中，为简化电路图，使得实际的电路功耗较低，又用到了另一个芯片LM337T 7 。下面对LM337T做简单介绍。LM337T的输出电压范围是 -1.2V 至 -37V，负载电流最大为 0.4-2.2A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压 9 。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。LM337的输出与所接电阻的关系为:8 （2-3）LM337的常用接法为:

27、9图2.4实际使用当中，令R2=0，则会有图2.5此时LM337的输出恒为Vout=-1.25V。负压问题解决后，原理图即可呼之欲出。在这里，用一个直流24V电源将普通的220V交流用电转换为直流24V，作为LM317K芯片的输入电压及为高压模块提供24V电压。为保证电路的安全性，在电源后紧跟一个保险丝。在设计过程中，为便于找到设计过程中可能出现的错误，在每条之路上串连一个发光二极管，这样可以及时的发现问题所在。为保证芯片及整个电路的安全，在芯片的每个输出端都串联一个1N4001的二极管10，在每个0-4V电压输出端口并联一个0.1微发的电容，用以过滤可能的杂波11，同时并联一个10千欧的电阻

28、以避免可能出现的短路造成的过载12。每个芯片外套一个发热片，保证芯片不会过热13。每个输出端口的设计如图2.6所示：图2.62.3 数字显示仪表供压部分的设计该部分的设计思路与图2.6中的单个输出端的方法相同。即直流24V电压输入到LM317K芯片中，经R5与R16的组合电路输出电压，最后输出作为三位半显示仪表的供压。与图2. 6相比不同的地方在于图2.7 R2下接的为提供负压的部分，而图2. 7中滑动变阻器下直接接地。图2.7但是，理论设计的东西跟实际总是有差距。按上图所示的点路连接完后给三位半显示仪表供电时，电流不稳定，导致仪表显示值不准确且仪表显示值不够亮。这是在开关闭合时电容充电，在闭

29、合一段时间后电容又放电，导致5V for put的输出不够稳定。且电阻在发热后的阻值变化也会影响输出电压。经咨询生产仪表的哈尔滨百特自动化设备有限公司，可以确认是供电电压不足且不够稳定引起的14。因此，又重新买了一个5V的电源，给四个显示仪表供电，得到了理想的结果。2.4 最终电路图最后经过在NI软件上模拟运行后，能满足设计要求的最终电路图如图2.8：图2. 8图中，5V电压为手机充电器提供的。2.5 本章小结第二章主要是在NI软件上进行电路原理图的初步模拟设计。设计过程中，首先根据LM317K芯片的功能、使用条件、常用接法等初步拟定要求有24V直流电压，因此可以用一个直流电源提供。为满足输出

30、端0-4V的连续可调，设计中使用滑动变阻器（0-1K欧）进行调节，实际当滑动变阻器调到最大值一千欧姆是，输出电压时为5.77V，满足设计的要求。负压部分的设计是本章的重点，设计初期是根据一条支路的设计经验，想将四条支路同接一个负压提供点。但是由KCL定律，4个调节端的电流使的每个调节端的电压升到了0V以上。几经改进最后选择了使用LM337T芯片的方法。此方法不仅可以减少元器件的数量，减少功耗，还能提供稳定的-1.25V的电压。-5V的电压输入是又手机充电器的输出端正极接零线来实现的。（实际上是5.7V）电路原理图设计完后，需要购买电子元器件进行焊接组装。第3章 电路板的焊接组装3.1元器件的购

31、置电路原理图中所需要的元器件及原材料有：24V直流电源 1个5V手机充电器 1个5V适配器 1个1N4001二极管 5个 1.5V保险丝 1个 1AMP保险座 1个开关 5个总开关 1个电源接线 1条发光二极管 5个 2V二极管座 5个LM317k芯片 5个 1.5mALM337T芯片 1个芯片散热片 6个240欧电阻 6个 5.25mA滑动变阻器（01000欧） 5个 5.28mA电容0.1uF 7个 5V电阻10K欧 5个 5V电路板 1个塑料外壳 1个导线若干 焊锡需要用到的工具有：电烙铁 电钻 钳 子 剪刀 打 火 机 线手套 松香 螺丝刀 锯条 绝缘胶带3.2 电路板的焊接首先，应该

32、了解电烙铁的工艺使用规范15。1 烙铁使用前的准备工作。电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，用锡线均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。（注：新买的烙铁在升温过程中冒烟属正常反应）2 掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于20cm，通常以30cm为宜。3 电烙铁使用前应检查使用电压是否与电烙铁标称电压相符。 4 电烙铁要接地并且接地良好。 5 使用烙铁时要带静电手环，并且静电手环要接地良好。(注：静电接地线与烙铁接地线必须分开)6

33、电烙铁通电后不能任意敲击、拆卸及安装其电热部分零件。 7 电烙铁应保持干燥，不宜在过分潮湿或淋雨环境使用。 8 拆烙铁头时，要关掉电源。9 关电源后，利用余热在烙铁头上上一层锡，以保护烙铁头。 10 当烙铁头上有黑色氧化层时候，可在吸水海绵上擦去氧化物，并立即上锡。（不可用刀刮）11 海绵用来收集锡渣和锡珠及氧化物，用手捏刚好不出水为宜。12 电烙铁不宜长时间通电而不使用，这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断，缩短其寿命，同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化，甚至被 “ 烧死 ” 不再 “ 吃锡 ”。其次，要对焊料有一定的了解16。焊料是一种易熔金属，它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。锡

34、（Sn）是一种质地柔软、延展性大的银白色金属，熔点为 232，在常温下化学性能稳定，不易氧化，不失金属光泽，抗大气腐蚀能力强。铅（Pb）是一种较软的浅青白色金属，熔点为327，高纯度的铅耐大气腐蚀能力强，化学稳定性好，但对人体有害。锡中加人一定比例的铅和少量其它金属可制成熔点低、流动性好、对元件和导线的附着力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性好、焊点光亮美观的焊料，一般称焊锡。焊锡按含锡量的多少可分为15种，按含锡量和杂质的化学成分分为 S、A、B 三个等级。手工焊接常用丝状焊锡。（也有现在常用的环保型无铅焊锡）助焊剂一般可分为无机助焊剂、有机助焊剂和树脂助焊剂，能溶解去除金属表面的

35、氧化物，并在焊接加热时包围金属的表面，使之和空气隔绝，防止金属在加热时氧化；可降低熔化后焊锡的表面张力，有利于焊锡的湿润。（松香一种天然树脂助焊剂）17电路板的焊接，首先是根据电路图的设计稍微布置了一下各个元器件该放的位置。本过程中是根据电路中的电流走向的顺序依次焊接各个元件 17 。焊接保险丝座的时候，保险丝座下面的两个接头比电路板的空洞要大，需要用到电钻将空洞拓宽。如图3.1所示。图3.1保险丝座焊好后，是仪表显示器总的开关，这里需要引出两条线，原设计是要接在将来镶在塑料外壳上的开关的。但是由于后来又设计了分开关，仪表显示器的总开关的显得多余，于是在连线的时候将原来准备总开关的两条线直接连

36、在了一起 18 。之后是24V的直流输出。需要接一个开关、一个起保护作用的二极管、引线。如图3.2所示。图3.2 图3.3再之后焊接的是为三位半的数字显示仪表供电的电路。首先要做的是将LM317K芯片焊在电路板上。芯片的引脚插入空洞之后，有点过长，需要用钳子减掉一部分，第一次剪的时候由于眼侧有误，剪的过于短了，芯片引脚过短虽然也能焊接住，但是不够牢靠，就扔掉了。第二次吸取第一次的经验剪的长短签到好处。这里要注意的是芯片三个引脚分别是什么，因为还要与240欧姆的电路连接，因此要考虑电路板反面的焊接。这部分电路也需要一个一千欧姆的滑动变阻器，由于这部分的作用是提供5V的供电电压，因此该电阻的阻值为

37、810欧姆左右时电压输出为5.05V，满足仪表的电压需求。因此这里需要引出两条线接滑动变阻器，滑动变阻器最后是固定在塑料外壳上的。滑动变阻器用伏安表确定为810欧姆19。如图3.3所示。但是，最后的供电结果不尽人意，只能重新用一个5V的电源适配器供电，原先焊接的元器件还保留在了电路板上，没有拆卸下来。接下来为了让面板的空间不显得那么拥挤，从总开关的地方在面板的后面连了一条较长的“锡线”。这里有一个小技巧，就是“锡线”的焊法。首先在每个空洞上点上焊锡，然后往哪个顺序连就让面板竖起来，在重力的作用下焊锡会流淌，方便焊接。如图3.4所示。如上所说，为了使整个面板空间协调，设计中从上图中的“锡线”中直

38、接引出了四条导线，然后在上图中右侧再引出四条导线。八条导线最后连接在塑料外壳上的开关上。芯片的焊接，与前面在焊接5V电压输出的电路中是一样的。芯片焊接完后，需要接一个240欧姆的电阻。实际造作是在面板后面用焊锡直接连线的。如图3.5所示。图3.6为面板的正面20。图3.4 图3.5在正面上，每个回路还需要引出一条导线用于连接滑动变阻器，用于0-4V可调回路的调节。每个芯片后需要接一个1N4001的二极管。这里需要注意一下的是要确定二极管的正负极，用万用表正反测两次二极管两端的电阻，电阻小的即是正接。如图3.7所示。 图3.6 图3.7二极管后，每个输出电路需要接一个起滤波作用的电容和一个防止空

39、载的电阻。它们是并联的关系。然后需要再引出两条导线到塑料外壳上作为0-4V的可调输出。最后是负压部分电路的焊接。需要一个LM337T芯片、两个电容和一个电阻。这里需要注意的是LM337T和LM317K的三个引脚是不一样的，在电流的输入时要留意。如图3.8所示。图3.8最终焊接完后的电路板如图3.9所示：图3.9反面如图3.10为图3.103.3 本章小结本章中，首先是要购买电路图设计完后图中所需要的元器件。校外的船舶电子大世界三楼元器件的种类比较齐全。实际购买的过程中，有些价格便宜的（比如发光二极管、芯片等）购买的数量多于理论所需的数量，以用于备用。电路板的连接过程中，为了不至于在面板上连的乱

40、七八糟，过程中是按照电流的方向连接的：保险丝座、开关、24V输出的局部电路、5V供电的局部电路、四个0-4V输出的局部电路。为了将来的连线简单，在焊接的过程中需要引出导线的地方顺便焊接上了导线。焊接过程中三点必须要留意： 1N4001二极管的正负极、 LM317K的三端引脚分别是什么、LM337T的三端引脚分别是什么。1N4001二极管如果接反则会导致电路直接不通。两个芯片的三端引脚是不同的，需要注意。第4章 塑料外壳的设计及连线4.1前面板的设计焊接完好的电路板、24V电源以及开关二极管等 都需要固定在塑料外壳上。因此需要在外壳板上开若干洞。为了放置四个显示仪表，这里首先需要开四个长约8厘米

41、、宽约4厘米的长方形开口。用到的是电钻以及几个钻头的轮流使用。塑料板相对较厚，用较细的钻头由于钻头及塑料的温度较高会使塑料附结在钻头上。附结的多了后钻头就不能使用了，因此每次还得用小刀将附接的塑料清除掉。因此实际中首先用钻头每隔固定距离打几个小孔，然后用齿轮将每个小眼连接起来。开口的大小与实际需要的大小有点出入是正常的。如果开口小了可以用铣刀拓宽；如果大了可以在显示仪表的外围缠绕些许绝缘胶。如图4.1所示。图4.1每个显示仪表开口的旁边还需要再开三个小洞。如图4.2所示，每个长方形开口右侧上边的那个开口是安置开关的，开关下面放置发光二极管，最右侧是为滑动变阻器准备的。最终完成的前面板如图4.2

42、所示：图4.24.2后面板的设计后面板上需要开口的面积没有前面板的多，需要开口的地方有：4个0-4V可调电压的输出、4个24V电压的输出以及控制开关、总电源、接线座。实际上还需要开一个小洞为手机充电器留用，但是在连线的时候先让手机充电器的两条接线都接在了电路板上和零线上，重新拆下比较麻烦，就直接让该线从外壳的缝隙中穿出来了。如图4.3所示。后面板最终完成图如图4.4所示。图4.3 图4.44.3连线面板的开口都做好后，接下来就需要连接电路了。首先需要连接的是电源的供给线。这里需要分清楚零线与火线，这是非常重要的。然后将买来的24V电源的两端接头剪掉，因为其输入端为插头型的，输出端为圆形的接头，

43、不方便使用。剪掉之后输出端露出两条线，输入端的两条线分别接火线与零线，这里需要再火线上布置一个电源的总开关；输出端经插电用万用表测量后确定输出端两条线的电压的高低，高电压接面板的24V输入端，低电压接电源的供接线座上的零线端。三位半显示仪表上有四条线，分别是：5V供电电压输入与输出、信号输入与输出。5V供电的两条线（四个仪表即8条线）分别接电路板上5V供电线的两条。信号输入端接来自0-4V可调电压的高电压端；信号输出端接零线。在这里，高低压端同时需要引出一条线接在塑料外壳后面板上的0-4V可调电压的BNC接头上。滑动变阻器的两条接线一条接于电路板上芯片的引出线上，另一条接于提供负压的局部电路上

44、。电路板上之前留出的每个支路的开关导线，为了减少在电路板上的空间，首先串联绿色的发光二极管，然后在连接在开关上。四个开关的连接注意一致，便于调节。负压局部电路的连接，需要用到手机充电器提供的5V电压。这里需要测定手机充电器输出两条线哪条为5V，然后通过将其接到零线上，使得另一条为-5V，然后连接到电路板上LM337T的输入端上。局部电路也要接零线。电路板上每个0-4V的两条导线，高电压端上面已经说到了接仪表的信号输入端，低电压端接零线 20 。24V电压输出的导线先接后面板上的开关，然后从开关处引出四条导线，接在BNC接头的内心处，外壳处接零线。完成后的接线图如图4.6所示。显示仪表的连接图如

45、图4.5所示。图4.5 图4.64.4本章小结本章主要是对塑料外壳进行开口及对导线的连接过程。首先在塑料外壳上用铅笔绘制一下要开的孔，在开口过程中，用到钻头、齿轮、铣刀。塑料外壳是比较厚的，在钻孔的过程中，如果用到的钻头太细的话，被钻出来的塑料在受热然后冷却过程中会附在钻头上，比较麻烦，因此，需要用相对较粗的钻头。但是一个个的钻眼有比较繁琐，需要再用齿轮来进行跨度较大的切割开孔。一些小的圆开孔，是先用钻头在用铅笔绘制的圆孔内打几个小洞，彼此紧邻，然后用一字型的螺丝刀用力插入，旋转，这样就能比较快的进行开孔了。面板设计好后，将对应的器件镶嵌入内，并用配用的螺丝固定牢。这里，设计中在火线上安置了一

46、个总的开关。开关后是24V的电源，电源是要给电路板上供电的。接线过程中，三位半显示仪表上的四条线分别需要连接到什么地方要分清楚，以免损坏仪表。在最后的调节试用过程中，仪表显示值与面板后端的输出值有一定的偏差，因此还要对仪表进行校正。二极管是串联在开关上的，连接二极管的时候需要注意二极管的正负极：二极管的两个管脚中较长者为正极；二极管内两个极中面积较小者为正极。负压部分的连接中5V是接零线的，这点需要注意。面板后面，有八个BNC的接口，分为两行。上面的一行为0-4V的输出口，四个分别与前面的四个仪表相对应；下行为0-24V输出口，四个输出口共用一个开关。第5章 调试运行5.1 运行测试在连接好线

47、路之后，就可以通电进行测试了。测试主要是对显示仪表与实际输出值进行对比；测试在长时间工作后模块的稳定性。电源模块工作图如图5.1所示。下面以0.5V为步长进行测试。实际输出值为后面板上的输出端用万用表测得的值；仪表显示值即以0.5V步长显示的仪表数值；跳动幅度为万用表上的数值跳动幅度 。数据记录在表5.1-5.4中。图5.1表5.1实际输出值（V）仪表显示值（V）跳动幅度（V）0.005000.5290.500.0021.0211.000.0021.5091.500.0012.0042.000.0012.4942.000.0012.9843.000.0013.4813.500.0013.973

48、4.000.000表5.2实际输出值（V）仪表显示值（V）跳动幅度（V）0.022000.5260.500.0011.0171.000.0011.5081.500.0012.0022.000.0012.4922.500.0012.9853.000.0003.4813.500.0003.9664.000.001表5.3实际输出值（V）仪表显示值（V）跳动幅度（V）0.0270.0700.4760.5001.0421.000.0011.4711.500.0011.9842.000.0012.4962.500.0013.0193.000.0013.5403.50.0004.0584.000.001表5.4实际输出值（V）仪表显示值（V）跳动幅度（V）0.0230.0700.4960.500.0011.0521.000.0011.4761.500.0001.9892.000.0002.5062.500.0013.0203.000.0013.5363.500.0014.0554.000.002根据表5.1-表5.4表格，用实际输出值减去仪表显示值为纵坐标，以仪表显示值为横坐标作图如下：通过如上的运行调试，可知低压供电模块的性能是满足要求的。实际中将该模块接入到高压转