直流稳压电源的设计实习报告.pdf
1/10 直流稳压电源的设计 实习报告 学院：电气与控制工程学院 专业：测控技术与仪器 班级：姓名：学号：2/10 目录 一前言 二设计目的 三设计任务及要求 四实验设备及元器件 五实验原理 六各个电路模块 1、整流电路 2、滤波电路 3、稳压电路 七电路的安装与调试 八心得体会 九参考文献 3/10 前言 随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，直流稳压电源变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。直流稳压电源已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要庞大的空间，体积小，安全性能高；已广泛应用于各种各样的电子设备中，给人们的生活、带来极大的方便。直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点，近年来获得了飞速发展。直流稳压电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使直流稳压电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。此课程设计是做一个集成稳压可调电源，通常，很多参考书上都有类似的电路设计图，在我们需要用时常常面临一个选择困难的问题，而且在选择完成之后，具体的制作过程中总是有很多问题，而参考书上又没有具体的解决办法。另外，大多电路图所给的实物结果都是理想情况下的，和实际运用中总会有所不同，为了给具体设计制作做出一个参考，特作此课程设计，以期在运用会有所帮助。集成稳压可调电源的运用非常广泛，不可能逐一列举。本次课程设计把重点放在电路的设计、制作和调试上。大家都知道，在电路运用日趋广泛的情况下，独立运用一个集成电路中的某一部分的元件运用逐渐减少，因此本设计的主要在于桥式整流电路、滤波电路、稳压电路的运用和选择上，再设计和运用的过程中有着一定的局限性。本课程设计中为了能够使所用的元件参数有根有据，有相应的计算公式代入进行理想计算。本课程实际的目的是给具体的设计制作调试提供一个参考，共同进行讨论。所用方法并不是唯一的，一起讨论一起实践，以期赢得共同进步。4/10 设计目的 1初步学习模拟电路设计的基本方法、培养综合设计与调试能力。学习基本理论在实践中综合运用的初步经验。2学会小功率直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。设计任务及要求 设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在 1.25V-37V 范围之间连续可调，输出最大电流 1.5A。要求制作产品并调试。注意事项：原件的方向、极性是否正确。仔细检查是否有短路和虚焊。元件有没有焊错。要求每个模块焊接完后，检测无误后在继续焊接下一个模块。实验设备及元器件 变压器：变压器的功能是将 220V 的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向直流。滤波电路：滤波电路的作用是平波，将波动直流变换成比较平滑的直流。稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。元件选择：元器件名称 数量 类型 面包板 1 个 6*8cm 变压器 1 个 25W 二极管 2 个 IN4003 电位器 1 个 4.1k 稳压芯片 1 个 Lm317L 电解电容 C1 1 个 2200F 电解电容 C2 1 个 10F 电解电容 C3 1 个 100F 等桥电路二极管 BR1 1 个 2W005G 电阻 R1 1 个 7.5 千欧 电阻 R2 1 个 200 欧 发光二极管 1 个 红色 电阻器 1 个 200 5/10 实验原理 整体电路设计图 BR12W005GTR1TRAN-2P2SAC Volts+27.5C12200uFVI3VO2ADJ1U1LM317LD1R17.5kC210uFR2200D2D3C3100uFVolts+5.00220V 50Hz28V 50HzAC Volts+22057%RV45.1k 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图所示。稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 +电 源 +整 流 +滤 波 +稳 压 +u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ （a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流与稳压过程 6/10（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把 50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。整流电路常采用二极管单相全波整流电路，在 u2 的正半周内，二极管 D1、D2 导通，D3、D4 截止；u2 的负半周内，D3、D4 导通，D1、D2 截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻 RL，且方向是一致的。在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2 是变压器副边电压有效值)。在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特 点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。各个电路模块 1.整流电路（1）直 流 电 路 常 采 用 二 极 管 单 相 全 波 整 流 电 路，电 路 如 图 所 示。单相桥式整流电路 （2）工作原理 设变压器副边电压 u2=2U2sint，U2 为有效值。在 u2的正半周内，二极管 D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻 RL，且方向是7/10 一致的。在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2 是变压器副边电压有效值)。2、滤波电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。在整流电路的输出端，即负载电阻 RL 两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。单相桥式整流电容滤波电路 8/10 4、稳压电路 在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压电流。三端可调稳压器:三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。最大输出电流 1.5A 以下三端可调稳压器，正电压输出的国产型号为 CW117、CW217、CW317,他们的输出电压均为 1.237V,最大输出电流 IoM 用后缀加以区别，标 L 为 0.1A，M 为 0.5A,不标字母为 1.5A。本设计采用 LM317 是可调节的三端正电源稳压器，在输出电压 1.25V37V能够提供 1.5A 的电流稳压器易于使用。电路的安装与调试 1.整流滤波电路的安装 首先应在变压器的副边电压接入保险丝 FU，以防电源输出端短路损坏变压器或其他元件，整流滤波电路主要检查整流二极管是否接反，否则会损坏变压器。检查无误后，通电测试（可用调压器逐渐将输入交流电压升到 220V），用滑线变阻器作等效负载，用示波器观察输出是否正常。2.稳压部分的安装 集成稳压器要安装适当的散热器，根据散热器的安装的位置决定是否需要集成稳压器与散热器之间绝缘，输入端加直流电压（可用直流电源作输入，也可用调试好的整流滤波电路作输入），滑线变阻器作等效负载，调节电位器，输出电压随之变化，说明稳压电路正常工作。注意检查在额定负载电流下的稳压器的发热情况。3.组装及指标测试 将整流滤波电路和稳压电路相连接并接上等效负载，测量下列各值是否满足设计要求：Ui 为最高值，Uo 为最小值，测稳压器输入、输出端压差是否小于额定值，并检查散热器的温升是否满足要求（此时应使输出电流为最大负载电流）。9/10 Ui 为最小值，Uo 为最大值，测稳压器输入、输出端压差是否大于 3V，并检查输出稳压情况。如果上述结果符合设计要求，便可以进行质量指标测试。心得体会 通过两个星期的课程设计，我对电子工艺的理论有了更深的了解。其中包括焊普通元件与电路元件的技巧、稳压电源的工作原理等等。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。回顾起此次实训，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次实训使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。通过本次实践也培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。在这次设计中，我也遇到了不少的问题，幸运的是，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息及和队友之间相互讨论显得尤其重要了，我明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我们感受到，我们在电子方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。参考文献 1.陈梓城.实用电子电路设计与调试.中国电力出版社 2康华光.电子技术基础模拟部分.华中工学院出版社 3陈金松.模拟集成电路.中国科大出版社 4沈任元 吴勇.常用电子元器件简明手册.机械工业出版社 10/10
