可调恒流源.doc

中南民族大学电子技术课程设计报告 题 目 可调恒流电源 学 院 计算机科学学院 专 业 自动化 年 级 11 姓 名 学 号 指导教师 2013年 月 日指导教师评语：作品50制作质量20完成效果30报告30电路及说明10测试与分析15其他5答辩20展示内容10讲解回答10总分：指导教师签名：电子技术课程设计任务书设计题目： 可调恒流电源 学生姓名： 学号 专业班级： 一、设计条件1可选元件（1）选题规定的“可选、限选元件”（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用（3）自备元件2可用仪器万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源二、设计任务及要求1设计任务根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。2设计要求（1）选题规定的“设计内容和要求”；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。三、时间安排1第12周前：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。2第14周前：理解课题要求，准备元器件。3第1516周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，实际制作。4第1718周：完成设计与制作，答辩，提交设计报告。指导教师签名： 年 月 日 目录摘要关键字1、 实验内容2、 实验目的3、 实验要求4、 实验原理4.1降压4.2整流4.3滤波4.4恒流5、电路参数的计算及元器件的选择 5.1变压器的选取 5.2二极管的选取 5.3滤波电容的选取 5.4 三端集成稳压器LM317 6、特殊器件的介绍7、系统整体电路图8、仿真电路图9、焊接与测试9.1焊接9.2安装 9.3调试10、实验记录10.1实验数据10.2实验现象11、实验所需仪表和材料11.1元器件11.2所需工具和仪器12、课程设计心得体会参考文献致谢13、附录摘要 恒流源又叫电流源、稳流源，它是能够向负载提供恒定电流的电源，它既可以为各种放大电路提供横流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载，以体改放大倍数，并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到广泛应用。理想的恒流源具有以下特点：电流不因负载变化而改变；不因环境温度变化而改变；内阻为无穷大。本课题设计一个简易可调恒流源产生电路。通过调节线性电位器来改变电压值大小，产生可调恒定电流，当固定时产生恒定电流。虽然它在精度和稳定度上与高质量的直流可调恒流电源有一定的差距，但在一般情况下误差允许范围内还是有一定的使用价值的，能满足一般的应用。并且它具有结构简单，成本低廉的优点，稳定性和精度相对来说也比较高。关键字 恒流源、稳压管、可调恒定电流1、实验内容可调恒流电源2、实验目的本课题设计一个简易可调恒流源产生电路，将220V/50Hz交流电源转换为可调节的稳定电流源输出，并且适应一定的负载范围。3、实验要求将220V/50Hz交流电源转换为可调节的稳定电流源输出： 电流范围：10mA100mA 负载范围：1004、实验原理 可调恒流电源主要由降压、整流滤波、可调、恒流这几部分组成。交流电源经 T 降压，整流、滤波后供给可调集成稳压器 LM317 ，R控制 LM317 的输出电压以达到恒流的目的。4.1降压电源变压器：它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。变压器的变比由变压器的副边确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。4、2整流整流电路： 利用单向导电元件二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电；而由于电抗元件在电路中具有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就能把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用。220V交流电压经变压器降压后，其次级电压变为U2。经二极管D1D4， 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IL流过的负载电阻RL，且方向是一致的，因此电源变压器得到了充分的利用，但输出的是脉动直流。 桥式整流电路4. 3滤波电路：滤波电路的作用是将来自整流电路的脉动直流进行平波。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波，桥式整流滤波等。滤波电路的形式通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波三种。电容滤波适合负载电流较小的场合，电感滤波适合负载电流较大的场合，而复式滤波一般用在要求较高的场合。本电路负载较小，故选用电容滤波即可。 电容C滤波 4.3恒流恒流电路：恒流电路主要利用LM317的功能特性。LM317的输出端与调整端电压在一定条件下恒为1.25V，因此，保证电阻R不变，则流过负载的电流也不变，改变R的值，就得到不同值的恒流。5、电路参数的计算及元器件的选择5.1变压器的选取单相变压器（15V/15W）5.2二极管的选取 整流电路中的二极管， 因为变压器的副边电压U2=15V，所以桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：Urm=1.12U2=23.33V，桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为： IF=1A。我用的是1N4007，其特性是最大正向平均整流电流：1.0A，最高反向耐压：1000V，满足要求。5.3滤波电容的选择为得到较平滑的负载电压，要对整流后的波形进行滤波，一般取式中，T为交流电源电压的周期。由上式可以解得C=500uF，电容进行充放电时，其电压可达到最大值约23.33为 ,所以选择电容为2200uF ,耐压值大于23.33的。5.4三端集成稳压器LM317LM317组成的基准电压源电路，电容C2用于消除输出中的高频噪音，取1000uF的电容。输出端和调整端之间的电压值为1.25V。输出电流可达1.5A。由于调整端的电流可忽略不计，则负载电流Io=1.25/R，R为500，Io可达到10mA100mA。6、特殊器件的介绍LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo=1.25（1+R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo=1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo=1.25V45V），所以R2/R1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。7、系统整体电路图8、仿真电路图9、焊接与测试9.1焊接（1）有小铜片的一面为焊接面，元件从铜圈面插入。先布局号元件的位置，在将其一插一入。 （2）长期放置不用的元件和板子，在焊接时要用砂纸或镊子先将其表面的氧化层去掉。 （3）当电烙铁达到合适的温度时，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧慢慢靠近，然后迅速将电烙铁向上拿开。用导线焊接时，用镊子将导线皮去除，在露出的导线表面先涂上一层锡丝，以便于焊接。 （4）焊接时要细心，焊接点尽量光美，成圆锥形状。导线不可以相交，要走直线，不可以弯弯曲曲的。（5）电烙铁在不用时要将其温度调至最低，以保证其使用寿命。9.2安装先装集成稳压电路，再装整流滤波电路，最后安装变压器。稳压电路组要测试集成稳压器是否正常工作。输入端直流电压时，调节 ,输出电压随之变化，说明稳压电路工作正常。整流滤波电路组要检查整流二极管是否接反，安装前要用万用表测量其正、反向电阻。安装后接入电源变压器，整流输出电压 应为正，否则会损坏稳压器。断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路连接好，再接通电源，输出电压为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行性能指标的测试。安装时注意不要将太多锡丝弄到电路板上，以免出现短路的情况，避免虚焊，尽量一次到位，以免电路板上的镀铜脱落影响后面的焊接工作。尽量将实物摆放在一边，线则布在另一面，且布线时尽量让线横竖有一定的布局，保持电路板的整体美观。9.3调试：调试时将变压器接入220V交流电，将直流电压表接入电路中，然后调节电阻R，观察其输出电流，然后调节负载RL，观察负载电流是否恒定；电阻R变化，负载变化与否时，观察负载电流的变化。第一次接通电路时，负载电流不显示，发光二极管不亮，检查之后发现电路焊接有一处不对，重新焊接之后，电路工作正常，故障排除。10、实验记录10.1实验数据 （1）调节R，使负载电流为10mA，调节负载RL，记录负载电流值。RL/102030405060708090100I/mA10101010101010101010 （2 ）调节R，使负载电流为100mA，调节负载RL，记录负载电流值。RL/102030405060708090100I/mA100100100100100100100100100100 （3 ）调节R，负载Rl=100，记录负载电流值。 Ui/V12345678910I/mA10203040506070809010010.2实验现象线性电阻R不变，负载变化时，观测到电流不变线性电阻R变化，负载变化与否时，电流呈线性变化11、实验所需仪表和材料11.1元器件序号名称型号规格数量1变压器单相变压器（15V/15W）12二极管1N400743电解电容2200uF、1000uF、2.2uF各1个4稳压管LM31715电位器100、500各1个6发光二极管111.2所需工具和仪器 万用表，螺丝刀，面板12、课程设计心得体会当初选做课程设计的时候，选择了可调恒流电源的设计，之前课本第十章就是讲解电源，所以觉得会很简单，而实际做起来发现并非想象中的那么简单。实验失败了很多次，但最终还是成功了。通过这次的设计实践。我学会了可调恒流电源的基本设计方法，对可调恒流电源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对恒流电源的撑握都是理论上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的方案应用到实践中的时候，问题出现了，不是不能测试，就是测试的结果和要求的结果不相符合。经过解决一个个测试中出现的问题，我们对直流稳压电源的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。加深了我们对理论与实践联系的理解，促进了我们运用知识解决具体问题的综合应用能力，特别是对恒流电源的应用、理解上升到了更深的一个层次。 总的来说让我深刻地认识到自己的模电知识非常欠缺，实践能力很弱，也让我深思如何才能为我以后成功或在就业上铺就一条更平坦的道路。模电设计真的很难，一是理论知识不足，二是对实际元件不理解。我总是希望自己每做一件事都能有好的开始，好的结局，我从一开始尽力去做，装软件，学软件，上网查资料，困难不断，但又不愿放弃。这就像一个挥之不去的东西烦恼不断，但老师和同学的一些指导又会让我重回信心，继续去学习。我明白刚开始我并没有做出自己的想法，自己只是照别人的去焊接，选元件，不过之后，我自己独立思考，重新设计了电路，最终完成了实物制作。 设计，我深刻的体会到只有在实践中才能检验自己掌握知识的程度，在设计过程中我查看了一些参考书目本次设计的不足在与虽然原理清楚了，但对于实际电路，不只是仅有那点知识和原理就够的。通过此次设