直流稳压电源电路设计与实现.doc

青 岛 农 业 大 学理学与信息科学学院电子工艺实习课程设计报告设 计 题 目 直流稳压电源电路设计与实现 学生专业班级 * 学生姓名（学号） * 指 导 教 师 * 完 成 时 间 * 实 习（设计）地点 * * 年 * 月 * 日电子工艺实习任务书一、 实习目的1 了解直流稳压电源电路的工作原理；2 熟悉电路中主要电器元件三端稳压器的作用及结构；3 掌握电子电路焊接工艺中的基本技能；4 掌握基本测量工具的使用；二、 实习要求1 掌握元器件的基础知识；2 理解串联稳压电路的工作原理；3 掌握电路绘制与仿真分析相关知识；4 培养学生自学能力，能利用信息媒体获取新知识、新技术；5 培养学生电路安装与焊接能力；6 培养学生电路分析能力和故障排除的基本技能；三、 实习内容1 直流稳压电源原理的讲解，整流，全桥整流，半波整流原理，三端稳压器的原理的分析；2 电烙铁焊接工艺的实习，练习，要求能做到美观，无虚焊。注意电烙铁的安全使用；3 万用板上元器件的摆放，连接，焊接。在保证焊接方便的前提下，尽量做到有序美观；4 直流稳压电源电路的焊接调试；四、 实习日程及内容周一：练习焊接工艺技术，在万用板上练习焊接；周二：下发元器件清单，根据元器件清单，翻阅相关理论，自己设计电路原理图，了解各部分原理；周三：根据设计的原理图，在万用板上焊接实际电路并调试电路，使电路性能指标符合课程设计的要求；周四：指导教师给出参考原理图，和自己设计的原理图比较优缺点，没有实现电路指标性能的可以根据参考原理图，重新焊接调试；指导教师验收课程设计，根据同学所做的，讲解原理图关键的部分；周五：编写电子工艺实习报告。五、 实习器件器件数量器件数量器件数量整流二极管1N40074只电解电容470uF/16V1只LED 3mm1只三端稳压器78051只瓷介电容0.1uF2只接线柱4只电解电容1000uF/16V1只电阻470欧姆1只万用板2只共用器件：10W，9V单输出变压器，4个； 焊锡：8卷直流稳压电源电路设计与实现一 课程设计的内容及要求：1 理解直流稳压电源电路的工作原理，主要是半波整流，桥式整流，三端稳压器的原理；2 电烙铁的安全使用及焊接工艺的练习，要求安全使用，实用美观；3 电路的组装及焊接，做到及时发现故障并自我排除故障；4 直流稳压电源电路的最终焊接及调试；二 提出方案：在华成英，童诗白主编的 第四版中介绍到直流稳压电源电路的设计目的实际上就是把220v交流电转化成直流电的输出如图一所示。 图一 直流稳压电源电路的工作过程之前我们了解到半波整流的工作原理及原理图 如图二所示：U20时；二极管导通，UL=U2U20时；二极管截止，UL=0图二 半波整流图三 半波整流波形由此我们得到桥式整流电路，实现全波整流，其工作原理及原理图如图四：U2正半周期时：D1,D3导通D2,D4截止U2负半周期时：D2,D4导通D1,D3截止 图四 桥式整流电路U2UL图五 全波整流波形由此可见，我们利用整流原理可以把正弦交流电转化成脉动直流电压，为了获得直流电压，我们必须经过滤波获得有波纹的直流电压，最后得到直流电压。符合设计思路的电路图有以下几种：方案一：唐竞新主编的中有利用多个三极管以及电容如图六所示，主要利用三极管的单向导电性以及负反馈原理实现交流电的转化。图六 使用调整管的串联负反馈稳压电源电路图方案二：采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等分立元器件如图七所示。将220v得交流电经过变压器得到电压幅值较小的交流电，再经桥式整流电路和滤波电，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。保持射极输出形式，构成具有放大环节的串联型稳压电路。其稳压电路图如图七所示： 图七 分立元件稳压图示方案三：变压、整流和滤波电路与方案二(图七)相同，稳压部分采用集成稳压器-7805调式稳压器，内部具有过热和过流保护电路，而且性能稳定，输出电压5v，也可以达到设计目的。 方案一（图六）采用多个三极管利用负反馈原理实现交流变直流，存在输入交流不稳定对三极管的危害比较大，且在不稳定情况下容易造成危险事故，不可以作为实际生活中的安全使用。方案二（图七）所需器件为分立元件，且要求多个元件的整装组合，组装过程中存在些许麻烦，显然不如集成芯片（三端稳压器）的可靠性高，性能稳定。综合比较，方案三（图八）比较简单，而且容易实现，在实际中可以安全使用。三 原理说明李万臣主编的模拟电子技术基础实验与课程设计中介绍采用集成芯片（7805三端稳压器）的直流稳压电源电路的工作原理：电路原理图如图八： 一 二 三图八 7805直流稳压电源电路 部分一 为桥式整流电路，实现全波整流，将交流电转化成脉动直流电压；其实桥式整流电路相当于理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。整流电路包括单向半波整流电路和桥式整流电路。半波整流电路（图二）结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大。因此，它只适用于要求不高的场合。为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路（图四）实现全波整流得到脉动直流电压。（华成英 童诗白主编, ） 部分二 LC式滤波器，实现滤波功能，将脉动直流电压变成有波纹的直流电压； 部分三 7805三端稳压器，获得平稳的直流电压；稳压器采用7805系列即输出电压值+5伏，属于三段固定输出集成稳压，两边输入输出中间接地。为了防止电流或电压过大用二极管并联稳压器，当电流、电压过大时二极管起到开关作用对其进行保护。四 实习所需器件： 1 三端稳压器7805 一只 78系列为正输出，输出+5v 2 电解电容 1000F/16V 一只 470F/16V 一只 实现滤波功能 3 瓷介电容 0.1F 二只 通高频阻低频 实现滤波功能 4整流二极管IN4007 四只 组成桥式整流电路，实现整流功能 5电阻 470 一个 6 发光二极管LED 一个 7 接线柱 8 万用板五 设计测试结果1焊接 工具：电烙铁在已做好的电路板上涂一层助焊剂，对照原理图（图八）将元件安装在电路板上，检查元件位置是否正确。检查无误后，用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢，保证每个元件不虚焊。在焊元件时根据不同元件耐热性能尽量减少焊接时间。焊接完毕后用万用表检查是否断路和短路。2调试工具：万用表或交流毫伏表接入220V交流电压，检查电路是否有异常现象，如果没有，然后用万用表检查输出端电压是否正常，接上交流毫伏表观察其交流纹波电压，纹波电压较小也为正常。3 测试：用万用表测得：输出电压+5v（实际测得电压略低于5v，原因在于电路损耗部分电压）4 分析：用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以存在一定的误差；由于在电路板的导线会导致一定的误差；读数也存在一定的误差，在误差范围内的所有测量结果为正常。六 心得体会：这次实习是巩固和运用模拟电子技术基础中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和动手能力，并在实践中求得理论知识的巩固。 在设计过程中，虽然对于理论知识有所了解，但是对于元器件的连接，以及焊接往往不能得心应手，尤其在焊接过程中，常出现虚焊，焊焦问题，自己的焊接技术也有待提高。在组装电路以及焊接过程中应注意以下几点： 1了解电路工作原理的情况下，熟知元器件功能，按照电路图组装电路，注意正负极，以及元器件的安装顺序；2. 焊接时不能忽视浸润这一方面，先浸润再焊接，避免虚焊；3. 测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。 4. 注意7805管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。 5. 按照原理图焊接时必须注意安全。七 参考文献1 华成英 童诗白主编, ，第四版，清华大学电子学教研组。2 康华光主编,高等教育出版社。3 谢自美主编,