直流稳压电源 课程设计

1、机械与电子工程学院课程设计报告课 程 名 称 模拟电子技术基础 设 计 题 目 直流稳压电源 所学专业名称 电子大类 班 级 电类111班 学 号 2011210701 学 生 姓 名 费殷栋 指 导 教 师 林其斌 2012年12月30日机电学院 模拟电子技术基础 课程设计任务书设计名称： 直流稳压电源 学生姓名：费殷栋指导教师：林其斌起止时间：自 2012 年 12月20日起 至 2013年1月 1 日止一、 课程设计目的学习相关分立式元器件的基本结构、工作原理、特性和参数以及由它们构成的串联型直流稳压电源的工作原理、原理图的设计和参数的计算、元器件的选用、计算机软件实现硬件的仿真、PCB

2、板的设计、电路的安装和调试，最后完成达到技术指标要求的标准产品。二、课程设计任务和基本要求设计任务：1. 输出电压12V，输出电流400mA；2. 输出电压数字显示，显示精度优于0.1；3. 输出电压在012V之间连续可调。基本要求:1. 依据性能指标和器件状况，设计稳压电源电子电路；2. 学习protel基本知识，并运用其绘制电源原理图和PCB图；3. 学习Proteus知识，对本电源电路进行仿真；4. 掌握电子电路板制作的全过程，实现电源的制作；5. 测量电源相关各项技术指标，完成系统调试。机电学院 模拟电子技术基础 课程设计指导老师评价表院（部）机电学院年级专业2011级电子大类学生姓名

3、费殷栋学生学号2011210701题 目 直流稳压电源一、 指导老师评语指导老师签名： 年 月 日 二、 成绩评定指导老师签名： 年 月 日 目录摘要与关键词1第一章 绪论 2第二章 直流稳压电压电源 32.1 具体工作原理 32.1.1 电源变压器32.1.2整流电路32.1.3滤波电路42.1.4稳压电路42.2 元器件简介52.2.1 lm317简介 52.2.2 电容简介6第三章 实验室及原理图 7第四章 PCB板的制作与调试 94.1 PCB板的制作流程 94.2 调试分析与流程简介9第五章 总结 10参考文献10附录111. 总电路图 112. 元器件明细表 11摘要：直流稳压电源

4、应用广泛，几乎所有电器、电力或电子设备都毫不例外地需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。随着我们电子知识的不断积累，我们越来越渴望设计电路。对电路的渴望增加了对电源的需求，尤其是稳压电源。我们平时买的电池，价格比较贵，用的时间有短，不能满足我们对稳压电源的需求，尤其是可调直流稳压电源。例如，在智能车的比赛中，我们用了许多电池，对环境造成了不必要的影响。所以，我想制作直流稳压电源，既可以解决以后电源的使用问题，又满足了同学们的需求，更重要的保护了环境。半导体二极管和晶体管是电子电路中常用的半导体器件，也是构成集成电路的基本单元。直流稳压电源由交流电网经变压、整流、

5、滤波、和稳压四个组成。关键字：电源变压器；整流电路；滤波电路；稳压电路。第一章 绪论直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.2524V可调。基本框图如下：（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5

6、0Hz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。第二章 直流稳压电源工作原理2.1具体工作原理2.1.1电源变压器通过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后同样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。电源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

7、。当一交流电流(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。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后同样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。2.1.2整流电路桥式整流电路利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。2.1.3 滤波电路滤波电路可以将整流电路输出

8、电压中的交流成分大部分滤除。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。2.1.4 稳压电路稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流的变化。通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路图如下：LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压. 不过它只能连续可调的正电压,稳压器内部含有过流,过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R).2.2元器件简介2.2.1LM317简介LM317内置有过载保

9、护、安全区保护等多种保护电路。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压高得多的纹波抑制比。可调整输出电压低到1.2V，保证1.5A输出电流，典型线性调整率0.01%，80dB纹波抑制比，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保护，标准三极管封装。如右图所示：LM317其特性参数：可调范围为1.25V-7V；最大输出点流为1.5A；输入与输出工作压差为：3V-40V。输出表达式为：其中，是集成稳压器件的输出电压，为1.25V。如图所示，改变R2的值，Uo的值即可改变。当R2短路时，Uo最小，为即1.25V；当R2大于零时，Uo都大于，最大可达37V。 lm317的内部电路图：2.2.2 电

10、容器简介电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容的符号是C。很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。电容的用途：1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路4滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。5温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。6计时：

11、电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、电视机。8整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。主要内容为电容器的选择：求： 设计要求代入上式，则可求得 ； 求滤波电容C 设定 所以滤波电容：。电路中滤波电容承受的最高电压为,所以所选电容器的耐压应大于17V。第三章 实验设计原理图设计的电路原理图： 可调（2.5V36V）的直流稳压电源 利用protel软件可以画出电路的原理图，自己学习protel软件的知识。文件，新建，工程，FPGA；在新建一个PCB原理图。将图形截出来。和直流稳压电源类似的原理图，串联型直流稳压电源，如下图所示：画出原理

12、图后，不能确定是否真确，所以要用仿真软件运行一下。仿真图： 电路的仿真可以检测电路制作的是否正确，可以提高我们的实践知识，操作能力。电路仿真的基本步骤是：放置带仿真模型的元件，连线，放置参考地电源，设置采样时间，设置取样点，仿真，最后经过焊板子就好了。第四章 PCB板的制作与调试4.1PCB板的制作流程介绍PCB板制作的一般流程：设计绘制原理图导成PCB图打印输出（热转印纸） 金属焊盘钻孔 腐蚀（留下电子线路） 利用热转印法将PCB图转到敷铜板 焊接安装元器件 调试 成品4.2 调试分析与性能测试我们将所有的元器件安装完成后，必须仔细对照电路图检查线路是否正确，看有没有接错的地方。然后接通22

13、0V电源，按下主电路开关SW1，用万用表检测输出端有无电压输出，若无电压输出，则检测输出端以前的电路每点的电位，找到电位异常的点后，可断开电源，仔细分析原因，检测此部位的元器件是否存在有虚焊的情况，用万用表的蜂鸣档检测是否有短路或是开路。对电路整体进行分析排查，看是否有元器件因为某点的短路而烧坏的，逐级进行。反复调试，直到找到原因所在。调节电阻使其输出电压的范围在38V 与 815V两个档位之间连续变化。这样，整个直流稳压电源就做好了第五章 总结 理论知识很重要，同时不要忘了实践，只有理论与实践相结合，才能达到最好的效果。二极管、三极管、电阻、电容等都知道了，不动手是做不出东西的，培养自己的动

14、手能力。直流稳压电源不容易做啊。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。通过这次课程设计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。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。参考文献：1林其斌主编 电子技术基础实验 中国科学技术大学出版社；