直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院電子技術(shù)選修課姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：題目：直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試設(shè)計(jì)地點(diǎn)：電工電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)日期：2013年6月成績(jī)：指導(dǎo)教師：年一月電子技術(shù)選修課任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)日期：2013年06月19日至2013年06月22日設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1 .設(shè)計(jì)內(nèi)容?輸入交流電（220V/50Hz）;?輸出4路直流電（+5V、+12V、-12V及+1.25V+14V可調(diào)）。?各路直流輸出電流A0.5A?紋波電壓50mV?具有輸出電壓指示（發(fā)光二極管）2 .設(shè)計(jì)要求?用Multisim仿真整體電路原理圖；?用Altiumdesigner設(shè)計(jì)整體電路圖

2、；?用Altiumdesigner設(shè)計(jì)PCB板圖指導(dǎo)教師簽字：年月日摘要:電子設(shè)備一般都需要直流電源供電，而這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機(jī)外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。而且這種情況越來(lái)越常見(jiàn)，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。特別是這些電子設(shè)備上運(yùn)用的直流電都是低壓電，而且在同一設(shè)備上直流電要求的大小也是不一樣的。針對(duì)這種情況，本次設(shè)計(jì)的就是輸出直流電的直流穩(wěn)壓電源。市電220V電壓通過(guò)變壓器流入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)整流、濾波后變成近似的直流電壓，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流輸出。通過(guò)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，再利用穩(wěn)壓直流電源仿真對(duì)穩(wěn)壓直流電源的四個(gè)部門分別進(jìn)行電路圖，輸入輸

3、出波形進(jìn)行分析，得到合理的方案。最后，利用PCB進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)到開(kāi)板制作，焊接，封裝，得到我們所需要的直流穩(wěn)壓電源。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源，變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓。目錄51晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源71.1 晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源框圖71.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源組成：71.2.3 基準(zhǔn)電壓電路：71.2.5 過(guò)載保護(hù)電路：71.3 晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖81.4 主要技術(shù)指標(biāo)82直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)92.1 直流穩(wěn)壓電源綜述92.2 電源變壓器工作原理92.3 整流電路102.3.1 整流電路的任務(wù)102.3.2 衡量整流工作性能的參數(shù)102.3.3 常用單相整流電路分類102.4 濾波電路162.4.1

4、 幾種濾波電路162.4.3 電容濾波電路分析162.5 穩(wěn)壓電路182.5.1 常用穩(wěn)壓電路分類182.5.2 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)192.5.3 集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路192.5.4 集成三端穩(wěn)壓器分類：202.5.5 常用三端集成穩(wěn)壓器性能203原件選型及型號(hào)參數(shù)213.1 變壓器選擇213.2 整流電路選擇223.3 濾波電路選擇223.4 穩(wěn)壓電路的選擇224穩(wěn)壓電源電路仿真234.1 固定穩(wěn)壓電源電路仿真234.1.1 電路原理圖234.1.2 變壓電路仿真234.1.3 整流電路仿真254.1.4 濾波電路仿真284.1.4.1 濾波電路元器件清單284.1.5 穩(wěn)壓電路仿真304.

5、1.6 工作原理334.2 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源334.2.1 電路原理圖334.2.2 工作原理345電路板設(shè)計(jì)345.1 原理圖繪制355.2 建立元器件封裝庫(kù)355.3 PCB的繪制356電路的安裝于調(diào)試366.1 元器件檢查與整形366.2 焊接366.3 裝配366.5 常見(jiàn)問(wèn)題處理367電路的參數(shù)測(cè)定377.1 電壓輸出測(cè)量377.2 最大輸出電流測(cè)量377.3 紋波電壓測(cè)量377.4 電阻的測(cè)量388穩(wěn)壓電源實(shí)物照片399實(shí)踐小結(jié)（收獲、體會(huì)及建議）401晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源1.1 晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源框圖整流濾波圖1-1晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源框圖1.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源組成:1.2.1

6、 調(diào)整電路：調(diào)整電路的核心是調(diào)整管，輸出電壓的穩(wěn)定通過(guò)調(diào)整管的調(diào)節(jié)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)及負(fù)載變化時(shí)，調(diào)整管電壓降相應(yīng)改變，使輸出電壓保持穩(wěn)定。由于調(diào)整管與負(fù)載是串聯(lián)：-1,V0J穩(wěn)壓過(guò)程相反。1.22.取樣電路：取樣電路與負(fù)載并聯(lián)，通過(guò)取樣電路可以反映U0的變化，因?yàn)榉答侂妷篣f與輸出電壓U0有關(guān)。反饋電壓Uf取出后送到放大單元，改變電位器W勺滑動(dòng)端子可以調(diào)節(jié)輸出電壓U0的大小。1.2.3 基準(zhǔn)電壓電路：將電路的基準(zhǔn)電壓送給比較放大電路。限流電阻R3與穩(wěn)壓管Dz組成基準(zhǔn)單元。Dz兩端電壓UDZ乍為整個(gè)穩(wěn)壓電路自動(dòng)調(diào)整和比較的基準(zhǔn)電壓。1.2.4 比較放大電路：晶體管T2組成放大電路。它將

7、采樣所得的反饋電壓Uf與基準(zhǔn)電壓UDZt匕較后加在T2的輸入端，即UBE2=Uf-UD左T2放大后控制調(diào)整管T1輸入端的電位。R4是T2的集電極負(fù)載電阻，同時(shí)也是調(diào)整管T1的偏置電阻。1.2.5 過(guò)載保護(hù)電路：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的保護(hù)電路有限流和截流兩種它們的作用是在負(fù)載電流超過(guò)額定值時(shí)，保護(hù)調(diào)整管不致因功耗過(guò)大而損壞。1.3晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖R7*LER II220EL1.2工作原理圖1-2晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖1.4主要技術(shù)指標(biāo)(1)輸入電壓：AC:220V(2)輸出直流穩(wěn)壓：DC3V、4.5V、6V三檔。(3)輸出直流電流：額定值150mA最大值300mA(4)具有過(guò)載，短路保護(hù)

8、，故障消除后自動(dòng)恢復(fù)。2直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)2.1 直流穩(wěn)壓電源綜述一個(gè)完整的小功率直流穩(wěn)壓電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路四部分組成:圖2-1直流穩(wěn)壓電源組成圖其中：(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。(2)整流電路：將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓，但此脈動(dòng)的直流電壓含有較大的紋波。(3)濾波電路：把脈動(dòng)的直流電壓的紋波加以濾除，從而得到平滑的直流電壓，但這樣的電壓還隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的的變化而變化。(4)穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定，進(jìn)

9、一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力。2.2 電源變壓器工作原理變壓器的基本工作原理就是利用電子感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或者傳輸信號(hào)，是電能傳遞或者傳輸?shù)湫秃玫闹匾?。變壓器主要由銅線鐵芯和線圈。因?yàn)殡娏鱅1的方向和大小是隨時(shí)間變化的，變壓器的初級(jí)通上交流電時(shí)，變壓器的鐵芯中產(chǎn)生了交變的磁場(chǎng)小，(其中I1的繞線組叫做初級(jí)線圈N1,另一個(gè)繞組叫做線圈N2。)這樣，在次級(jí)線圈處就能感應(yīng)處頻率相同的交流電壓。顯然變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓，因?yàn)橹绷麟娏魇遣粫?huì)變化的。電流通過(guò)變壓器就不會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，所以次級(jí)線圈只能在直接接通的一瞬間產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流和電壓。變壓器計(jì)

10、算公式：假設(shè)變壓器處于理想狀態(tài)，即不計(jì)初，次級(jí)線圈的電阻損耗，當(dāng)其間耦合系數(shù)為1時(shí)，令：且初級(jí)次級(jí)線圈纏繞的鐵芯中磁通量2為小，蓋磁通量稱為主磁通。則變壓器的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：Ei(t)Ni*d.dtE2(t)N2*ddt若初級(jí)次級(jí)線圈內(nèi)的電壓電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值都按照正弦規(guī)律(一般交流電都按賬號(hào)正弦規(guī)律變化)，則U1/U2E1/E2N1/N2由于理想狀態(tài)不計(jì)鐵芯損失，有能量守恒定律得：U1*I1U2*I2令KNi/N2(稱為匝數(shù)比)則U1U2KI2I1上式表明，變壓器在改變電壓的同時(shí)，電流也隨之成反比例地變化，且一次、二次電流之比等于匝數(shù)之反比，即變壓器具有變流功能。2.3 整流電路2.3.1 整

11、流電路的任務(wù)交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)的電壓。2.3.2 衡量整流工作性能的參數(shù)(1)輸出電壓平均值VO(AM-反映整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的能力。(2)脈動(dòng)系數(shù)S-反映整流輸出電壓中交流成分的大小，用來(lái)衡量整流電路輸出平滑程度。SVor.VO(AV)2.3.3常用單相整流電路分類1 、半波整流(1個(gè)二極管完成)2 、全波整流(2個(gè)二極管完成)3 、橋式整流(4個(gè)二極管完成)2.3.3.1半波整流(1)電路組成圖2-2半波整流電路組成圖(2) 元器件作用圖2-3中，T為變壓器，其作用是將220V的交流電壓變成所需要的直流電壓，D是整流二極管，其作用是將方向變化的交流電變?yōu)閱蜗嗟拿}動(dòng)直流。為

12、分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。(3)參數(shù)計(jì)算輸出電壓平均值(5)、輸出電流平均值(I。).2U2Uod(t) 21° .2U2sin td( t)0.45U2IoUoRl0.45U2Rl二極管上的平均電流：IdI0二極管承受的最高反向電壓：Udrm2U2(4)工作原理U2>0時(shí):二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降,U2<0時(shí)：Uo=U2二極管截止,Uo=0(5)電路波形圖2-3半波整流波形圖2.3.3.2單相全波整流(1)電路組成圖2-4全波整流電路組成圖(2)參數(shù)計(jì)算輸出電壓平均值(Uo)，輸出電流平均值(Io)1U0

13、 0U0d( t)10 M2U 2 sin td( t)22U2=20.9U2I0U0RL0.9U2RL二極管上的平均電流：IDI02二極管承受的最高反向電壓：UDRM2、2U2(3)工作原理變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時(shí)：D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)：D2導(dǎo)通，D1截止。(4)電路波形圖2-5全波整流波形圖2.2.3.3橋式整流(1)電路組成0D-1-z)IT圖2-6橋式整流電路組成圖(2)元器件作用采用橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ?，用?lái)將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妎(3)參數(shù)計(jì)算VO(AV)Vl-0 42 V2 sin2巧t d tV20.9V2IL R0.

14、9V2Rl脈動(dòng)系數(shù)SV22 Vl2Vl平均整流電流0.483I D1 I D3 I D2I 1II D4 IL2(4)工作原理f圖2-7橋式整流（正半周期）原理圖u正半周，Va>Vh二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止負(fù)半周:圖2-8橋式整流（負(fù)半周期）原理圖u負(fù)半周，Va<Vb二極管2、4導(dǎo)通，1、3截止。（5）電路波形正半周：圖2-9橋式整流（正半周期）波形圖圖2-10橋式整流(負(fù)半周期)波形圖2.4濾波電路2.4.1 幾種濾波電路3圖2-12(a)電容濾波電路(b)電感電容濾波電路(倒L型)(c)型濾波電路2.4.2 濾波原理利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不

15、能突變的特性(電抗元件的儲(chǔ)能作用)，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。2.4.3 電容濾波電路分析(1)電路組成接入RL時(shí)dRlCc (RL/Rin1)C(3)工作原理Rl未接入圖2-14電容濾波電路原理圖圖2-15電容濾波電路原理圖V2<Vc 時(shí)：二極管截止，C- RL放電V2 > Vc 時(shí)：(2)參數(shù)計(jì)算圖2-13電容濾波電路組成二極管D1、D3導(dǎo)通，一方面向RL提供電流，另一方面向c充電(5)電路波形R未接入圖2-16電容濾波電路波形圖接入RL時(shí)"個(gè)圖圖2-17電容濾波電路波形圖2.5穩(wěn)壓電路2.5.1 常用穩(wěn)壓電路分類常

16、用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)穩(wěn)壓管穩(wěn)底電路線性穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路：效率較高，目前用的也比較多。2.5.2穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)1、輸出電壓：V。fVi，Io，T2、輸出電壓變化量:V 。Kv ViR。I。 & T3、輸入調(diào)整因數(shù)：KvVoVI Io。T 04、電壓調(diào)整率：SVV。V。*1。%VII。T。5、穩(wěn)壓系數(shù)：_V2V.V1MI。T。6、輸出電阻：R。-V°I0Vi0T。7、溫度系數(shù)：St一出1TVi。T。2.5.3 集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用

17、的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入端、輸出端、公共引出端，故稱之為集成三端穩(wěn)壓器。(1)集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路原理圖圖2-18集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路原理圖2.5.4 集成三端穩(wěn)壓器分類:CW78LXX輸出電流最大為CW78MXX 輸出電流最大為CW78XX輸出電流最大為150mA500mA1.5A14VD2 E江汽型后T XX兩位數(shù)字代表輸加電壓，U7900)輸出電流超過(guò)1. 不需要外接元件2.5.5 節(jié) 本節(jié)主勺.W7807900琮列）5 A （加散熱的Z 加 Qu/5QV 丁Vut& niICVD1 -10IJ其內(nèi)郁函為

18、其型晶體RP15.1IC4 "F C410tW50V內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)輸出電壓容差為4%輸出電壓額定值有：±（5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V）等3原件選型及型號(hào)參數(shù)3.1 變壓器選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求：(1) 4路直流電壓輸出(+5V、±12M以及+1.25V+14V可調(diào))(2)各路直流輸出電流A0.5A最大輸出電壓為14V,根據(jù)第一節(jié)計(jì)算公式，加濾波電容后，直流輸出電壓UO-1.2U2,所以要選擇雙端輸出變壓器，并且變壓器副邊輸出電壓為(14+3)/1.4=12.14V。結(jié)合輸出電流要求，電源變壓電路選擇I/P220

19、V50Hz,O/P12V乂600mA的變壓器。3.2 整流電路選擇由理論可知，全波整流和橋式整流的效率均為UO=0.9U2,全波整流的二極管最大反向耐壓值為2.82U2。管子導(dǎo)通電流為0.5IO=250mA查手冊(cè)可知，常用整流二極管1N4007最大反向耐壓為1000V,最大正向平士整流電流為1A,完全可以滿足本設(shè)計(jì)要求。因此采用1N400瑞成單相全波整流電路作為直流電源的整流電路。3.3 濾波電路選擇由于輸出最大電壓為14V,電流最小0.5A,所以，RL=28Q。采取簡(jiǎn)單的電容濾波，為獲得較為平滑的負(fù)載電壓，一般時(shí)間常數(shù)r=RLXC>(35)T/2.取RLXC=5XT/2,得C=1786

20、pF,考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)士10%則電容所能承受的最高電壓為1.1xU2X1.414=18.67V,所以采用2200wF/25V的電解電容作為濾波電容。3.4 穩(wěn)壓電路的選擇根據(jù)輸出要求可知，有固定輸出和可調(diào)輸出兩種。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)定性高以及完善的內(nèi)部保護(hù)措施，并且使用方便、價(jià)格低廉，所以決定采用7812、7912、7805作為固定穩(wěn)壓器，紋波電壓均可在50mV以下，輸出電流可達(dá)到1.5A。采用LM317作為可調(diào)穩(wěn)壓器，紋波電壓均可在50mVZ下；輸出電流方面，317系列TO220封裝也可達(dá)到1.5A。完全滿足設(shè)計(jì)要求。故采用上述器件作為整個(gè)電源的穩(wěn)壓部分。4穩(wěn)壓電源電路仿真4.1 固定穩(wěn)壓

21、電源電路仿真4.1.1 電路原理圖D3J-wD"0510.4二INPlTV+ei2：:二打Fr：ikFI：GNDGM5.|GNDCll20SuF*lit?+47Du=GNDC5%1tpLEDIGNDi|MCI*305Vir.Vc'JtVinVau.rVrnVoiktMCs鼻.Ui-q-；wFDS1O.lw?GNL圖4-1固定輸出穩(wěn)壓電源電路原理圖4.1.2 變壓電路仿真4.1.2.1 變壓電路元器件清單名稱 參數(shù)所在庫(kù)名稱 符號(hào)Source-市電 220v, 50Hzpower sourceAC-POWERSource-GROUNDpower sourceHr220V/雙12

22、V600mA變壓器設(shè)定匝數(shù)Basic-TRANSFORMER1P2S18.33:1:1電壓表AC Indicator-VOLTMETER VOLTMETER示波器雙通道儀器欄Oscilloscope14表4.2.1.2變壓器電路仿真圖AC +SHIDIANN1:N2=220:12=18.33AC lOMOhm 112 000U2II'| 12,0001 U4 AC lOMOhm圖4-2變壓電路仿真4.1.2.3變壓器電路波形(1)變壓器原邊和副邊波形(2)變壓器兩個(gè)副邊波形圖4-4變壓器兩個(gè)副邊波形4.1.3整流電路仿真4.1.3.1整流電路元器件清單名稱參數(shù)所在庫(kù)名稱符號(hào)整流二Dio

23、de-極管1000v,1ADiodeSource-powersource電壓表DCIndicator-VOLTMETERVOLTMETER1n4007GROUND4.1.3.2整流電路仿真圖1、（1）半波整流2、（1）全波整流圖4-7全波整流全波整流系數(shù)0.9,故理論上全波整流電壓為：UzL=0.9X12V=10.8V2、（2）變壓器副邊波形與全波整流波形圖4-8變壓器副邊波形與全波整流波形3、（1）橋式整流鬣圖4-9橋式整流3、（2）變壓器副邊波形與橋式整流波形名稱參數(shù)所在庫(kù)名稱電壓表 DC Indicator-VOLTMETER VOLTMETER_V r2200電解電容 uF0.1uFp

24、ower source圖4-10變壓器副邊波形與橋式整流波形Basic-CAP ACITOR10QSource-GROUND4.1.4濾波電路仿真4.1.4.1濾波電路元器件清單Basic-CAPelectrolit0.1uF10QBasic-Res2200uf示波器雙通儀器欄Oscilloscope：i"J，亡道AF表4-34.1.4.2濾波電路仿真圖1、（1）負(fù)載開(kāi)路DCWMOhm圖4-11濾波電路仿真負(fù)載開(kāi)路系數(shù)1.414,理論上濾波電壓為：UzL=1.414X12=16.97V2、（1）負(fù)載閉合g10MOhm圖4-13負(fù)載閉合系數(shù)1.2,理論上濾波電壓為：UzL=1.2X12

25、=14.4V2、（2）變壓器副邊波形與濾波波形（負(fù)載閉合）圖4-14變壓器副邊波形與濾波波形（負(fù)載閉合）3、（1）負(fù)載閉合，減小電容C1CMMGhm圖4-15負(fù)載閉合，減小電容C1,濾波電壓進(jìn)一步降低圖4-16變壓器副邊波形與濾波波形（負(fù)載閉合，C減?。?.1.5 穩(wěn)壓電路仿真4.1.5.1穩(wěn)壓電路元器件清單名稱參數(shù)所在庫(kù)名稱符號(hào)電解電容2200uFBasic-CAPelectrolit470ufJ電容0.1uFBasic-CAPACITOR0.1uFHH電阻470QBasic-Res470Q地SourcepowersourceGROUND工電壓表DCIndicator-VOLTMETERVO

26、LTMETER_.V=l示波器雙通道儀器欄Oscilloscopeh界T穩(wěn)壓器5VPower-Voltage_regulatorLM7805CTJ發(fā)光二極管5mADiode-LEDLED_redp4.1.5.2穩(wěn)壓電路仿真圖表4-4WEN80LED1吟圖4-17穩(wěn)壓電路仿真圖 4-18圖4-194.1.6 工作原理電路原理：該電路由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。電網(wǎng)供給交流電壓(220v,50Hz)經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈沖電壓，再用濾波器濾去其交流分量，得到比較平直的直流電壓。最后采用穩(wěn)壓電路，以保證輸出穩(wěn)

27、定的直流電壓。原理說(shuō)明：(1)單相橋式整流電路可以將單相交流電變換為直流電；(2)整流后的電壓脈動(dòng)較大，需要濾波后變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓用來(lái)供電;(3)濾波后的輸出電壓容易隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化波動(dòng)不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)(4)將輸出電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路后輸出電壓不會(huì)隨電網(wǎng)和負(fù)載的變化而變化從而提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，保障設(shè)備的正常使用；(5)關(guān)于輸出電壓在不同檔位之間的變換，可以將穩(wěn)壓電源的電壓設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)電壓再對(duì)其進(jìn)行變換，電壓在檔位間的調(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。4.2 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源4.2.1 電路原理圖DMD-圖4-19可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源原理圖4.2.2 工

28、作原理變壓器副邊電壓通過(guò)整流電路由交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓。半波整流電路和全波整流電路的輸出波形均含有較大的交流分量，會(huì)影響負(fù)載電路的正常工作。為了減少電壓的脈動(dòng)，需要通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)該將交流分量全部去除，使濾波電路的輸出電壓僅有直流電壓。然而，由于濾波電路為無(wú)源電路，所以接入負(fù)載后勢(shì)必會(huì)影響其濾波效果。對(duì)于穩(wěn)定性要求不高的電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。交流電壓通過(guò)整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電

29、壓的波動(dòng)和負(fù)載大小的變化，從而可以獲得足夠高的穩(wěn)定4.3 整體仿真電路圖見(jiàn)附件(2)5電路板設(shè)計(jì)5.1 原理圖繪制WeA i* eoxdC3O UTt£-Vlt. Vouit圖5-1直流穩(wěn)壓電源原理圖5.2 建立元器件封裝庫(kù)根據(jù)所選原件型號(hào)，仔細(xì)查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)。根據(jù)手冊(cè)中器件尺寸圖，使用正確的器件封裝。注意：遇到庫(kù)中不存在的器件封裝，如散熱片，手動(dòng)繪制封裝時(shí)，需要仔細(xì)測(cè)量其尺寸。5.3 PCB的繪制要求布局合理，布線清晰。注意：（1）散熱片與電解電容距離要適中，防止電容受熱老化。（2）使用覆銅作為地平面（地線）6電路的安裝于調(diào)試6.1 元器件檢查與整形檢查PCB是否有斷線、短路、破損等

30、情況；檢查元件型號(hào)、數(shù)量是否與清單一致；對(duì)主要元器件(如變壓器、整流二極管等)進(jìn)行參數(shù)測(cè)定。使用工具對(duì)相關(guān)元件按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行整形。(嚴(yán)禁粗暴整形)6.2 焊接焊接要按元器件從低到高的順序，依次進(jìn)行。焊點(diǎn)要有光滑整齊的外觀，足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及可靠的電氣連接。6.3 裝配首先需測(cè)量變壓器原、副邊線圈的直流電阻。變壓器原、副邊抽頭需要從PCB板的洞穿過(guò)在要接到地線上。第二需測(cè)量220V電源線通斷情況。220V電源線與變壓器原邊接線需要絞緊后再焊接，并且要有熱縮管保護(hù)，防止觸電短路。6.5 常見(jiàn)問(wèn)題處理(1)變壓器副邊無(wú)輸出斷電后檢查副邊線圈電阻，若電阻為無(wú)窮大，更換新的變壓器。(2)整流電路輸

31、出電壓不達(dá)標(biāo)整流二極管方向是否正確；(3)濾波電容發(fā)熱電容極性及整流二極管方向是否正確；(4)電源指示燈不亮發(fā)光二級(jí)管極性是否正確，限流電阻是否焊接正確。(5)穩(wěn)壓輸出電壓不正常是否正確安裝穩(wěn)壓器；電壓調(diào)整電路是否焊接正常。7電路的參數(shù)測(cè)定7.1 電壓輸出測(cè)量用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量各路輸出。U1=+4.98VU2=+12.19V/-11.96V可調(diào)的電壓范圍為1.25V16.35V7.2 最大輸出電流測(cè)量外加可調(diào)大功率電阻，搭建電流測(cè)量電路，由大到小調(diào)整電阻，記錄輸出電流當(dāng)電壓突然出現(xiàn)跌落時(shí)，說(shuō)明已超過(guò)其最大輸出電流，應(yīng)及時(shí)斷開(kāi)測(cè)量回路。此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流即為最大輸出電流。電流為0.6A7.3 紋

32、波電壓測(cè)量使用數(shù)字示波器，切換至交流輸入型，此時(shí)采入的波形即為紋波電壓, 放大波形，讀取峰峰值即可。圖7-1輸出電壓波形紋波電壓指的是一個(gè)直流電壓中的交流成分。其產(chǎn)生的原因有兩點(diǎn)：1.濾波不徹底；2.負(fù)載存在波動(dòng)性。如后圖所示,圖7-2紋波電壓波形如圖可知，紋波電壓10mV滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)FFT分析，可知全波整流后,100Hz處有最大幅值存在，符合電路幅頻特性。圖7-3紋波電壓FFT分析7.4 電阻的測(cè)量6.3 Q原邊電阻：530Q副邊電阻：6.7Q8穩(wěn)壓電源實(shí)物照片9實(shí)踐小結(jié)（收獲、體會(huì)及建議）維持一周的穩(wěn)壓直流源課程設(shè)計(jì)雖然是一門專業(yè)課選修課，但是在這個(gè)過(guò)程中我學(xué)到了很多，讓我在很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上得到提升。首先是理論課程，開(kāi)始的時(shí)候有的地方不是很明白，因?yàn)槟ｋ娤瓤纪旰笙嚓P(guān)的知識(shí)就記得不是很清楚，為了能很好的完成這次課程設(shè)計(jì)，又重新將相關(guān)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，有了新的收獲。然后是設(shè)計(jì)這一部分，是考驗(yàn)我們的理論加實(shí)踐的能力。首先我們要掌握基本的元器件的功能機(jī)用途，通過(guò)實(shí)物，加深我們的印象，幫助我們理解。將這些原件結(jié)合起來(lái)，形成了我們的穩(wěn)壓直流源電源的電路圖。在焊接的過(guò)程完成的比較順利，我覺(jué)得這和我平時(shí)的練習(xí)分不開(kāi)，平時(shí)通過(guò)科技創(chuàng)新基地的活動(dòng)，鍛煉了自己的能力。還有有的同學(xué)將芯片對(duì)應(yīng)的位子弄錯(cuò)了，而我