可調電源的課程設計

1、<p>　　目 錄</p><p>　　引 言…………………………………………………………………..2</p><p>　　電路設計要求……………………………………………………………………3</p><p>　　Lm317簡介…………………………………………………………………….3</p><p>　　電路實現原

2、理……………………………………………………………………4</p><p>　　工作原理及電路參數………………………………………………………5</p><p>　　變壓器……………………………………………….5</p><p>　　整流電路……………………………………………………..5</p><p>　　濾波電路………………………………………

3、…………..6</p><p>　　穩(wěn)壓電路……………………………………………………9</p><p>　　保護電路………………………………………………….10</p><p>　　實際設計電路及元件………………………………………………………………………11</p><p>　　改進及發(fā)展電路…………………………………………………………………

4、…………….12</p><p>　　心得體會…………………………………………………………………………………………13</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在電子線路的相關應用中，電源是其必不可少的部分，電源系統(tǒng)質量的優(yōu)劣和性能的可靠性直接決定著整個電子設備的質量。直流穩(wěn)壓電源作為直流能量的提供者，在各種電子設

5、備中有著極其重要的地位，它的性能良好與否直接影響到電子產品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術的日益發(fā)展，電源技術也得到了很大的發(fā)展，它從過去一個不太復雜的電子線路發(fā)展到今天具有較強功能的模塊。人們對電源的質量、功能和性能要求也隨之變得越來越高。本文介紹一種以可調式穩(wěn)壓器為核心組成的正負輸出可調的直流穩(wěn)壓電源。該電源主要由電源變壓器、單相橋式整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等部分所組成。單向交流電經過這幾部分電路后即可轉換成正負輸出可調的穩(wěn)

6、定直流電壓。在本電源設計中，不僅制作了實用的穩(wěn)壓電源，更是結合單片機原理、匯編語言等學科，提高電源的性能和功能，使電源設備功能更加完善，使用方便，顯示直觀。初步實現了電子產品的體積小、功能多、性能高、價格低、智能化等方面的功能。</p><p><b>　　電路的設計：</b></p><p>　　設計目標：制作一個可調范圍為2-9v的直流穩(wěn)壓可調電源；</p&

7、gt;<p>　　要求：2-9v連續(xù)可調；</p><p>　　核心器件：LM317集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　如果橋式整流電路變壓器副邊中點接地，就應將兩個負載電阻相連接且連接中點接地。根據橋式整流電路的工作原理，當a點為“+”b點為“一”時，Dl、D3導通，D2、D4截止，U01=U2，U02=一U2；而當b點為“+”a點為“一”時，D2、D4導通，D1、D3截止，

8、U01=一U2，U02=U2，這樣兩個負載上就分別獲得正、負電壓。若設變壓器副邊電壓u2=U2sinwt，U2為其有效值。當u2為正半周時，電流由a點流出，經Dl、RL、D3流入b點，因而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓，即uo=u2，D2和D4管承受的反向電壓為一u2。當u2為負半周時，電流由b點流出，經D2、RL、D4流入a點，負載電阻RL上的電壓等于一u2，即uo=一u2，D1、D3承受的反向電壓為u2。這樣，由于D1、D

9、3和D2、D4兩對二極管交替導通，致使負載電阻RL上在u2的整個周期內都有電流通過，而且方向不變，則輸出電壓uo=| U2sinwt|。（3）濾波電路 經過整流后的直流電幅值變化很大，會影響電路的工作性能?？衫秒娙莸摹巴ń涣?，隔直流”的特性，在電路中并人兩個并聯電容作為電容濾波器，濾去其</p><p>　　電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端(即負載電阻兩端)并聯一個電容即構

10、成電容濾波電路。濾波電容容量較大，因此一般均采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。如果將兩個濾波電容相連接，且連接點接地，就可同時得到輸出電壓平滑的正負電源。</p><p>　　在理想情況下，變壓器副邊無損耗，二極管導通電壓為零，所以電容兩端電壓相等。而當其上升到峰值后開始下降，電容便通過負載電阻放電，其電壓也開始下降，趨勢與電容兩端電壓基本相同。

11、但是由于電容按指數規(guī)律放電，所以當其下降到一定數值后，電容將繼續(xù)通過負載放電，電容兩端電壓按指數規(guī)律緩慢下降。</p><p>　　總之，在電容充電時，回路電阻為整流電路的內阻，即變壓器電阻和二極管的導通電阻，其數值很小，因而時間常數很小。電容放電時，回路電阻為RL，放電時間常數R。。C通常遠大于充電的時間常數。因此濾波效果取決于放電時間。電容愈大，負載電阻愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。換言之，當

12、濾波電容容量一定時，若負載電阻減小(即負載電流增大)，則時間常數RLC減小，放電速度加快，輸出電壓平均值即下降，且脈動變大。故在此選擇一個濾波電容2200。輸出電壓的平均值U似蝴與放電時間常數RLC有關。RLC越大，電容器放電速度越慢，則輸出電壓所包含的紋波成分越小，U馭四越大。為獲得平滑的輸出電壓，一般取放電時間常數為:</p><p>　　式中：T為交流電的周期，在濾波電路放電時間常數滿足上式的關系時，可用下

13、式對輸出電壓的平均值約為電容兩端電壓的1．2倍。濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述，近似估算時，其波形近似為鋸齒波，此時脈動系數S可按下式近似估算，其中T為電網電壓的周期。</p><p>　　當濾波電容選定后，輸出電壓平均值U0和輸出電流平均值I0的關系稱為輸出特性，脈動系數S和輸出電流平均值I0的關系稱為濾波特性。電容濾波電路如圖3（1）。輸出特性和濾波特性如圖3（2）所示。</p><

14、;p>　　圖3（1）電容濾波電路圖</p><p>　　圖3（2）輸出特性級濾波特性 </p><p>　　曲線表明，電容愈大電路帶負載的能力愈強，濾波效果愈好；電流平均值愈大(即負載電阻的RL愈小)，電壓平均值愈低，S的值愈大。為減小輸出電壓的脈動成分，采用的濾波電容器的容值越大越好，交流電源的頻率越高越好。目前在計算機、電視機等電子設備中采用了高頻整流電源，它的濾波電容的容量就比

15、50赫茲工頻交流電的濾波電容小得多。（4）穩(wěn)壓部分 集成串聯型穩(wěn)壓電路有三個引腳，分別為輸入端，輸出端和公共端，因而稱為三端穩(wěn)壓器。按功能可分為固定式穩(wěn)壓電路和可調式穩(wěn)壓電路；前者的輸出電壓不能進行調節(jié)，為固定值；后者可通過外接元件使輸出電壓得到很寬的調節(jié)范圍。便于實時控制，此設計采用可調式三端穩(wěn)壓器LM317。 LM317可調式三端穩(wěn)壓器有三個引出端，分別為輸入端、輸出端和電壓調整端(簡稱調整端)。調整端是基準電壓電

16、路的公共端，其典型值為1．25V。其典型線性調整率為0.01％，負載調整率為0.1％，80dB的紋波抑制比，其工作溫度范圍為o℃至+125℃。LM317可調式三端穩(wěn)壓依靠外接電阻來調節(jié)輸出電壓的，為保證輸出電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻，同時電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流</p><p>　　為了減小電位器上的紋波電壓，可在其上并聯了一個lo的電容，由于電容容量較大，一旦輸入端斷開，電容將從穩(wěn)蘸器輸出端

17、向穩(wěn)壓器放電，易使穩(wěn)壓器損壞，因此在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，并置在輸出短路時，曦套將向穩(wěn)壓器調熬端放電，并使調整管發(fā)射結反偏，為了保護穩(wěn)壓器，故加一個二極管。利用電容可以抵消輸入線較長時的電感效應，以防止電路產生壹激振蕩，其容量較小，一般小于1，故在此選擇0.1vf。</p><p>　　三極管9031，如沒有三極管，當電位器W1中心抽頭接觸不良的時候，LM317即相當于懸空，這時它輸出的電壓即

18、等于電源整流濾波的電壓，有可能瞬間燒壞負載。加上三極管后，那怕W1中心抽頭出現接觸不良時懸空，但W1的總電阻即會給三極管一個偏置，三極管飽和導通，LM317的輸出電壓即為零。</p><p>　　另外，當電位器正常未出現接觸不良時，三極管是沒有偏置，是不工作的。</p><p>　　在實際的設計中，由于原件缺少，在考慮其整體性能盡量不降低的情況下，用其他的代替，經multisim仿真確定其

19、性能不受影響。</p><p>　　工作原理：通過調節(jié)電位器的大小，可在輸出端得到2-9v連續(xù)變化的輸出電壓，LED作為指示燈。</p><p>　　本次作品缺點在于輸出電壓范圍小，不容易調到一個準確度的電壓值，在實際生活中，我們常用的電源電壓為3，4.5，6，9，12，15，18，21，24，所以設計出一種最方便的方案，如下：</p><p>　　通過調節(jié)開關的檔

20、位可調節(jié)輸出電壓為常用電壓值。</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　這是第一次自己完成一個電路從設計到焊接，再到編輯文檔，與平時理論學習有很大區(qū)別，雖然電路很簡單但是卻花費了很長時間，原因是實際中會出現很多理論中碰不到的問題，很瑣碎，很麻煩，只能盡量做到細心，認真，犯過的錯誤銘記在心，下一次就不會再犯了。</p><p

21、>　　首先，第一個錯誤是誤認為lm317的管腳和自己曾經用的7809管腳相同，經過一次錯誤焊接得不到正確的輸出電壓后，才分析出來這個問題。這就是經驗不夠卻自認為有經驗的結果。</p><p>　　其次，在焊接過程中常常出現焊不上的問題，后來學會了使用焊錫膏，慢慢就熟練了，只是電路的布局還是欠缺很多。</p><p>　　最后，對lm317有了深刻的認識。317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工

22、作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時，沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么制作

23、的穩(wěn)壓電源可能會出現下述不正?，F象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。</p><p>　　要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問題，可以通過設定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。此時，只要保證Vo/（R1＋R2）≥1.5mA，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)