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文檔簡介
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)
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