1、電子技術課程設計說明書（電氣工程學院）設 計 題 目： 可調直流穩壓電源設計 專 業 班 級： 電自142 指 導 教 師： 明德剛 學 生 姓 名： 設 計 地 點： 實驗室315 設 計 日 期： 2016年11月28日12月9日 目 錄設計題目：21 設計目的及任務31.1 設計目的31.2 設計任務32 設計過程42.1 題目分析42.2 整體構思42.3 具體實現53 元件說明及相關計算73.1 元件說明73.2 相關計算94 制作及調試過程124.1 制作過程124.2 調試過程124.3 遇到問題及解決措施125 心得體會14參考文獻15致謝16附錄1：電路原理圖17附錄2：實物

2、圖片17附錄3：元件清單19貴州理工學院學生課程設計成績評定表（電氣類）20可調直流電源穩壓設計摘要直流穩壓電源,又稱直流穩壓器，它的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩壓器的直接輸出電壓都能保持穩定。直流穩壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路以及穩壓電路等電路組成。變壓器把高壓交流電壓變為所需要的低壓交流電；整流器把交流電變為直流電；經濾波后，穩壓器再把不穩定的直流電壓變為穩定的直流電壓輸出。本設計主要采用變壓器，整流，濾波，穩壓的流程思路將輸入220V交流電轉換成3V9V的直流電源。其中，穩壓電路采用三端固定穩壓器LM317達到穩壓效果，因此系統可根據實際

3、需要對其設計進行適當的修改。關鍵詞： 變壓器，整流，濾波，穩壓，LM317穩壓管，電路仿真課程設計：可調直流電源穩壓設計1 設計目的及任務1.1 設計目的（1） 結合電子技術基礎中所學的理論知識，獨立的設計方案，培養學生獨立分析和解決問題的能力。（2） 學會查閱相關手冊和資料，通過查閱手冊和資料，進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理的選用的原則。（3） 學會使用常用電子元器件。（4） 掌握基本的現代電子技術設計工具和EDA技術。（5） 掌握電子電路的安裝與調試技術，進一步熟悉電子儀器的使用方法。（6） 認真撰寫總結報告，培養嚴謹的作風和科學的態度。1.2 設計任務設計一個基于LM31

4、7的可調直流穩壓電源，其輸出電壓+3V+9V連續可調，電源由降壓，整流，濾波和穩壓等環節構成。在萬能板上焊接并調試，實現如下的功能：（1） 輸出電壓U0=+3V+9V連續可調；（2） 最大輸出電流；（3） 要求選用LM317集成穩壓器；（4） 考慮變壓器輸入接口和電壓輸出接口；（5） 考慮過流和過壓保護。2 設計過程2.1 題目分析（1） 電網供電電壓交流220V（有效值）50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要的交流電壓。（2） 降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（及脈動大）。（3） 脈動大的直流電壓需進過濾波電路變成平滑，脈動小

5、的直流電，即將交流成分濾掉，保留其直流成分。（4） 濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩壓直流電壓輸出，供給電壓表。2.2 整體構思直流電壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電的裝置，它需要降壓，整流，濾波，穩壓四個環節才能完成。一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩壓電路所組成，基本框圖如下： 直流穩壓電源的原理框圖和波形變換（1） 電源變壓器：是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變比由變壓器的副邊確定，變壓器副邊與原邊的功率比為，式中是變壓器的效率。（2） 整流電路：利用單向導電元件，將50H

6、z的正弦交流電變換成脈動的直流電。（3） 濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的大部分交流成分濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波，橋式整流濾波等。（4） 穩壓電路：穩壓管穩壓電路其工作原理是利用穩壓管兩端的電壓，電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調節與穩壓管串聯的限流電阻上的壓降來達到穩壓輸出電壓的目的。2.3 具體實現 1.電源變壓器：過整流電路將將交流變為脈動的直流電壓，由于此脈動的直流電壓含有較少的波紋，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓，電源變壓器的作用是將交流220V的電壓變為所需的電壓值，然后通

7、過的電壓還隨電網電壓波動，負載和溫度的變化，因而在整流，濾波電路之后，還需接穩壓電路。穩壓電路的作用是當電網電壓波動，負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩定。如下圖所示2. 整流電路：利用二極管的單向導電性，將交流電壓（電流）變成單向脈動電壓（電流）的電路，稱為整流電路。交流電分為三相交流電和單相交流電，在小功率電路中一般采用單相半波，全波，橋式整流電路和倍壓整流電路。本次課程設計主要研究單相橋式整流電路，對于倍壓整流電路及全波整流電路，可通過相應參考書來了解。如下圖所示3. 濾波電路：經過整流后，輸出電壓在正負方向上沒有變化，當輸出電壓波形仍然保持正弦波的形狀，起伏很大。為了能過得到平滑的直

8、流電壓波形，需要有濾波的措施。在直流電源上多是利用電抗元件對交流信號的電抗性質，將電容器或電感器與負載電阻恰當連接而構成濾波電路。電容有通高頻，阻低頻的作用，將其并在整流電路后面，可以讓高頻電流通過電容流回電源，從而減少了流入負載的高頻電流，降低了負載電壓的高頻成分，減小了脈動。如下圖所示：4. 穩壓電路：集成三端穩壓器具有體積小，外圍元件少，調整簡單，使用方便且性能好，穩定性高，價格便宜等優點，因而獲得越來越廣泛的應用。如下圖所示：3 元件說明及相關計算3.1 元件說明圖3.5是外形圖和電路符號，在輸出電壓范圍1.2V37V時能夠提供超過1.5A的電流，此穩壓器非常易于使用。 圖3.5固定式

9、集成三端穩壓器外形及電路符號穩壓電源的輸出電壓的公式為。僅僅從公式本身公式來看，R1，R2的電阻值可以隨意設定，然而作為穩壓電源的輸出電壓的計算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設定的。首先317穩壓塊的輸出電壓變化范圍是(高輸出電壓的317穩壓塊如LM317HVA,LM317HVK等,其輸出電壓的變化范圍是)，所以R2/R1的比值范圍只能是028.6。經計算可知R1的最大取值為又因為R2/R1的最大值為28.6，所以R2的最大取值為。在使用317穩壓塊的輸出電壓計算公式計算其輸出電壓時，必須保證，兩個不等式同時成立，才能保證317穩壓塊在空載時能夠穩定地工作。2.橋式整流二極管： 在橋式整流二

10、極管中有兩個要點，一是容許通過的最大電流，二是反向穿電壓，一般選擇在路電流電壓的2倍左右的二極管。3.電位器 電位器是一種具有三個接頭的可變電阻器。 AB和BC之間的電阻可以通過簧片調節轉軸來加以改變電阻，其中AC兩邊電阻最大。符號如圖所示：3.2相關計算1.集成三端穩壓器  LM317內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓高得多的紋波抑制比。可調整輸出電壓低到1.2V，保證1.5A輸出電流，典型線性調整率0.01%，80dB紋波抑制比，輸出短路保護，過流、過熱保護，調整管安全工作區保護，標準三極管封裝。如圖所示： LM317其特性

11、參數：可調范圍為最大輸出點流為1.5A 輸入與輸出工作壓差為 輸出表達式為：=  其中，是集成穩壓器件的輸出電壓，即為1.25V。如圖所示，改變R2的值，的值即可改變。當R2短路時最小，為即1.25V；當R2大于零時，都大于，最大可達37V。2.選擇電源變壓器  1）確定副邊電壓：    根據性能指標要求： =          因為 所以 - 其中：,= 所以：此范圍可任選：= 

12、60;      根據          可得變壓的副邊電壓：2）確定副邊電流       又因為副邊電流 所以取=     則3)選擇變壓器的功率        變壓器的輸出功率： >3.選擇整流電路中的二極管  因為變壓器的伏變電壓 =&#

13、160; 所以橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為：= 橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： 查手冊選整流二極管IN4007,其參數為：反向擊穿電>=  最大整流電流= 4.濾波電路中濾波電容的選擇 1）求：  根據穩壓電路的穩壓系數的定義：D=    設計要求 將其代入上式，則可求得  2）求濾波電容C       設定=      所以

14、濾波電容：電路中濾波電容承受的最高電壓為,所以所選電容器的耐壓應大于17v。4 制作及調試過程4.1 制作過程安裝時，先安裝比較小的元件，所以先安裝整流電路，再安裝穩壓電路，最后再裝上電路（電容）。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不要接反，檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后用萬用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓Ui的極性，若Ui的極性為負，則說明整流電路沒有接對，此時若接入穩壓電路，就會損壞集成穩壓器。然后接通電源，調節RW的值，若輸出電壓滿足設計指標，說明穩壓電源中各級電路都能正常工作，此時就可以進行各項指標的測試。4.2 調試過程 靜態調試 當連好電路板的線路時，

15、先不要急著通電，而應該從以下幾個方面進行檢測：（1） 對照原理圖，用萬用表檢查線路的各個接口是否接通，是否有短路，斷路或漏接的現象，如果有，應該及時改好電路連線。（2） 對照原理圖，檢查各元件是否接得正確。動態調試接通12V的電壓，用數字萬用表對所設計的電路實物進行測試，調節滑動變阻器看電壓是否在3V9V的范圍之間。4.3 遇到問題及解決措施問題一：最小電壓低于3V？答：增大R2的電阻。誤差的因素：（1） 由于在測輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差；（2） 電流編內阻串入回路造成的誤差；（3） 示波器，萬用表本身的準確度而造成的系統誤差。改進此電路的方法：（1）減小接觸點的微小電阻；（2

16、）根據電流表的內阻對測量進行修正；（3）采用更高精確讀的儀器去測量。問題二：在把電源電源接通后，測電源的輸入端沒有電源？答：按照電路原理圖重新檢查電路。沒有電源的原因：（1） 橋堆接反；（2） 連接電源的線接觸不良。采取的措施：（1） 按照原理圖對電路進行檢查，若橋堆接反，按照原理圖將電路改過來；（2） 若線路接觸不良，換線重新接。問題三：二極管燈不亮？答：先按照原理圖檢查電路。燈不亮的原因？（1） 電路有的地方可能接反了；（2） 二極管壞了。 采取的措施： （1）先按照原理圖檢查電路中是否有地方接反，若接反，將錯誤的地方改過； （2）用萬用表測一下二極管是否亮，若不亮，重新換一顆二極管。5

17、心得體會本次的課程設計題目是可調直流穩壓電源設計，本設計主要利用電源變壓器，整流二極管，濾波電容及集成穩壓器固定式來設計，同時電壓直流穩壓電源的輸出電壓范圍是+3V+9V，其結構簡單，使用元器件較少，系統的可靠性較好，且其精度高，成本低，并且可作為一個獨立的模塊為其他電子設備提供電能。伴隨著計算機和通訊技術發展而來的現代信息技術革命，給電力電子技術提供了更加廣闊的發展空間，同時也給電源提出了更高的要求。而電源在使用時會造成很多不良的影響和后果，而在世界各國紛紛對電源產品提出來不同的要求和措施并制定了一系列的產品精度標準。只有滿足了產品的標準，才能過進入市場進行銷售和買賣。在這次課程設計的過程中

18、，我們遇到了不少問題和困難，但我們都努力的克服了，并且通過討論和指導老師的幫助解決了遇到的問題和困難，在這次課程設計的實驗過程中，我們在實物接線中多次接線失敗，我們又重新按照原理圖接線并查找接線錯誤的原因，經過多次的連接和改正，最后接線終于成功了，雖然本次實驗的接線不復雜，但是我們還是下了很大的努力。在這中間，我們要對導線進行測量，進行電路的組裝，整體電路的調試，最終順利的完成了本次實驗。在此過程中，不但增強了我們的動手能力，同時也讓我們對課本上的知識又進行了一次溫故，使我們加強了對課本上知識的理解和掌握，也擴寬了我們對課本知識以外的了解。通過本次課程的設計，使我們了解了書本上沒有的知識，更加

19、鞏固了我們所學的知識，同時也增強了自己的靈活運用所學知識到實踐中的能力。在這次課程設計中我受益匪淺，雖然在這過程中遇到了很多的意想不到的問題，但在最后都順利的完成并取得了成功，因為取得成功的能夠讓我們的內心充滿成就感和滿足感，也讓我深深地體會到了做學問一定要有認真，嚴謹的治學態度，這也將在我們以后的生活和學習中起到莫大的幫助和作用。最后，我在這里感謝我的指導老師我幫助過我的同學們，非常謝謝你們的幫助和知道。參考文獻1. 模擬電子技術簡明教程 楊素行 高等教育出版社2. 數字電子技術簡明教程 余孟嘗 高等教育出版社3. 基于PROTEUS的電路及單片機設計與仿真 周潤景 北京航空航天大學出版社4

20、. 楊素行 編模擬電子技術簡明教程，北京 高等教育出版社，2001年1月出版5. 基于PROTEUS的電路及單片機設計與仿真 6. 張憲 編電子電路制作指導，北京 化工工業出版社，2005年8月出版7. 張友汗 編電子技術基礎教學參考書，北京 高等教育出版社，2005年6月出版致謝在這兩個星期的電子技術課程設計的實踐中。我首先要感謝明德剛指導老師，因為從課程設計的開始到完成，他都對我們付出了很多，是他在我們遇到困難和難題時幫助我們解決，在這段時間里使我學會了直流穩壓電源的基本設計方法，同時也使我對直流穩壓電源的工作原理和使用方法有了更深刻的理解和詮釋。當我們把自己想出來的方案應用到實踐中的時候，出現了許多問題，如LM317引腳接反，測試時LED燈不亮，測試的結果和要求的結果不相符合等等。都是經過