1、鄭 州 科 技 學 院模擬電子技術課程設計題 目 直 流 穩 壓 電 源 學生姓名 x x x 專業班級 電氣工程及其自動化 班 學 號 2012470xx 院 （系） 電 氣 工 程 學 院 指導教師 x x 目錄1設計的目的2設計的任務與要求 3設計方案與論證3.13.2 4設計原理及功能說明5單元電路的設計（計算與說明）6硬件的制作與調試7總結 參考文獻附錄1：總體電路原理圖附錄2：元器件清單（器件型號和參數） 概述 電源是電子、電器設備工作的動力，是自動化不可或缺的組成部分，直流穩壓電源是是應用極為廣泛的一種電源。直流穩壓電源是常用的電子設備，它能保證在電網電壓波動或負載發生變化時，輸

2、出穩定的電壓。一個高精度的穩壓源在儀器儀表、工業控制及測量領域中有著重要的實際應用價值。直流穩壓電源由于具有效率高、體積小、重量輕的特點，近年來獲得了飛速發展。直流穩壓電源高頻化是其發展的方向，高頻化使開關電源小型化，并使直流穩壓電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化。本文主要以半橋變換電路為開關電源的主電路，設計一臺品質優良的直流開關穩壓電源 直流穩壓電源一般有變壓器、穩壓板、電容、各種二極管和一部分電阻組成，具有體積小、質量輕的優點，而且用途比較廣泛。可在電路中串聯或并聯使用，是人們心中理想的穩壓電源。無論是電子儀器設備、實驗室、測量設備大

3、部分電子設備都需要有穩定的電壓才能使它們處于良好的工作狀態。 1設計的目的（1）學習基本理論在實踐中綜合運用的初步體驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養綜合設計與調試能力。（2）學會直流穩壓電源的設計方法和性能指標測試方法。（3）培養實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。（4）設計并制作一個開關穩壓電源，主要技術指標要求：（5）學習利用軟件對穩壓電源電路進行仿真驗證。2設計的任務與要求1. 設計并制作一個直流穩壓，主要技術指標要求使輸出電壓為312V;2. 設計電路結構、選擇電路元件，計算確定元件參數 ，畫出使用電路圖；確定穩壓電路的最低輸出直流電壓，電源變壓器的副邊電壓、電流及功

4、率。3. 擬試驗方法、步驟及數據表格，提出測試所需儀器及元器件的規格、數量，進行組裝、調試，并測試其主要性能參數4. 選整流二極管1N4007和濾波電容（電解電容為濾波電容）5. 掌握線性直流穩壓集成電路LM317的特性和應用3設計方案與論證 直流穩壓電源一般由電源變換電路、整流電路、濾波電路、穩壓電路和負載等幾部分組成。 （a） 直流穩壓電源方框圖整流電路單相半波整流電路 簡單，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，直流電壓的整流分量較小，變壓器利用率低。單相全波整

5、流電路單相全波整流電路：使用的整流器件較半波整流時多，整流電壓脈動較小，比半波整流小一半，無濾波電路時的輸出電壓變壓器的利用率比半波整流時高。變壓器二次繞組由中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高，使用的整流器件較半波整流時多，整流電壓脈動較小，比半波整流小。濾波器濾波器主要由電容、電感等儲能元器件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中的脈動成分過濾掉，使輸出電壓變為比較平滑的直流電壓。但是，當輸入電壓或負載電流發生變化時，濾波器輸出直流電壓的幅值也將發生變化。穩壓電路為了得到更穩定的直流電源，需要在整流濾波電路的后面再加上穩壓電路，穩壓電路主要有硅穩壓管穩壓電路和集成穩壓電路。我選用的是集

6、成穩壓電路LM317。穩壓電路的質量通常由主要指標來衡量：內阻，穩壓系數，電壓調整率，電流調整率，最大紋波電壓，溫度系數以及噪聲電壓等。穩壓電路的作用是當外界因素如輸入電壓、負載、環境溫度改變時，使輸出直流電壓不受影響，從而維持穩定的輸出。穩壓電路一般采用集成穩壓器和一些其它元器件組成，采用集成穩壓器設計的電源具有性能穩定、結構簡單等優點。 4設計原理及功能說明 直流開關穩壓器的輸入電源一般都是還沒有經過穩壓的直流電源。因此操作失誤或者發生意外情況時會將其極性接錯將損壞開關穩壓電源。極性保護的目的就是使開關穩壓器僅在電路連接正確情況下工作, 因此利用單向導通的器件特性可以實現電源的極性保護。從

7、本質上說，線性穩壓電源的電壓調整作用是靠改變管的“變阻”作用實現的，因而調壓范圍有限。開關穩壓電源的電壓調整作用是通過改變直流電壓的脈寬實現的，因而線性控制區域大，調壓范圍廣，在交流電壓變化較大時，開關穩壓電源依然可以達到很好的穩壓效果。 （b）直流穩壓電路原理圖1.輸入交流電電壓為220V（有效值）50Hz，想獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將輸入電壓降低以獲得所需要交流電壓。2.交流電壓降低后，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。3.脈動較大的直流電壓必須經過濾波、穩壓電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流部分濾掉，而保留其直流部分。4.經過濾波后的直流電壓，再

8、通過穩壓電路穩壓，便可得到幾乎不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。直流穩壓電源是一種將220V的交流電轉換成輸出穩壓的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個步驟才可以完成，其中： 源變壓器：是降壓變壓器，它將輸出的220V交流電壓轉化成符合需要的交流電壓，并輸送給整流電路，變壓器的變化由變壓器的副邊電壓確定。整流電路：利用單向導電元器件，把50Hz的正弦交流電轉化成脈動的直流電。常用的整流電路有：半波整流電路和全波整流電路兩種；原理分析采用變壓器、二極管、集成電路，電阻、穩壓管、三極管、等元器件。220V的交流電經過變壓器變壓后轉化成電壓值較小的交流電壓，再經橋式整流電路和

9、濾波電路形成直流，穩壓部分采用串聯型穩壓電路。其中，核心元件是LM317，它是一片大電流可調穩壓集成電路。（1）電路的工作過程比較簡單，220V的交流電壓經電源變壓器T1變壓后，從其次級輸出18V左右的交流低電壓，該電壓經過由VD1VD4構成的橋式整流電路整流，得到直流電壓，經過C1電容器濾波，得到的約24V直流電壓直接加至LM317穩壓塊的輸入端2腳。從LM317的2腳輸入直流電壓，經其內的電壓調整電路，誤差放大電路、基準電壓電路將電壓穩定后從3腳輸出，去后級電路。（2）消振電路。LM317的2腳與地之間連接的C2為消振電容器，用于消除由于LM317管腳引線過長而引起的自激振蕩。（3）電源可

10、調電路。LM317的1腳外接的RP1可變電位器，R1、VD6、C3成了電源可調電路，用于調節輸出電壓的大小，它是通過控制LM317的1腳上電位來進行輸出電壓大小調節。（4）電壓沖擊保護。LM317穩壓塊的輸入與輸出端連接的二極管VD5用于防止輸入端電壓突然降低或輸出端電壓突然升高，輸出電容器C4放電時對LM317的沖擊，起到保護穩壓集成電路的作用。5單元電路的設整流電路采用橋式整流電路，電路如圖（a）所示。在u2的正半周內，二極管D1、D4導通，D2、D3截止；u2的負半周內，D2、D3導通，D1、D4截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻R，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖(b)(b)輸

11、出波形圖 （a） 整流電路圖在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為22U(U2是變壓器副邊電壓有效值)。在設計中常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點,將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，以達到使輸出波形基本平滑的目的仿真圖實物圖6硬件的制作與調試利用烙鐵焊接，對照原理圖安裝元器件并焊接。我們將所有的元器件安裝完成后，必須仔細對照電路圖檢查線路焊接是否正確，看有沒有線路接錯的地方。然后接通220V電源，按下主電路開關SW用萬用表檢測輸出端有沒有電壓輸出

12、，若沒有電壓輸出，則檢測輸出端以前的電路每點的電位，找到電位異常的地方后，再斷開電源，仔細分析原因，檢測此部位的元器件是否存在焊接錯誤的情況。再對整體電路進行分析排查，看是否有元器件因為連接短路而燒壞的，逐級進行。反復調試，直到找到問題所在。如果檢查線路連接無誤接通電源，由于元器件不是特別精確，焊接線路的電阻比理想中的電阻大，得到的數據和理論值有些誤差，這些誤差都是存在的，也是在允許的范圍內，所以一般我們都把誤差忽略掉。誤差分析綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差原因有：測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差；電流表內阻串入回路造成的誤差；測得紋波電壓時示波器造成的誤差；示波

13、器，萬用表本身的準確度而造成的系統誤差；2、可以通過以下的方法去改進此電路；減小接觸點的微小電阻；根據電流表的內阻對測量結果可以進行修正；測得紋波時示波器采用手動同步；采用更高精確度的儀器去檢測；7總結 實訓接近了尾聲。在老師的帶領下，我終于順利完成的課時設計。在沒有做課時設計以前覺得課時設計只是對這一年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課時設計發現自己的看法有點太片面。課時設計不僅是對前面所學知識的一次檢驗，而且也是對自己動手操作能力的一種提高。通過這次課時設計讓我明白了原來自己的知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。但是通過這次

14、課時設計，我明白了學習是一個長期積累的過程，在以后的學習、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識的綜合素質。注重理論和實踐的相結合。通過這次電路設計，我從中了解了直流穩壓電源和理解了書上的知識，同時也了解到了自己對于理論和實際應用的統一和對于元器件在實際中的應用還有很大的不足，不能在使用器件時選擇合適的參數的器件，不能根據器件的編號知道器件的基本功能。在這方面需要很大提高。在做的過程中也提高了我的動手操作能力，實踐能力得到了一定的鍛煉。在沒有做課時設計以前，我們對直流穩壓電源的了解都是理論上的，對一些細節不加重視，當我們把自己想出來的方案應用到實踐中的時候，問題也隨之出現了，不是不能測試，就

15、是測試的結果和理論要求數值不相符合。經過解決一個個測試中出現的問題，我們對直流穩壓電源的理解得到加強，看到了實踐與理論的差別。加深了我們對理論與實踐聯系的理解，促進了我們運用知識解決具體問題的綜合應用能力，特別是對直流穩壓電源的應用、理解上升到了更深的一個層次。但是由于水平有限，我們的課程設計難免會有一些錯誤和誤差。通過一周的學習，使我對實訓課有了興趣，其中有不少收獲。對電子工藝的理論有了更進一步的了解。我們了解到了焊接普通元件與電路元器件的技巧、工作原理與組成元器件的作用等。自己的動手能力是個很大的鍛煉。在實習中，我鍛煉了自己動手技巧，提高了自己解決問題的能力。雖然在實習中會遇到難題，但是從

16、中我學到了很多，使自己的動手能力也有所提高，我想在以后的理論學習中我就能夠明白自己的學習方向，增進專業知識的強化。  在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。  我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。  在此要感謝我的指導老師杜潤宏對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，