5v直流穩(wěn)壓電源設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　5V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計報告</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　直流穩(wěn)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(fā)展。直流穩(wěn)壓電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使直流穩(wěn)壓電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。本文主要以半橋變換電路為

2、開關(guān)電源的主電路，設(shè)計一臺品質(zhì)優(yōu)良的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p>　　直流開關(guān)穩(wěn)壓器中所使用的大功率開關(guān)器件價格較貴,其控制電路亦比較復(fù)雜,另外,開關(guān)穩(wěn)壓器的負載一般都是用大量的集成化程度很高的器件安裝的電子系統(tǒng)。晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的能力較差。因而開關(guān)穩(wěn)壓器的保護應(yīng)該兼顧穩(wěn)壓器本身和負載的安全。保護電路的種類很多,這里介紹極性保護、程序保護、過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護以及過熱保護等電路。

3、通常選用幾種保護方式加以組合,構(gòu)成完善的保護系統(tǒng)。直流高壓穩(wěn)壓電源的長期穩(wěn)定性主要受溫度的影響，文中分析了直流高壓穩(wěn)壓電源的構(gòu)成原理，建立了溫度穩(wěn)定性的數(shù)學模型，給出了精確和可行的定量計算方法，并應(yīng)用到具體的實例中加以驗證，說明了該模型的應(yīng)用價值，對直流高壓穩(wěn)壓電源的設(shè)計具有理論指導作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓器 半橋變換電路 數(shù)學模型 應(yīng)用價值</p><p>&l

4、t;b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 直流穩(wěn)壓器原理4</p><p>　　第2章 直流穩(wěn)壓電源簡介7</p><p>　　2.1 直流穩(wěn)壓電源的構(gòu)成7</p><p>　　2.2 直流穩(wěn)壓電源的分類7</p><p>　　2.3 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標8<

5、;/p><p>　　第3章 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計10</p><p>　　3.1設(shè)計目的及要求10</p><p>　　3.2設(shè)計步驟及思路10</p><p>　　3.2.1直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路10</p><p>　　3.2.2直流穩(wěn)壓電源原理11</p><p>　　§3

6、.3單元電路設(shè)計與原理說明12</p><p>　　3.3.1電源變壓器12</p><p>　　3.3.2整流電路14</p><p>　　3.3.3濾波電路18</p><p>　　3.3.4穩(wěn)壓電路20</p><p>　　3.3.5元器件選擇和電路參數(shù)計算說明22</p><p&

7、gt;　　第4章 電路設(shè)計要求以及參數(shù)計算24</p><p>　　4.1.設(shè)計要求：24</p><p>　　4.2.各參數(shù)計算：24</p><p>　　心得體會（田旭元）25</p><p>　　心得體會 (高志偉）26</p><p>　　心得體會（朱小航）27</p><p&g

8、t;　　心得體會（雷 毓）28</p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　第1章 直流穩(wěn)壓器原理</p><p>　　直流開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入一般都是未穩(wěn)壓直流電源。由于操作失誤或者意外情況會將其極性接錯,將損

9、壞開關(guān)穩(wěn)壓電源。極性保護的目的,就是使開關(guān)穩(wěn)壓器僅當以正確的極性接上未穩(wěn)壓直流電源時才能工作。利用單向?qū)ǖ钠骷梢詫崿F(xiàn)電源的極性保護。最簡單的極性保護電路如圖1所示。由于二極管D要流過開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入總電流,因這種電路應(yīng)用在小功率的開關(guān)穩(wěn)壓器上比較合適。在較大功率的場合,則把極性保護電路作為程序保護中的一個環(huán)節(jié),可以省去極性保護所需的大功率二極管,功耗也將減小。為了操作方便,便于識別極性正確與否。</p><p&g

10、t;　　一、極性保護　直流開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入一般都是未穩(wěn)壓直流電源。由于操作失誤或者意外情況會將其極性接錯,將損壞開關(guān)穩(wěn)壓電源。極性保護的目的,就是使開關(guān)穩(wěn)壓器僅當以正確的極性接上未穩(wěn)壓直流電源時才能工作。利用單向?qū)ǖ钠骷梢詫崿F(xiàn)電源的極性保護。簡單的極性保護電路如圖1所示。由于二極管D要流過開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入總電流,因此這種電路應(yīng)用在小功率的開關(guān)穩(wěn)壓器上比較合適。在較大功率的場合,則把極性保護電路作為程序保護中的一個環(huán)節(jié),可以省去極性保

11、護所需的大功率二極管,功耗也將減小。為了操作</p><p>　　方便,便于識別極性正確與否,在圖1中的二極管之后,接指示燈。</p><p>　　二、程序保護開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜,基本上可以分為小功率的控制部分和大功</p><p>　　的開關(guān)部分。開關(guān)晶體管則屬大功率，為保護開關(guān)晶體管在開啟或關(guān)斷電源時的安全,必須先讓調(diào)制器、放大器等小功率的控制電路工作。

12、為此,要保證正確的開機程序。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器在開機瞬間,濾波電容器會流過。很大的浪涌電流,這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關(guān)的觸點或繼電器的觸點熔化,并使輸入保險絲熔斷。另外,浪涌電流也會損害電容器,使之壽命縮短,近年來，隨著微機、中小型計算機的普及和航空航天數(shù)據(jù)通信，交通郵電等事業(yè)的訊速發(fā)展，以及為了各種自動化儀器、儀表和設(shè)備配套的需要，當代對電源的需要不僅日益增

13、大，而且對電源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及諸如程序控制、電源通/斷、遠距離操作和信息保護等功能提出了更高的要求。對于這些要求，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源無法實現(xiàn)，和線性穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)穩(wěn)壓電源具有以下的一些優(yōu)越性:</p><p><b>　　1）效率高</b></p><p>　　開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，截止期間，開關(guān)元件漏電流極小，因此功率消耗小

14、而效率高，通?？蛇_到80%-90%以上。功耗小使得機內(nèi)溫升亦低，周圍元件不會因長期工作在高溫環(huán)境下而損壞，有利于提高整機的可靠性和穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源的晶體管一直工作在放大區(qū)，全部負載電流都通過調(diào)整管，因而損耗大，效率低，一般只在50%左右，功率等級也比較低。</p><p><b>　　2）穩(wěn)壓范圍寬</b></p><p>　　從本質(zhì)上說，線性穩(wěn)壓電源的電

15、壓調(diào)整作用是靠調(diào)整管的“變阻”作用實現(xiàn)的，因而調(diào)壓范圍小。開關(guān)穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整作用是通過對直流電壓進行脈寬調(diào)制而實現(xiàn)的，因而線性控制區(qū)域大，調(diào)壓范圍寬，在交流電壓變化較大時，開關(guān)穩(wěn)壓電源仍能達到很好的穩(wěn)壓效果。</p><p><b>　　3）體積小重量輕</b></p><p>　　開關(guān)電源可將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流再進行PWM控制，這樣可省去笨重的電源變壓器

16、(為了和高頻變壓器相區(qū)別，電源變壓器又稱為工頻變壓器)，使電源的體積大大縮小，重量減輕。在隔離式開關(guān)電源中，高頻隔離變壓器由于頻率高而可以使體積小、重量輕。</p><p><b>　　4）安全可靠</b></p><p>　　開關(guān)穩(wěn)壓電源一般都有輔助電路，以提供自動保護功能。正因為直流穩(wěn)壓電源有著這多方面的優(yōu)點,所以對它的研究有著重要的意義,這不僅是對自己所學知識的

17、總結(jié)，而且對自己以后從事電力方面的工作有著很大的幫助作用。</p><p>　　穩(wěn)壓電源原理圖如圖1.1所示。其中，核心元件是LM338，它是一片大電流可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，。該集成電路在采用一般接法時，其輸出電壓范圍是1．2～37V。為了進一步拓寬其輸出電壓的范圍，本電路對其傳統(tǒng)應(yīng)用電路進行了一些改進?，F(xiàn)簡單介紹如下：LM338要求輸入、輸出端最大電壓差不能超過40V，這就限制了它的最高輸出電壓。當電源輸出電壓較低

18、、電流比較大時，功耗全部消耗在LM338上，造成集成電路發(fā)熱嚴重。為了解決這個問題，在本電源的設(shè)計中，將LM338輸入端電壓改為分段可調(diào)型。由開關(guān)K1-2控制JI～J9這九個繼電器，將不同的交流電壓切換到整流橋的輸入端，整流后得到高低不同的直流電壓輸入到LM338中，這樣就降低了穩(wěn)壓塊的輸入電壓，同時開關(guān)K1—1同步切換LM338調(diào)整端的分壓電阻，使調(diào)整端的基準電壓不斷改變，輸出端電壓就以每檔5V的規(guī)律變化。這樣一來LM338的輸入、輸

19、出電壓差就被限制在一個較小的范圍內(nèi)。不但降低了穩(wěn)壓集成電路的損耗，而且提高了最大輸出電壓。 </p><p>　　第2章 直流穩(wěn)壓電源簡介</p><p>　　2.1 直流穩(wěn)壓電源的構(gòu)成</p><p>　　許多電子產(chǎn)品如電視機、電子計算機、音響設(shè)備等都需要直流電源，電子儀器也需要直流電源，實驗室更需要獨立的直流電源。為了提高電子設(shè)備的精度及穩(wěn)定性，在直流電源中還

20、要加入穩(wěn)壓電路，因此稱為直流穩(wěn)壓電源。典型的直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等幾部分構(gòu)成。電源變壓器把50Hz的交流電網(wǎng)電壓變成所需要的交流電壓；整流電路用來將交流電變換為單向脈動直流電；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電流中的交流成分（即波紋電壓），是指成為平滑的直流電；穩(wěn)壓電路的作用是當輸入交流電網(wǎng)電壓波動、負載及溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。</p><p>　　2.2 直流穩(wěn)

21、壓電源的分類</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展已有幾十年的歷史，已從分立器件發(fā)展到集成電路。集成穩(wěn)壓電路具有體積小、重量輕、耗電少、壽命長等優(yōu)點，隨著功率集成電路的發(fā)展，集成穩(wěn)壓電路已有多個品種、多種型號問世，按輸出電壓、輸出電流形成系列產(chǎn)品，已成為直流穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品，特別適用于小型電子設(shè)備使用。</p><p>　　目前生產(chǎn)直流穩(wěn)壓電源種類很多，可以從不同的角度分類：</

22、p><p>　　1、按穩(wěn)定方式分，有參數(shù)型穩(wěn)壓器和反饋調(diào)整型穩(wěn)壓器。參數(shù)型穩(wěn)壓器電路簡單，主要是利用電子組件的非線性實現(xiàn)穩(wěn)壓，例如，1只電阻和1只穩(wěn)壓管即可構(gòu)成參數(shù)型穩(wěn)壓器。反饋調(diào)整型穩(wěn)壓器具有負反饋，是閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)，利用輸出電壓的變化，經(jīng)取樣、比較、放大得到控制電壓，去控制調(diào)整元件，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　　2、按調(diào)整元件和負載連接方式分，有并聯(lián)式穩(wěn)壓器和串聯(lián)式穩(wěn)壓器

23、。調(diào)整元件與負載并聯(lián)的稱為并聯(lián)式穩(wěn)壓器，調(diào)整元件與負載串聯(lián)的稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓器。</p><p>　　3、按作用器件分，有電子管穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓器、晶體管穩(wěn)壓器、可控硅穩(wěn)壓器等。</p><p>　　4、按調(diào)整器件的工作狀態(tài)分，有線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。調(diào)整器件工作在線性放大狀態(tài)的為線性穩(wěn)壓器，調(diào)整器件工作在開關(guān)狀態(tài)的稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓器。</p><p>　　5、按電

24、路的主要部分是集成電路還是分立元件分，有集成線性穩(wěn)壓器、集成開關(guān)穩(wěn)壓器和分立元器件組成的穩(wěn)壓器。</p><p>　　2.3 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標</p><p>　　穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標包括特性指標和質(zhì)量指標，前者標識穩(wěn)壓電源的功能又稱試用指標，后者反映了穩(wěn)壓電源質(zhì)量的優(yōu)劣。</p><p><b>　　1、特性指標</b></p&

25、gt;<p>　　2、輸入電壓及適用范圍。</p><p>　　3、輸出電壓及輸出電壓調(diào)整范圍</p><p>　　4、額定輸出電流（指電源正常工作時的最大輸出電流）以及過流保護電流值。</p><p><b>　　（1）電壓調(diào)整率</b></p><p>　　負載電流Ｉ0 及溫度T不變而輸入電壓U1變化時

26、，輸出電壓U0的相對變化量△U0/U0與輸入電壓變化量△U1之比值，稱為電壓調(diào)整率，即</p><p>　　一般直流穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整率SU為1%、0.1%、0.01%不等，其值越小，穩(wěn)壓性能越好。電壓調(diào)整率也可定義為：在負載電流和溫度不變時，輸入電壓變化時，輸出電壓的變化量△U0，單位為毫伏。</p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓系數(shù)</b></p>

27、<p>　　穩(wěn)壓系數(shù)定義為負載不變時，輸出電壓相對變化量和輸入電壓相對變化量之比，即</p><p>　　式中，U1為穩(wěn)壓電路輸入直流電壓，即整流電路的輸出電壓。</p><p>　　一般情況下S在10-2~10-4數(shù)量級。顯然，S越小穩(wěn)壓電路輸出電壓的穩(wěn)定性越好。</p><p>　?。?）負載調(diào)整率（亦稱電流調(diào)整率）</p><

28、p>　　在交流電源額定電壓條件下，負載電流從零變化到最大時，輸出電壓的最大相對變化量用百分數(shù)表示</p><p>　?。?）輸出電阻（內(nèi)阻）</p><p>　　當輸入電壓固定時，輸出電壓變化量與負載電流變化量之比，稱為輸出電阻R0，亦稱內(nèi)阻，即</p><p><b>　　R0=</b></p><p>　　其單

29、位為歐。R0的大小反映了當負載變動時，穩(wěn)壓電路保持輸出電壓穩(wěn)壓的能力。R0越小負載能力越強，一般R0<1。</p><p>　?。?）最大紋波電壓與紋波抑制比</p><p>　　疊加在輸出電壓上的交流分量的峰—峰值稱為最大紋波電壓△U，一般為毫伏級。在電容濾波電路中，負載電流越大，紋波電壓也越大。因此，紋波電壓應(yīng)在額定輸出電流情況下測出。</p><p>　

30、　紋波抑制比SR定義為穩(wěn)壓電源輸入紋波電壓峰—峰值△U與輸出紋波電壓峰—峰值△U之比，并取對數(shù)，即</p><p><b>　　SR=20 lg</b></p><p>　　單位為分貝（dB）。在質(zhì)量指標中第（1）、（2）項是描述輸入交流電壓變化對輸出電壓影響的技術(shù)指標，第（3）、（4）項是描述負載變化對輸出電壓影響的技術(shù)指標，第（5）項反映了穩(wěn)壓電源對其輸入端引入的

31、交流紋波電壓的抑制能力。</p><p>　　第3章 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計</p><p>　　3.1設(shè)計目的及要求</p><p>　　（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(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。</p><p>　?。?）學會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法和性能指標測試方法。</p>

32、<p>　?。?）培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p>　?。?）設(shè)計并制作一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標要求：</p><p><b>　　該電源的技術(shù)參數(shù)：</b></p><p><b>　　直流穩(wěn)壓輸出5V：</b></p><p>　　最大輸出電流 3A

33、；</p><p>　　電壓調(diào)整率 ≤0．001％／V；</p><p>　　紋波系數(shù) ≤0．002％：</p><p>　　等效內(nèi)阻≤0．15Ω；</p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù) ≤0.005％。</p><p>　?。?）設(shè)計電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。</p><

34、;p>　?。?）自擬試驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導教師審核。</p><p>　?。?）批準后，進行組裝、調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。</p><p>　　3.2設(shè)計步驟及思路</p><p>　　3.2.1直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路</p><p>　?、匐娋W(wǎng)供電電壓交流220V（有效值）50Hz，要

35、獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　?、诮祲汉蟮慕涣麟妷?，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　?、勖}動大的直流電壓須經(jīng)過濾波、穩(wěn)壓電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成分濾掉，保留其直流成分。</p><p>　?、転V波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不

36、受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。</p><p>　　3.2.2直流穩(wěn)壓電源原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖3.1。</p><p>　　圖3.1 直流穩(wěn)壓電源方框圖</p><p><b>　　其中：&l

37、t;/b></p><p>　　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，變壓器的變化由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?、谡麟娐罚豪脝蜗?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。</p><p>　?、鄢Ｓ玫恼麟娐酚校?lt;/p><p><b>　　

38、方案一：</b></p><p><b>　　單相半波整流電路：</b></p><p>　　單相半波整流簡單，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，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。</p>

39、;<p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　單相全波整流電路：</b></p><p>　　使用的整流器件較半波整流時多一倍，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Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時高。變壓器二次繞組需中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高。</p>

40、<p><b>　　方案三：</b></p><p><b>　　單相橋式整流電路：</b></p><p>　　使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。</p><p>　　綜合3種方案的優(yōu)缺點:決定選用方案三。<

41、;/p><p>　　3.2.3總體電路圖</p><p>　　§3.3單元電路設(shè)計與原理說明</p><p>　　3.3.1電源變壓器</p><p>　　電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：</p><p>　　其中：是變壓器副邊的功率，是變

42、壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：</p><p>　　表1 小型變壓器的效率</p><p>　　因此，當算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。</p><p>　　由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故LM317的輸入電壓范圍為：</p><p><b>　　即

43、 </b></p><p><b>　　， 取 </b></p><p>　　變壓器副邊電流： ，取，</p><p>　　因此，變壓器副邊輸出功率： </p><p>　　由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為的變壓器。</p><p><b>

44、;　　3.3.2整流電路</b></p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3.4所示。在U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；U2的負半周內(nèi)，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3.5所示</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導電，所以流過

45、每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓約為反向擊穿電壓的一半或三分之二（U2是變壓器副邊電壓有效值）。</p><p>　　經(jīng)過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉(zhuǎn)換成直流電才能提供給后級電路，這個轉(zhuǎn)換電路就是整流電路。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將方向變化的交流電整流為直流?lt;/p><p>　　半波整流見圖5.21.其中B1是電

46、源變壓器，D1是整流二極管，R1是負載。B1次級是一個方向和大小都隨時間變化的一個正弦波電壓，波形如圖5.22（a）所示。0~π是這個電壓的正半周，這時B1次級上端為正下端為負，二極管D1正向?qū)ǎ娫措妷杭拥截撦dR1上，負載R1上有電流通過，π~2π是這個電壓的負半周，這時B1次級上端為負下端為正，二極管D1反向截止，沒有電壓加到負載R1上，負載R1中沒有電流通過。在2π~3π.3π~4π等后續(xù)周期中重復(fù)上述過程，這樣電源負半周的波形

47、被“削”掉，得到一個單一方向的電壓，波形如圖5.22（b）所示。由于這樣得到的大小還是隨時間變化的，我們稱其為脈動直流。</p><p>　　設(shè)B1次級電壓為E理想狀態(tài)下負載R1倆端的電壓可由下面公式求出：</p><p>　　U（R1）=(√2／π)E≈0.45E</p><p><b>　　半波整流計算公式：</b></p>

48、<p>　　整流管D1承受的反向峰值電壓為：</p><p>　　Um=2√2E≈2.83E</p><p>　　半波整流二極管反向峰值電壓計算公式</p><p>　　由于半波整流電路只利用電源的正半軸，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓.小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。</p><p><b&

49、gt;　　全波整流電路</b></p><p>　　由于半波整流的效率較低，于是人們很自然就想到將電源的負半周也利用起來，這樣就有了全波整流電路，全波整流圖見圖5.23.相對半波整流電路，全波整流電路多了一個整流二極管D2，變壓器B1的次級也加了一個中心抽頭。這個電路實際上是將倆個半波整流電路組合到一起，在0~π期間B1次級上端為正下端為負，D1正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1倆端電壓上端為正下端為

50、負，其波形如圖5.24所示，其電流流向如圖5.25所示：在π~2π期間B1次級上端為負下端為正，D2正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1倆端電壓還是上端為正下端為負，其波形如圖5.24所示，其流向如圖5.26所示。在2π~3π，3π~4π等后續(xù)周期重復(fù)上述過程，這樣電源正負倆個半周的電壓經(jīng)過D1，D2整流后分別加到R1倆端，R1倆端的電壓總是上正下負，其波形如圖5. 24所示。</p><p>　　設(shè)B1次級為E，

51、理想狀態(tài)下R1倆端電壓可用下面公式來求出：</p><p>　　U(R1)=(2√2／π)E≈0.90E</p><p><b>　　全波整流計算公式</b></p><p>　　整流管D1和D2承受的反向峰值電壓為：</p><p>　　Ud=2√2E≈2.83E</p><p>　　全波整流二

52、極管反向峰值電壓計算公式</p><p>　　全波整流電路每個整流二極管上流過的電流只是負載電流的一半，比半波整流小一倍。</p><p><b>　　橋式整流電路</b></p><p>　　由于全波整流需要特制的變壓器，制作起來比較麻煩，于是出現(xiàn)了一種橋式整流電路。這種整流電路使用普通的變壓器，但是比全波整流多用了倆個整流二極管。由于四個整

53、流二極管連接成電橋形式，所以稱這種整流電路為橋式整流電路。</p><p>　　由圖5.28可以看出在電源在正半周時，B1次級上端為正下端為負，整流二極管D2和D4導通，電流由變壓器B1次級上端經(jīng)過D4.R1.D2回到變壓器B1次級下端：由圖5.29可以看出在電源負半周時，B1上端為負下端為正，整流二極管D1和D3導通，電流由變壓器B1次級下端經(jīng)過D1.R1.D3回到變壓器B1次級上端。R1倆端的電壓始終是上正下

54、負，其波形與全波時一致。</p><p>　　設(shè)B1次級電壓為E，理想狀態(tài)下負載R1倆端的電壓可以有下面公式求出：</p><p>　　Um=﹙2√2／π﹚E≈0.90E</p><p><b>　　橋式整流計算公式</b></p><p>　　整流管D1和D2承受的反向峰值電壓為:</p><p&g

55、t;　　Ud=√2E≈1.41E</p><p>　　橋式整流二極管反向峰值電壓計算公式</p><p>　　綜上,橋式整流的特點是與半波整流相比在E和R1相同的條件下,輸出的直流電壓提高了一倍,電流脈動程度減小,變壓器正負半周都有對稱電流流過,既得到充分利用,又不存在單向磁化的問題,所以它的應(yīng)用較為廣泛,但是需要四個整流二極管,線路較復(fù)雜.</p><p>　　

56、以上簡單介紹了幾種整流電路,根據(jù)其優(yōu)缺點的判斷,所以我在實際電路中使用了橋式整流電路,一方面,使電能得到了充分利用,另一方面,由于有現(xiàn)成的整流橋集成元件,設(shè)計起來也比較方便.</p><p><b>　　3.3.3濾波電路</b></p><p>　　濾波電路選用一個2200μF的大容量電解電容C1和一個0.1μF的小電容量滌綸CL11型電容C2并聯(lián)濾波，如圖3.6所

57、示。理論上，在同一頻率下容量大的電容其容抗小，這樣一大一小電容相并聯(lián)后其容量小的電容C2不起作用。但是，由于大容量的電容器存在感抗特性，等效為一個電容與一個電感串聯(lián)。在高頻情況下的阻抗反而大于低頻時的阻抗，小電容的容量小，在制造時可以克服電感性，幾乎不存在電感。在大電容C1上并聯(lián)一個小電容C2可以補償其在高頻下的不足。當電路的工作頻率比較低時，小電容不工作（容抗大相當于開路）。大電容的容量越大濾波效果越好。當電路的工作頻率比較高時（輸入

58、信號的高頻干擾成分），大電容由于感抗大而處于開路狀態(tài)。這時高頻干擾成分通過小電容流到底線，濾除各種高頻干擾成分。電路的輸出波形如3.7圖所示</p><p><b>　　根據(jù) ，</b></p><p><b>　　和公式</b></p><p><b>　　可求得： </b></p>

59、<p><b>　　所以，濾波電容：</b></p><p>　　電容的耐壓要大于，故濾波電容C取容量為，耐壓為的電解電容。.</p><p><b>　　電容濾波電路</b></p><p>　　電容濾波電路圖5.31,電容濾波電路是利用電容的充放電原理達到濾波的作用.在脈動直流波形的上升段,電容C1充電,由

60、于充電時間常數(shù)很小,所以充電速度很快;在脈動直流波形下降段,電容C1放電,由于放電時間常數(shù)很大,所以放電速度很慢.在C1還沒有完全放電時再次開始進行充電.這樣通過電容C1的反復(fù)充放電實現(xiàn)了濾波作用,濾波電容C1倆端的電壓波形。</p><p>　　選擇電容濾波時需要滿足下列的條件：</p><p>　　RC≥（3—5）T／2（濾波電容選擇條件公式）</p><p>

61、　　電感濾波電路如圖5.33，電感濾波電路是利用電感對脈動直流的反向電動勢來達到濾波的作用的，電感量越大濾波作用越好，其帶負載能力較好，多用于負載電流很大的場合。</p><p>　　由于我選電路負載電流不大且滿足公式RC≥（3—5）T／2所以選擇，電容濾波電路濾波。</p><p><b>　　3.3.4穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　

62、1、穩(wěn)壓電路選用三端集成直流穩(wěn)壓器，其電路連接方式一般如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 三端集成直流穩(wěn)壓器</p><p>　　性能上，常用的集成穩(wěn)壓器由三端固定式、三端可調(diào)式和開關(guān)式。以三端固定式為例，其正輸出為7800（后兩位代表輸出的額定穩(wěn)壓值，00是統(tǒng)稱）系列，負輸出為7900系列，常見的有05、06、08、09、12、15、18、24八種。一般要求最小的輸入、輸出電

63、壓差（U1—U0）為2V~3V；輸出穩(wěn)壓的容差約為5%；最大輸出電流10max有0.1A（LM7812），0.3A（如78M12）和1.5A（如7812）等多種，部分器件的最大輸出電流可達2.2A；其最大電壓UImax一般是7818檔以下為35V，7824檔為40V；電壓調(diào)整率SU一般為0.01%/V；輸出電阻R０小于0.1Ω；紋波抑制比SR一般為50dB；溫度系數(shù)ST一般為每度ImV~2.4mV。圖2.7中，引腳1為電壓變換的輸入端，

64、引腳2為電壓變換后的輸出端，引腳3為接地端。電容Ci作用是改善紋波和抑制輸入的過電壓，一般取值為0.1μF。C0作用是改善負載的順態(tài)影響，一般可選取0.1μF的電容，當采用大電容量的電解電容時效果更好。穩(wěn)壓電源的輸入輸出端要跨接一個二極管，以防止集成穩(wěn)壓器輸出調(diào)整管損壞。</p><p><b>　　2、穩(wěn)壓電路的設(shè)計</b></p><p>　　本設(shè)計是把幾個供電模

65、塊集成到一個供電電源上，能夠同時提供固定輸出+5V（最大輸出電流0.3A）和固定輸出12V（最大輸出電流0.1A）的直流電數(shù)出。</p><p>　　輸出+5V：核心器件選用LM7805三端集成穩(wěn)壓器，其輸出電壓為+5V，額定電流0.1A。當變壓器變壓后輸出6.3V交流電，經(jīng)整流橋，整流后輸出約6V電壓，濾波后有LM7805三端集成穩(wěn)壓電源處理，輸出+5V電壓，電流最大輸出為0.3A。</p>&l

66、t;p>　　輸出12V：核心器件選用穩(wěn)壓器LM7812和LM7912，組合應(yīng)用這兩個穩(wěn)壓器件與一個硅整流橋相接，按圖2.8號電路就能輸出12V的電壓。組合用LM7812和LM7912時，公共輸出接地端用的是變壓器輸出端口的12V并分別接入LM7812的接地引腳（GND）和LM7912的電壓輸入引腳（Vin）；硅整流橋的正、負輸出端口則分別接入LM7812的電壓輸入端（Vin）和LM7912的接地端；濾波電容用了兩個100μF首尾相

67、接，連接處接公共輸出接地端。</p><p><b>　　圖3.9 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　3.3.5元器件選擇和電路參數(shù)計算說明</p><p><b>　　變壓器的選擇</b></p><p>　　（1）確定副邊電壓U2：</p><p>　　根據(jù)性能指標要

68、求：U0max=3V U0max=12V</p><p>　　又Ui—U0max（Ui—U0）min Ui—U0in（Ui—U0）max</p><p>　　其中：（Ui—U0）min=3V，（Ui—U0）max=40V</p><p>　　∴16VUi43 V</p><p>　　此范圍中可任選：Ui=14V=U01<

69、;/p><p>　　根據(jù)U01=（1.1~1.2）U2</p><p>　　可得變壓的副邊電壓：</p><p>　?。?）確定變壓器副邊電流I2</p><p><b>　　∵I01=I0</b></p><p>　　又副邊電流I2=（1.5~2）I01 取I2=I0max=200mA<

70、/p><p>　　則I2=1.5*0.2A=0.3A</p><p>　?。?）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：P0>I2*U2=4.8W</p><p>　　2、選擇整流電路中的二極管</p><p>　　∵變壓器的副邊電壓U2=16V</p><p>　　∴橋式整流

71、電路中的二極管承受的最高反向電壓為：16</p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：0.3</p><p>　　查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：</p><p>　　反向擊穿電壓UBR=50V>16V,最大整流電流IF=IA>0.3A</p><p>　　3、濾波電路中濾波電容的選擇</p>

72、;<p>　　濾波電容的大小可用式C=△Ui/(△t*I) 求得。</p><p><b>　　（1）求△Ui：</b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p>　　設(shè)計要求△U05mV，Sr0.005，U0= -12V ~ +12V，Ui=16V</p><p>　　代入上式，

73、則可求得△Ui=△U0/（U0*Sr）；</p><p>　　（2）濾波電容C，△t=0.01S</p><p>　　設(shè)定I0=I0max=1.2A</p><p><b>　　則可求得C。</b></p><p>　　注意：因為大容量電解電容由一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出

74、端常并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。</p><p>　　第4章 電路設(shè)計要求以及參數(shù)計算</p><p><b>　　4.1.設(shè)計要求：</b></p><p>　　性能指標要求：VO=+5V</p><p>　　技術(shù)指標要求：紋波電壓：≤5mV</p><p>　　電壓調(diào)整

75、率：Ku≤3%</p><p>　　電流調(diào)整率：Ki≤1%</p><p>　　4.2.各參數(shù)計算：</p><p>　　（1）確定穩(wěn)壓電路的最低輸入直流電壓Uimin</p><p>　　Uimin≈[Uomax+(Ui-U0)min]/0.9</p><p>　　代入各指標,計算得:</p><

76、p>　　Uimin≥(5+3)/0.9=8.89V</p><p><b>　　取值為9 V.</b></p><p>　?。?）確定電源變壓器副邊電壓、電流及功率</p><p>　　Ui≥Uomax/1.1. I1≥Iimax</p><p>　　所以我們?nèi)1為1.5A.</p><p

77、>　　UI≥5/1.1=4.6V 變壓器副邊功率P2≥7W</p><p>　　變壓器的效率q=0.7，則原邊功率P1≥10 W.由上分析,可選購副邊電壓為9 V,輸出1.5A,功率12W的變壓器.</p><p>　?。?）選整流二極管及濾波電容</p><p>　　整流二極管1N4007通用參數(shù)：</p><p>　

78、　電流參數(shù)：IO=1A/IFSM=30A/IR=10μA</p><p>　　電壓參數(shù)：URRM=URWM=UR=1000V/URSM=1200V/UF=1.1V/UR(RMS)=700V</p><p>　　功  率：PD=3W</p><p>　　波電容計算：C≈(3～5)T×Iimax/2U1min 電解電容作濾波電容。&

79、lt;/p><p><b>　　心得體會（田旭元）</b></p><p>　　本次的課程設(shè)計，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用課本理論解決實際問題的能力；我覺得課程設(shè)計對我們的幫助是很大的，它需要我們將學過的理論知識與實際系統(tǒng)地聯(lián)系起來，加強我們對學過的知識的實際應(yīng)用能力！在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，同學們共同協(xié)作，解決了許多個人無法解決的問題；在今后的學習過程中我們會更

80、加努力和團結(jié)。</p><p>　　在這次課程設(shè)計中也使我們的同學關(guān)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(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為

81、學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)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。</p><p>　　在此要感謝我的指導老師邵老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)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(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有

82、非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p>　　但是由于水平有限，我們的課程設(shè)計難免會有一些錯誤和誤差，還望老師批評指正。</p><p><b>　　田旭元</b></p><p

83、>　　2012年7月11日</p><p>　　心得體會 (高志偉）</p><p>　　過這次電路設(shè)計，我從中了解了直流穩(wěn)壓電源和貫通了書上的知識，同時也了解到了自己對于理論和實際應(yīng)用的統(tǒng)一和對于器件在實際中的使用還有很大的不足，不能在使用器件時選擇合適的參數(shù)的器件，不能根據(jù)器件的編號知道器件的基本功能。在這方面需要很大的提高。</p><p>　　根據(jù)老師

84、給的電路圖，我把各個組件裝在電路板上，經(jīng)檢查以后就開始焊接，我們組決定用焊錫連接電路，我們就認真的把各個組件練好之后就開始檢查，接通電源以后，副邊的電壓是9.4V，而穩(wěn)壓電路輸出端是10.24，怎么檢查都不對，后來把電容都燒了才察覺到電容接反了。這讓我們深刻體會到了，不管干什么事，都要細心，認真，稍不留神就會造成組件損壞，尤其是電學部分。而且要有安全意識，焊錫過程中，我還被焊鉗殘殺過......等等一系列的問題都的引起我們的注意。<

85、;/p><p>　　終于，在老師的悉心指導下，我們完成了電路的連接，算是完成老老師給安排的任務(wù)，我也懂得了，不管干任何東西，就算再難，只要你認真去研究了，好好弄了，就算結(jié)果不盡人意，但我相信只要有第一次的努力，第二次一定會弄出令人滿意的結(jié)果</p><p>　　通過這次實習，我們收獲了很多，不僅是知識上，還有動手能力上都得到了提高。</p><p><b>　

86、　高志偉</b></p><p>　　2012年7月11日</p><p>　　心得體會（朱小航） </p><p>　　通過這兩周的機電一體化課程設(shè)計，老師細致的講解和自己課間查資料，了解直流穩(wěn)壓電路的基本構(gòu)成部分，即變壓部分、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，以及5V直流穩(wěn)壓電源的制作。自己選擇方案，計算有關(guān)數(shù)據(jù)，自己設(shè)計排版，最后制作電路板。這樣使我

87、們能夠主動自覺的去獨立思考，主動學習相關(guān)的知識，能夠很好的達到實習的效果，再動手的過程中也動了腦。在這次實習過程中我主要負責濾波電路的選擇和設(shè)計并焊接電路板，在這過程中也出現(xiàn)了一些問題，比如電容接反了、虛焊和7085的接地端怎么接等，最后自己查資料和通過同學指導解決了全部的問題。</p><p>　　本次的課程設(shè)計，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用課本理論解決實際問題的能力；我覺得課程設(shè)計對我們的幫助是很大的，它需要我們將學過

88、的理論知識與實際系統(tǒng)地聯(lián)系起來，加強我們對學過的知識的實際應(yīng)用能力！在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，同學們共同協(xié)作，解決了許多個人無法解決的問題；在今后的學習過程中我們會更加努力和團結(jié)。</p><p>　　這次機電一體化課程設(shè)計使我收獲很多，在此感謝學校提供的這次機會和老師辛勤的指導和同學熱情的幫助，謝謝！</p><p><b>　　朱小航</b><

89、/p><p>　　2012年7月13日</p><p>　　心得體會（雷 毓）</p><p>　　本設(shè)計主要利用電源變壓器、整流二極管、濾波電容及穩(wěn)壓二極管來設(shè)計輸出可調(diào)電壓直流穩(wěn)壓電源。其結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件較少；系統(tǒng)的可靠性好，其精度高，成本低，便于維修，且可作為一個獨立的模塊為其他電子設(shè)備提供電能。</p><p>　　在設(shè)計的過程中，

90、遇到了不少的問題，通過翻閱資料得到解決。我們在設(shè)計了電路以后中，發(fā)現(xiàn)電路板焊接后，不方便調(diào)試，于是加了兩個插槽。調(diào)試時，有發(fā)現(xiàn)負電壓的輸出為零，通過用萬用表檢查發(fā)現(xiàn)原來焊接做的不好，有些焊點之間根本就沒連接起來。起先為了焊接方便，我們沒有將元件的管腳剪掉，而是互相搭接焊在一起，以至于造成了后來調(diào)試結(jié)果出不來，并且做的板子也不美觀。我們便把起先那些沒焊好的，都重新焊了一遍，用導線給焊接，在這過程，也注意一些美觀的細節(jié)，終于是大功告成。最后

91、在老師的指導下，一次性完成了最后的調(diào)試。</p><p>　　通過這次設(shè)計，了解了書本上沒有的知識，更加鞏固了所學的知識，也增強了自己靈活運用所學知識到實踐中的能力。此外，也學到了許多的經(jīng)驗，做什么事都有思前想后，我們在焊接時，就因為沒有深入思考，把六腳開關(guān)接成了開關(guān)起作用時的狀態(tài)，好在檢查時發(fā)現(xiàn)了。這次的課程設(shè)計，獲益匪淺，雖然從了解原理到設(shè)計電路，在到買元件，最后安裝調(diào)試和課程設(shè)計書的撰寫，花了很多時間，但是

92、是值的，因為成就感讓我們很滿足，也讓我深深體會到了做學問一定要有認真、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，這也將對我以后的學習和工作起到莫大的幫助</p><p><b>　　雷 毓 </b></p><p>　　2012年7月11日</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 伍啟學.

93、串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路. 成都： 家庭電子編輯部.2002</p><p>　　[2] 斐純厚.彩色電視機穩(wěn)壓原理及維修.北京：電子世界編輯部. 2002</p><p>　　[3] 陳本竹.三端可調(diào)直流穩(wěn)壓器的擴流及估算.成都：電子文摘社.2008</p><p>　　[4] 王慶主.protel99se&DXP電路設(shè)計教程 .北京： 電子工業(yè)出版社. 20

94、06</p><p>　　[5] 周立明.彩色開關(guān)電源故障檢修技巧.北京：清華大學出版社.2004</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此要感謝我的指導老師xx老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)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(jīng)歷了不少