1、1目录1.预备知识 .12.课程设计题目：直流稳压电源的设计（二） .13.课程设计目的及基本要求 .13.1 设计目的 23.2 基本要求 24.设计内容提要及说明 .24.1 设计内容 24.2 设计说明 25.原理图及原理 .35.1 功能模块电路原理图 35.2 原理说明 55.2.1 电源变压器 55.2.2 整流电路 65.2.3 滤波电路 65.2.4 稳压电路 76.BOM 清单 .77.课程设计中涉及的实验仪器和工具 .77.1 实验仪器 87.2 使用工具 128.电路的安装与调试 .128.1 电路安装 128.2 电路调试 128.2.1 分块电路调试 138.2.2
2、整体电路调试 1329.结论 .1310.课程设计心得体会 .1411.参考文献 .1511.预备知识直流稳压电源的设计包括多种步骤，多种方案。在做完成品时还需要精确的组装、耐心的调试。在本次设计中，注重对稳压电源各组成部分的工作原理、内部结构的分析，各部分电路组件的选择。首先明确设计的总体方案：变压整流滤波稳压。变压器在于对其变比的选择，这需要对整个电路的精确计算；对于整流电路的选择采用对比分析的方法。加深了解桥式整流电路、半波整流电路、全波整流电路的优缺点，综合其他因素选择最佳的电路连接方式。在此步骤中，注意对二极管的选择和保护。滤波电路分为电容滤波和电感滤波。由于电感的匝数容易引起自感现
3、象，所以本次设计中主要考虑电容滤波电路，必须注意的是电容大小要精确计算；稳压电路的设计主要采用三端集成稳压电路。通过翻阅资料，了解三端集成稳压器的分类，从中选择正确的型号连入电路.从局部到整体，将各个部分选择的元件组图连接，通过集体的公式算出各参数的值。在完整的电路基础上，我们可以对其进一步进行研究分流、扩压、短路保护。这可以使我们深入理解直流稳压电源的构造以及工作原理。2.课程设计题目：直流稳压电源的设计（二）直流稳压电源是一种将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。图 2.1 直流稳压电源方框图1.电源变压器：是降压变压器，它将
4、电网 220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 2.整流电路：利用单向导电元件，把 50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3.滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 4.稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。23.课程设计目的及基本要求3.1 设计目的1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3培养实践技能，提高分析和解决实际问题
5、的能力。3.2 基本要求1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： 输出电压可调：Uo=+9V+12V 最大输出电流：Iomax=1A 输出电压变化量：Uo15mV 稳压系数：SV0.0032设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。3.自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。4.设计内容提要及说明4.1 设计内容1.电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选
6、择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。2.电路安装、调试（1）自行设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的稳压系数。（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。34.2 设计说明（1）电网供电电压交流 220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大） 。（3）脉动大的直流
7、电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载 RL。5.原理图及原理5.1 功能模块电路原理图图 5.1 原理图4图 5.2 PCB 图图 5.3 辅助电路图5图 5.4 实际成果正面元器件图图 5.5 实际成果反面元器件图5.2 原理说明5.2.1 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的 220V 交流电压 u1 变换为整流电路所需要的交流电压 u2。电源变压器的效率为：6（5-1）其中：P2 是变压器副边的功率，P1 是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如
8、表 5.1 所示;表 5.1 小型变压器的效率因此，当算出了副边功率 2P 后，就可以根据上表算出原边功率 1P。5.2.2 整流电路单相桥式整流电路：使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。电路图如图所示：图 5.55.2.3 滤波电路电容滤波电路:电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，它的负载能力比较差，只是用于负载较轻且变化不大的场合。电路图如图所示：7图 5.65.2.4 稳压电路稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与
9、可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有 CW317（LM317）系列，它们的输出电压从 1.25V37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为 1.5A。其典型电路如下图，其中电阻 R1 与电位器 R2 组成输出电压调节器，输出电压 Uo 的表达式为：Uo1.25（1R2/R1） （5-2）式中 R1 一般取 120240 欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压。6.BOM 清单序号 名称 单位 数量 序号 名称 单位 数量1 电阻 470 个 5 9 电容 104 个 92 IN4007 个 4 10 电容100
10、0uF个 43 3mm 红 led 个 5 11 电容220uF个 44 芯片 7812 片 1 12 芯片 7912 片 15 芯片 7809 片 1 13 芯片 7909 片 16 1K 电阻 个 1 14 电位器103个 17 插针 个 18 15 电容100UF个 188 Ne555 片 1 16 8 脚底座 个 1表 6.17.课程设计中涉及的实验仪器和工具7.1 实验仪器1.芯片 7812图 7.17812 是正电源稳压 IC，它在电路中的接法如下图所示：9图 7.22.芯片 7912图 7.37912 是负电源稳压 IC，它在电路中的接法如图所示：图 7.410芯片 7809/7
11、9097809 为正电压线性稳压器，7909 为负电压线性稳压器。它们的输出电流为，压差不大时亦可工作于 1.5A 的最大输出电流。输入电压不可超过35V，压差（输入电压-输出电压）不得低于。输入端滤波用电解电容的容量由实际电路对交流纹波抑制的要求决定。下图为 7809/7909 三端稳压集成块双电源稳压（正负 9V）的典型电路接法：图 7.5下图为 7812/7912 三端稳压集成块双电源稳压（正负 12V）的典型电路接法：11图 7.6NE555 的引脚图及功能（1）NE555 引脚图12图 7.7 内部电路方框图NE555 引脚功能：Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连
12、接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发 NE555 使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于 2/3 VCC，下缘须低于 1/3 VCC 。 Pin 3 (输出) -当时间周期开始 555 的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7 伏的高电位。周期的结束输出回到 O 伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约 200 mA 。Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整
13、输出频率。 Pin 6 (重置锁定) - Pin 6 重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从 1/3 VCC 电压以下移至 2/3 VCC 以上时启动这个动作。 Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为 ON 时为 LOW，对地为低阻抗，当输出为 OFF 时为 HIGH，对地为高阻抗。Pin 8 (V +) -这是 555 个计时器 IC 的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5 伏特(最小值)至+16 伏特(最大值)。 7.2 使用工具1.电烙铁:电烙铁是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线，按机械结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙
14、铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。2.万用表：万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如 ）等。3.电路板：电路板的名称有：线路板，PCB 板，铝基板,高频板，PCB，超薄线路板，超薄电路板，印刷（铜刻蚀技术）电路板等。电路板使电路迷你化、直观化，对于固定电
15、路的批量生产和优化用电器布局起重要作用。4.交流毫伏表：交流毫伏表，其功能相当于用其它分离元件组成的高精度晶体管毫伏表，对常用实验电路中的交流输入波形，可直接计算出其真有效值，并用数码显示.其梢度和性能都优于同类产品.而且具有体积小，使用方便等特点。5.三端可调稳压器：一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理是采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只13有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。8.电路的安装与调试8.1 电路安装整流电路的安装首先应在变压器的副边电压接入保险丝 FU，以防电源输出端短路损坏变压器或其他
16、元件，整流滤波电路主要检查整流二极管是否接反，否则会损坏变压器。检查无误后，通电测试（可用调压器逐渐将输入交流电压升到 220V） ，用滑线变阻器作等效负载，用示波器观察输出是否正常。稳压部分的安装集成稳压器要安装适当的散热器，根据散热器的安装的位置决定是否需要集成稳压器与散热器之间绝缘，输入端加直流电压（可用直流电源作输入，也可用调试好的整流滤波电路作输入） ，滑线变阻器作等效负载，调节电位器，输出电压随之变化，说明稳压电路正常工作。注意检查在额定负载电流下的稳压器的发热情况。8.2 电路调试在设计完成直流稳压电源电路之后，我们可在面包板上来对自己设计的电路进行连接与调试。8.2.1 分块电
17、路调试1.变压器电路的调试。在所设计的变压器电路的输入端分别输入不同大小的交流电源电压，输出端接入一电压表，观测输出端电压表的读数，与理论输出值（即由输入电压作用下的输出电压值）进行比较，若两数值相等或相近，则所涉及的变压器单元电路通过测试；否则，需重新对该单元电路进行设计和仿真（在两数值差别不大的情况下，也可通过直接改变电路参数设置来进行优化和再设计） 。直至两参数值相等。2.整流电路的调试。在所设计的整流电路的输入端分别输入不同大小的交流电源电压，在整流电路的输出端接入一示波器，观测输出电压的波形，与理想波形进行比较，如两波形相同，则所设计的整流单元电路通过测试；否则，需重新对该单元电路进
18、行设计和调试，直至达到理想波形。3.整流电路的调试。在所设计的整流电路的输入端分别输入不同大小的交流电源电压，在整流电路的输出端接入一示波器，观测输出电压的波形，与理想波形进行比较，如14两波形相同，则所设计的整流单元电路通过测试；否则，需重新对该单元电路进行设计和调试，直至达到理想波形。4.稳压电路调试。在所设计的稳压电路的输入端输入滤波电路的输出电压，在稳压电路的输出端接入一示波器，观测输出电压波形，与理想波形进行比较，如两波形相同，则所设计的滤波单元电路通过测试；否则，需重新对该单元电路进行设计和调试，直至达到理想波形。8.2.2 整体电路调试在单元电路设计完成并通过调试后，就可以进行整
19、体电路的设计和调试了。整体电路的方针必须是在整体电路设计完成并经过初步检查后方可进行。对所创建的整体电路功能进行测试，包括以下几项：1.测试直流稳压电源各级电压，观察各级电压的波形。2.验证直流稳压电路的稳压功能，测试直流稳压电路稳压系数。在整体电路通过调试、优化并得到满意的结果后，此次课程设计的任务就基本完成了。9.结论直流稳压电源在人们的生活和生产中的地位也越来越重要，许多的电子设备对所需的电源也提出了更高的要求。而这其中相当多的电子设备不能直接使用公用电网提供的交流电源, 而是需要稳定的直流电源，因此对直流电源的性能、体积、重量等的要求也不断提高，再加上当今世界能源贫乏，于是对稳压电源的
20、功率损耗也提出了更严格的要求；同时，电子设备种类的不断增加，使得其对直流电源输出电压值、电流值的需求也越来越多。 在这次课设中，我们根据直流稳压电源的设计指标要求，按照老师介绍的方法，设计出满足要求的直流稳压电源。该设计过程包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分。在实践中，很多因素都会引起电源的输出电压发生变化。 实践中的主要问题就是元件的过流保护。当负载电流过大或电路短路时，可能会烧坏电路板，由此可见，过流保护尤为重要。次电路设计了过流保护装置，可调节保护电流值，比传统保护方式更方便可靠。在电源干路上串一个大功率电阻 R1，当电流通过时，R1 两端会产生相应电压。同时，发光二极管
21、 L1发亮，指示电路工作在限流状态。第二个问题就是断电保护。在关闭电源的时候，经常会因为电容放电或元器件的影响而产生瞬间放大电流，从而烧坏负载。为避免这种情况，本设计通过二极管的滤波与电阻的降压作用而有效防止次现象的发生。 此外，在 PCB 板的焊接过程中，也出线了很多的问题。首先就是各个元器件的正负极方向没搞清楚，通过同学的指导终于了解，在焊接过程中，由于事先没有认真思考如何合理布线，以至于在焊接时既浪分时间又增加了焊接的难度，整个电路板的背面惨不忍睹，还差点由于过于混乱而发生短路现象。此外，15焊接技术也不过关，每一个焊接点都是一大团锡，外形不美观也焊的不牢靠，还有可能漏电。 通过这次实习
22、，我初步了解了稳压电源类的电路设计思路及方法，对此感触颇多。这是我们第一次将电路图实际焊接到电路板上，真正将所学运用到实际中，也更深一步的了解了各种元器件的功能及工作原理，真正做到学以致用。除此之外，我还认识到自己的诸多不足之处，就连二极管的正负都分不清等很白痴的问题，了解到了自己所学知识的局限性，在今后的学习中，不仅要掌握好理论知识，还要多多动手实践，这样才能更好的理解和掌握。10.课程设计心得体会通过这学期的课程设计，我受益匪浅，认识到了自己的许多不足和缺点。要想把理论与实际联系起来，还是需要一段时间的。要想做出一个实用的实物来，并不是自己想象中那样简单。我们的动手能力真的不太行，焊接的电
23、路板很不好看。好在第一步是画好了辅助电路，然后根据辅助电路图，一步一步的布置相关元件，接着焊接，然后形成电路板。但是还是不免犯些小错误，比如插针焊反了，所以我想我们应该注意一下几点：其一，我们必须掌握一些必备的常识，比如，三极管引脚的判定以及电阻值的判定。其二，我们必须用科学的态度对待我们在实验室中所遇到的问题不能以“人品之类”话而敷衍过，应该以作为一个工程人员应有的素质去面对，发现问题，解决问题。在实验时应保持冷静，测试有条理。遵循物质客观规律，不随便改写实验数据。其三，自己平时要多动手、多动脑，这样当问题来临时你就不会手忙脚乱。该多画就多画些，以便能增加你对该软件的熟练度。用起来称心如意，
24、这样就不会浪费时间。焊接导线时，应区别不同类型的导线 用不同类型的焊接方式及焊接的先后顺序。其四，要注意实验安全，不要轻易地尝试不安全接法。在做设计时必须讲求产品的实用性及美观性。团结就是力量，在做设计的过程中我们必须讲究团队精神，各施其职。这样就能起到事半功倍的作用。面对一个课题必须严肃认真地对待，作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。11.参考文献1康华光编.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006；162阎石编.数字电子技术基础（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006；3王兆安，刘进军编.电力电子技术（第五版）M.北京：机械工程出版社，2009。
