电源的设计Word格式.docx
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本报告从集成稳压电源的特点出发，紧紧围绕直流稳压电源的设计任务和要求，设计出符合要求的产品。
采用集成工艺，将调整管、基准电压、取样电路、误差放大和保护电路等集成在一块芯片上，构成了集成化稳压电源。
所以集成稳压电源就是稳压电源的集成化，它具有体积小、可靠性高、使用方便等优点，在科研、生产、实验等场合的使用非常广泛。
它可作计算机、单片微机开发、电力自控系统、大专院校科研院所、工厂及中学实验室稳压电源；
也可作为电气设备、电子仪器的一部分；
还可作为实验室独立的电源设备使用。
现在随着电脑和手机的普及，稳压电源发挥着不可磨灭的作用。
整个电路的设计借助于multisim仿真软件，在multisim下设计和进行仿真，得到了预期的结果。
第一章设计要求
1.1集成稳压电源的特点及应用
集成稳压电源具有体积小、可靠性高、使用方便等优点，在科研、生产、实验等场合的使用非常广泛。
现在随着电脑和手机的普及，稳压电源发挥着不可磨灭的作用
1.2设计任务和要求
（1）任务：
利用所学的知识设计并制作交流变换为直流的稳压电源．
（2）基本要求：
①输出直流电压1.5∽10V可调；
②输出电流IOm=300mA；
③ 稳压系数Sr≤0.05；
④具有过流保护功能。
1.3主要参考器件
LM317
第二章电路设计原理及单元电路的设计
2.1系统组成及工作原理
直流稳压电源一般由电源变压器T、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，框图如下：
图2-1集成稳压电路方框图
各部分的作用：
（1）电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。
变压器副边与原边的功率比
（2-1）
一般小型变压器的效率如表2.1所示。
表2.1小型变压器的效率
副边功率P2/vA
<
10
10-30
30-80
80-200
效率
0.6
0.7
0.8
0.85
（2）整流电路：
整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
二极管具有单向导电性，利用这一特性可以组成整流电路，将交流电变为脉动的直流电。
在小功率直流电源中，经常采用单相半波、单相全波、单相桥式整流电路。
桥式整流电路的整流过程如图为：
四个二极管两两轮流导通，正半周时电流由D1---RL---D3回到U2的负端，正半周时，电流由D2---RL---D4回到U2的正端；
无论是正半周还是负半周流过RL的电流的方向是一致的，所以它的电压：
Ul=0.9U2;
电流IL=0.9*（U2/RL）。
框图如下：
图2-2桥式整流电路
（3）滤波电路：
滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U。
滤波器一般由电感或电容以及电阻等元件组成.利用电容两端电压不能突变只能充放电的特性来达到平滑脉冲的电压的目的.在正半周D导通时分两个电流:
一是电流IL向负载供电,二是IC向电容充电;
如忽略D的压降则在电容上的电压等于U2,当U2达到最大的峰值后开始下降,此时电容C上的电压UC也将由于放电而逐渐下降,当U2<
UC时,二极管被反偏而截止,于是UC向负载供电且电压继续下降,直到下一个正半周U2>
UC时二极管再导通,再次循环下去.
图2-3单相桥式整流电容滤波电路
各滤波电容C满足
RC＝（3~5）T/2（2-2）
式中T为输入交流信号周期，R为整流滤波电路的等效负载电阻
滤波电容可由下式估算：
（2-3）
（4）三端集成稳压器：
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
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1.25V－37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。
其典型电路如图2，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：
Uo＝1.25（1＋R2/R1）（2-4）
式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。
稳压器的输出电压Vo与稳压电源的输出电压相同，输入电压V1的范围为
（2-5）
2.2单元电路设计
2.2.1稳压电路
选可调式三稳压器LM317，其特性参数V0=+3V-+9V,Iomx=1.5A,最小输入、输出压差（Vi-Vo）min=3v,最大输入、输出压差（Vi-Vo）max=40V。
稳压器输出电压Vo=1.25（1+RP/R1）,取R1=240欧姆，则RP1min=336欧姆，RP1max=1.49千欧姆故取RP1为5千欧姆的精密线绕可调电位器。
图2-4使用集成稳压电源的电路图
2.2.2电源变压器
由式（2-5）可得输入电压Vi的范围为
10V+3V≤Vi≤1.5V+40V
13V≤Vi≤41.5V
副边电压V2>
=Vimin/1.1V=13/1.1V,取V2=12V,副边电流I2>
Iomax=0.3A,取I2=0.5A,则变压器副边输出功率P2>
=I2V2=6W。
由表2.1可得变压器的效率为0.6，则原边输入功率P1>
=P2/0.6=1w.为留有余地，选功率为20W的电源变压器。
2.2.3整流电路
桥式整流电路的整流过程为：
ul=0.9U2;
本设计采用桥堆构成电源的整流部分。
整流电路的原理框图如下：
图2-5整流电路
2.2.4滤波电路
稳压器的输出电压的变化量
△Vi=△Vop-pVi/VoSv=0.132V
由式（2-3）可得滤波电容
C=Ict/△Vi=Iomaxt/△Vi=0.3x0.01/0.132=2272uF
电容C的耐压应大于1.414V2=16.968V。
故取一只470uF和2只1000uF/25V的电容并联。
2.2.5电路仿真
各部分电路设计完成后，利用multisim仿真软件进行仿真，调节电位器使输出电压分别为10V、6V、1.5V。
仿真结果如下：
（a）
（b）（c）
图2-6（a）10V输出总电路图（b）电位器取值（c）仿真结果
图2-7（a）1.5V输出总电路图（b）电位器取值（c）仿真结果
（a）
图2-8（a）6V输出总电路图（b）电位器取值（c）仿真结果
第三章安装与调试
3.1电路安装
3.1．1安装整流滤波电路
首先应在变压器的副边接入保险丝FU,以防电源输出端短路损坏变压器或其他器件,整流滤波电路主要检查桥堆管脚是否接反,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.
3．1.2安装稳压电路部分
集成稳压器要安装适当散热器,根据散热器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UI（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RP,输出电压应随之变化,说明稳压电路正常工作.注意检查在额定负载电流下稳压器的发热情况.
3.1.3电路安装：
电路安装要注意几个原则：
（1）先装矮后装高、先装小后装大、先装耐焊等等；
（2）布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；
（3）最好分模块安装。
此外焊接时不能出现虚焊、假焊、漏焊，更不能出现过焊，因为有些器件，不能耐高温，电烙铁绝对不能停留太久。
3.2电路的调试
电路安装好后，接入电源变压器，接通电源，突然啪的一声，断开电源发现470uF的电容烧坏了，经检查发现该电容正负极接反了,经计算分析可去掉470uF的电容，滤波电容只由两个1000uF的电容组成。
其他组发现接通电源后会冒烟，经向老师询问得知，18欧姆的负载电阻太小，在调试前将负载电阻剪掉。
调试时接通电源，用万用表测试输出电压，调节电位器，输出电压从1.5V到10V变化。
说明电路设计及制作成功。
结论
本次稳压电源的整个设计步骤为：
先查阅资料，根据性能指标选择合适的电源变压器、集成稳压器、桥堆及滤波电容；
确定方案后，用multisim软件仿真，得到预期效果；
接着设计制作，制作后先进行初步检查，无误后进行电路调试，并根据调试现象作出相应的修整。
该集成稳压电源输出电压范围是1.5V到10V，范围广。
所用的LM317采用集成工艺，将调整管、基准电压、取样电路、误差放大和保护电路等集成，所以集成稳压电源就是稳压电源的集成化，它具有体积小、可靠性高、使用方便等优点，使用广泛，可作计算机、单片微机开发、电力自控系统、大专院校科研院所、工厂及中学实验室稳压电源；
产品全人工制作，用的是万用电路板，焊接时用导线连接，如果任何地方出现短路或断路产品将不能使用，质量没有高保证，且如果想改变输出电压，必须用起子调整电位器，很不方便。
如果想将该项产品投入生产使用，必须制作相应的电路板，制作时不需用导线，机器焊接人工焊接辅佐。
未来可能集成化成为主导，如果将整流和滤波部分集成，电源的体积将更小、可靠性更高、使用更方便，将能够应用于更精密的机器中。
实验心得与体会
这是一次比较简单的电路设计，其中包括了电路的设计，资料的查找，分析问题解决问题的能力，同时也是对焊接技术及审美观念的一个考验。
刚开始时只是从书上简简单单寻找一个电路图，并打算将其焊接起来。
后来发现根本不行，如果不能以一种认真的态度去面对这次实践，那就失去了本次电子课设的意义了。
本次设计中印象最深的是：
470uF的电容因正负极接反了而炸掉了。
再电路安装环节应注意器件的管脚，不要误接，避免类似事件发生。
此项目电路主要由四部分组成，设计时根据资料计算元件参数。
通过这次课程设计，认识到任何电路的设计都不是只存在一个电路中的，它可能由几个部分组成。
焊接完后，检查电路之时，应该按着焊接顺序检查一遍以确保正确性。
同时，电路的焊接或多或少的存在一些问题，很少在焊接完成的时候，电路不存在任何的问题。
在遇到问题应该去分析问题解决问题，而不是气馁。
通过实验发现动手能力依然不够强，所以这方面必须加强，必须培养分析问题和解决问题的能力。
在今后的学习中必须注意将理论与实践相结合。
参考文献
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实验·
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[6]杜龙林.用万用表检测电子元器件[M].辽宁科学技术出版社，2001.
附录一实物图
附录二元件清单
序号
类型
型号
数量
1
芯片
LM317
2
电阻
240Ω
3
18Ω
4
电容
1000uf
5
470uf
6
桥堆
7
变压器
输出电压为12V
8
电位器
5K
9
万能板
万用表
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