由于LM317调整端电流极小,故输入电流约等于输出电流。
负载一定时,其消耗功率保持不变。
输入电压越大,输入功率就越大,输出功率不变,就会有更多的功率消耗在LM317内部,器件容易过热烧坏。
因此在满足要求的范围内,输入电压越小越好,故取V;Zf=8.0Vo
参数计算与器件选择
电路参数计算
图3-1
(1)稳压器件选择LM317,稳压输出;
(2)输出滤波电容
作用是使输出电压波形更平滑,减少负载对电源的影响。
山于LM317稳压电路中已经采用调整端旁路电容C3=10//F抑制输出纹波,相当于输出滤波电容。
(3)稳压器前小滤波电容C2
根据LM317技术手册,选取稳压器前端小滤波电容C2=0.1//F。
由于电解电容高频特性差,C3使用无极性小容量电容。
(4)滤波电容C1
滤波负载不是纯电阻时,一般有&G=(3~5)r。
取&=10。
时,计算得
2
C]=(3~5)xl0'〃F,结合实际悄况,取C,=2200//Fo
(5)二极管与变压器
根据技术手册,为使稳压器空载时能正常工作,R1中的电流应取
人严(5~10)加1,则尺=協=(125~250)0,选取
%=200Gu(>=Voiil=VreJ(1+才)=5V得R2=600Q。
根据实际情况选取满量程为的电位器。
位=8・3G。
由于调整端电流很小,故输入输出电流基本相等,即
;4=人严Gmax=0・6Ao
根据电容滤波及桥式整流电路的特点,得到
二极管电流平均值和有效值分别为
IDQ=0.5厶=0.25A,ID=1.25/x=0.625A
变压器副边电流有效值厶=近g=0.884,故副边功率P=U2I2=5.87IV;
整流二极管承受的最大反向电压”睞灯二忑匕=9.439
根据以上计算,选取相应型号的二极管和变压器。
至此电路参数已完全确定。
元器件清单
实验所用元器件种类数LI及测量仪器清单如表所示。
表
项目
型号
数1
二极管
5
电位器
iom罐程
1
电阻
1
电容
x10uF.2200uF
各个
变压器
220:
14
1
滑动变阻器
1
面包板
1
示波器
1
万用表
充当电压表、电流表
2
三、实验步骤与测试结果
电路搭接与仪器调试
依据原理图在面包板上搭接实验电路,确认连接无误后接通电源测试。
稳压系数的测1
参数说明:
稳圧系数也叫电压调整率,是指环境温度和负载不变得情况下,输入电压变化引起输岀电压变化的程度,定义为输岀电压的相对变化与输入电压的相对变化的比值,即
测量步骤:
使输岀电流保持在额定值,保持负载不变,改变输入电压,用万用表直流电圧档测输出电压。
测量结果:
输入电压/V
输出电压/V
220
198
220
输出电阻的测量
参数说明:
直流稳压•源的输出电阻即直流电源的内阻,越小越好。
若电源内阻过大,则当负载电阻较小时,内阻分压将不可忽略,对电源的精确度造成影响。
测量步骤:
保持输入电压不变,大范围改变负载阻值,测量负载电压和负载电流的变化值,山戴维宇定理可知,两者的比值即稳压源的输出电阻。
测量电压和电流分别用万用表直流电压档和电流档,电流表外接。
测量结果:
输出电压/V
输出电流/mA
稳压源输出电阻心二
△匕
5.012-4.967
(349.8-96.9)xlO-3
«0.18Q
纹波电压的测量
参数说明:
尽管经过了整流和滤波,也不可能将输出电压中的交流成分完全滤除,因此输出电压仍存在较小的波动,即纹波。
纹波越小,表明稳压电源的性能越好,输岀电压品质越好。
测量步骤:
使电路工作在额定电流下,用示波器观察输出电压,并使用交流耦合档观察纹波电压,用Measure档测量其峰峰值,做记录。
测量结果:
Vpp=S.0mV
测量结果分析
从以上三个参数的测量结果来看,直流稳压源稳压系数较小,说明输入变化对输出电压的影响较小。
这项指标的意义在于,即使稳圧源所处的环境温度等因素发生剧烈变化而导致输入电压大幅变化,也能保证输出电压变化控制在一定的较小的范围内。
输出电阻为0.18Q,是一个比较小的值。
相对于的直流输出,8mV峰峰值的纹波儿乎可以忽略。
综上,本次实验所设计的直流稳压源基本满足设计要求。
四、电路板装配及要求
元器件的安装
印制电路板装配是用来表示元器件及零部件、整件与印制电路板连接关系的图样。
主要包括元器件的安装和焊接两个方面的内容。
在焊接询必须画一张与电路板大小的原理图,并且贴在板的上面。
在PCB装配图的绘制和元器件的安装过程中,要遵循下面的要求:
安装的元器件必须经过检验合格。
(1)装配图上的元器件一般以图形符号表示,有时也可用简化的外形轮廓表示。
采用外形轮廓表示时,应标明与装配方向有关的符号、代号和文字等。
(2)元器件安装要进行焊前清洁工作,元器件的安装顺序应该按照先安装体积小的元器件,再安装体积较大的元器件;并按照从左到右,从上到下的顺序。
(3)在安装带有极性的元器件时,应注意其方向;元器件表面有标注的,要使标注朝上;各器件的安装应整齐、规范。
元器件的焊接
焊接的工艺过程一般可按照五个步骤进行:
第一步,焊前准备。
用刮刀、砂纸或助焊剂除去元器件表面的氧化层,以保持焊前清洁。
第二步,焊件装配。
将元器件按工艺要求插装到PCB板上。
第三步,加热焊接。
焊接的过程可以通过手工或自动焊接进行。
笫四步,焊后清理。
用无水酒精或香蕉水清洁焊点周围的焊剂残留物。
第五步,质量检查。
包括外观检查和电气性能检查。
对于元器件的焊接,应遵循如下的要求:
1)保持烙铁头的清洁。
2)增加烙铁头与元件的接触面积来加快传热。
3)加热要靠焊锡桥,也就是说要保持烙铁头上有少量焊锡,作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。
4)在焊锡凝固之前不能动,以免造成焊点结构疏松或虚焊。
5)焊锡、焊剂的用量要适当。
一般说来,焊锡丝的直径要小于焊盘的直径。
6)不要使用烙铁头作为运输焊锡的工具。
一方面,待焊件没有预热;另一方面,会造成助焊剂的过高温度而碳化。
最重要的是,要掌握焊接的温度和加热时间。
焊接的温度过低或加热时间不够,会造成焊料不能充分浸润焊件,形成虚焊;反之,除了可能会造成元器件损坏以外,还会造成助焊剂的碳化和损伤PCB板。
四、实验小结
通过本次实验,我对直流稳压电源的工作原理有了更深刻的认识,对整流环节、电容滤波环节、集成三端稳压器典型电路等有了一定的把握。
同时,在实验过程中,我们遇到了不懂的问题,通过查阅课本、请教老师和组员之间的相互讨论,最终弄明白了原理,解决了问题,理论应用到实践的能力得到提升。
由于是设计性实验,电路结构和器件参数完全自己计算确定,这时我学会了衡量元器件性能好坏的指标和选择器件的依据。
在实习中,我锻炼了自己动手能力,提高了自己解决问题的能力。
通过本次实践也培养了我理论联系实际的能力,提高了我分析问题和解决问题的能力,
增强了独立工作的能力。
在这次设计中,我也遇到了不少的问题,幸运的是,最