电路分析课程设计报告直流稳压充电电源的组装与调试的设计Word文件下载.docx

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一个低纹波、高精度的稳定源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。

随着消费者和产业的环保意识增强，碱性一次电池和含有有毒金属镉等二次电池使用日益受到限制，可充电电池得到了广泛的使用。

镍镉电池作为一种便携式电源，具有体积小、容量大、内阻小、输出电压平稳以及可反复充电等特点，正被越来越广泛地应用于计算机、电子测量仪表和各类通信设备中，由于其价格比普通的锌锰电池昂贵，因此科学合理地使用镍镉电池显得非常重要，而选择正确、可靠的充电方式是充分发挥镍镉电池效能和保证其寿命的关键。

下面我们来介绍一种可以满足以上要求的全自动充电器。

1设计概述1.1设计目的1.学会直流稳压电源及充电器的设计方法和性能指标测试方法。

2.培养实践技能以及分析和解决实际问题的能力。

1.2技术指标1.输出电压：

交流220V，直流3V，6V；

2.最大输出电流：

500mA；

3.误差不能超过2%；

4.具有过载保护功能。

1.3设计要求1.拟定测试方案和设计步骤；

2.在电路板上连接好电路；

3.测试直流稳压电源的内阻；

4.编写好设计性报告。

2设计方案分析直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出3V、6V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，见图1。

图1直流稳压电源方框图3直流稳压电源单元电路的设计和主要元器件的选择3.1变压电路的设计把输入U1的有效值220V，频率50HZ的电网电压变换成所需要的电压U1，一般情况下，直流电压的数值和电网电压有效值相差很大，因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

如下图所示的原理图3.1：

图3-13.2整流电路的设计整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。

有半波整流和全波整流，最常用的是单相桥式整流电路。

本设计也采用了单相桥式整流电路，所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。

当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL、D3构成一个回路输出电压Uo=ui-UD1-UD3。

输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻RL、D4构成一个回路，输出电压Uo=ui-UD2-UD4。

图3-2单相桥式整流电路的特点如下：

（1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。

（2）桥式整流电路的交流利用率为100%。

（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。

（4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整流的一半。

（5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。

3.3滤波电路的设计整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。

为了减小电压U2的脉动，需通过低通滤波使输出电压平滑，理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅有直流电压，然而，由于滤波电路为无源电路，所以，接入负载后势必会影响滤波效果，对电源电源稳定性要求不高的电子电路滤波，整流后的直流电压U3可作为供电电源。

下面介绍一下电容滤波的原理。

在小功率整流电路中主要采用电容滤波。

电容滤波的电路图如下所示，当电刚接通时，U2从正半周的零值开始增加，二极管D1,D3导通，导通电流一路向负载RL供电+另一路向电容充电，由于二极管的导通电阻很小，充电时间常数很小，电容两端电压UC几乎与U2同步增大。

当UC=U2时，U2开始下降，此时U2小于UC。

二极管收反向电压作用而截止，电容C向RL放电，由于放电常数很小，UC按照指数规律缓慢下降当UC=|U2|时，U2的负半周使D2,D4正偏导通。

电容C又充电，重复上述过程，得出图中（b）的波形显然比没有滤波时平滑的多。

电容滤波电路原理图如下所示：

图3-33.4稳压电路的设计经整流和滤波后的输出电压，虽然脉动的交流成分很小，但是仍会因交流电源电压的波动和负载的变化而变化，稳定性较差。

为了获得稳定性好的直流电压，应该加上稳压环节。

图3-43.5主要元器件的选择1.二极管IN40016支6.发光二极管红色2支2.三极管90132支7.电解电容3支3.三极管80501支8.电阻10支4.三极管85501支9.电源变压器1支5.发光二极管绿色2支10.直脚开关2支4系统电路总图及原理将设计的各个单元电路进行级联，得到直流稳压电源的电路原理图如图4-1所示。

图4-1系统电路原理图直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，图2-1为直流稳压电源基本原理框图图4-2基本原理：

1.电源变压器：

电源变压器的作用是将220V的交流电压变换为可以提供整流滤波电路所需的电压，以提供整流滤波电路所需电压。

整流电路由四个整流二极管按桥式整流方法连接对输入交流电压进行整流。

2.整流电路：

利用单向导电元件二极管，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。

5电路安装与调试5.1电路的安装

（1）按照元件清单购买电路所需元件以及电路板、焊锡丝、插头、导线等。

（2）将所有元件安装在电路板上，调整整体布局。

（3）按照规划好的布局焊接元件。

先焊电阻、二极管和电位器，接着是电容，最后是稳压集成器，先将稳压集成器和散热片固定在一起再焊接在电路板上。

（4）按照电路图布线。

（5）将变压器接入电路，并将变压器和插头连接在一起5.2电路的调试

（1）检查电路是否连接正确，是否有短路、断路现象。

（2）在地线中接入一个保险丝，防止电路有问题而损坏变压器。

（3）连接电源，在确认电路没有问题（电容不发热、保险丝没有断等）后，用万用表测量输出端的输出电压。

6数据处理7注意事项1注意所有与版面孔嵌装元件的高度与孔的配合（如发光二极管的圆顶部应与面板孔相平，面板与拨动开关S1、S2是否灵活到位）；

2.VT1、VT2、VT3采用横装，焊接时引脚稍微留长一些；

3由于空间不够，C1、C2、C3卧装，R4、R7、R9、R11直立装，其他电阻元件一律卧装；

4整流二极管全部卧装；

5从变压器及印制板上焊出的引线长度应适当，导线剥头时不可伤及铜芯，多股芯线剥头后铜芯有松散现象，需捻紧以便烫锡，插孔，焊装；

6.为了便于焊接，可根据具体情况采用分类，分片焊装；

7.变压器次级导线以及负极板的连接线和电源输出插座的导线都应通过穿线孔焊在电路版上，负极电路板和电源输出电路板的导线也应通过穿线孔再焊在各自的电路板上；

8测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏；

9注意三极管的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接；

10.按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。

8经验体会通过这次对直流稳压电源的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。

但是最后的成品却与理论有一定的误差，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着，如阻值的实际大小，接线的手法等。

通过这次学习，大大地提高了我的动手能力以及分析问题的能力，在老师的热心的指导下，解决了很多问题，从中也学到了很多书面上所没有搞清楚的问题。

本次课程设计的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。

我将继续前行！

参考文献1周良权傅恩锡李世馨编模拟电子技术基础（第三版）M.北京:

高等教育出版社,20052吴友宇.模拟电子技术基础.北京：

清华大学出版社，20093王港元等编电子技能基础.成都科技大学出版4康华光.模拟电子技术基础（第五版）.北京：

高等教育出版社，20055林春景编模拟电子线路（21世纪普通高等教育电子信息类规划教材）（第一版）M.机械工业出版社，20096钱静倪涌宏主编电子工艺基础及标准扬州工业职业技术学院出版7王兆义主编.电工电子技术基础.北京高等教育出版社.2006.6欢迎下载，资料仅供参考!

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