楼道触摸开关延时设计.docx
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楼道触摸开关延时设计
可调直流稳压电源设计
摘要
本设计利用模拟电路，以变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器LMP317来设计直流稳压电源；直流稳压电源是一种简单、安全、运用非常广泛小型电源。
本次设计把重点放在电路的设计和制作上。
本次设计由于电路比较简单，故在很多参考书上都能找到相似的。
实验目的是通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
关键词：
整流二极管，LM317，稳压电源，
一设计任务书
1.集成稳压电源的主要技术指标
（1）同时输出
电压、输出电流为2A。
（2）输出纹波电压小于
，稳压系数小于
；输出内阻小于0.1Ω。
（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。
1.．设计要求
（1）电源变压器只做理论设计。
（2）合理选择集成稳压器及扩流二极管。
（3）保护电路拟采用限流型。
二基本原理
1电路框架
图1
2电路原理图
图2
3整流滤波电路
整流电路：
利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。
但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。
滤波电路：
利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容C与整流电路的负载RL并联（或串联），就可以将整流电路输出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。
图3
电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。
利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。
因此，利用变压器的一个副边绕阻和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
滤波电路利用电阻抗元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波[6]。
电容器的特点就是：
对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。
对交流电，频率越高阻抗越小。
利用电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫“滤波”。
经过滤波，交流成分都经过电容器回到电源去了，电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。
利用同样的原理，我们可以通过电容器筛选出交流信号，把直流成分去掉。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。
经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
当U2为正半周并且数值大于电容两端电压UC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。
当UC≥U2，D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，UC按指数规律缓慢下降。
当U2为负半周幅值变化到恰好大于UC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，UC上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，UC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。
4稳压电路：
当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化。
因此，。
压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
本设计采用可调正压系列：
W317系列稳压块能在输出电压为1.25V~37V的范围内连续可调,外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。
其芯片内也有过流、过热和安全工作区保护。
最大输出电流为1.5A。
其典型电路如下所示。
其中电阻与电位器RP组成电压输出调节电器，输出电压的表达式为：
式中，一般取值为（
），输出端与调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V），所以流经电阻的泄放电流为5~10mA。
D6：
选用1N4001或1N4007。
作用：
无D2，当LM317输入端元件短路时，出现UI这个电流将可能损坏LM317。
接入D6后，D6提供一个泄放电流的通路（D2正偏）,从而保护了LM317。
图4
三元器件介绍及选择
1特殊元器件介绍
1.1LM317三端稳压器
LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。
此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。
lm317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用。
特性:
可调整输出电压低到1.2V。
保证1.5A输出电流。
典型线性调整率0.01%。
典型负载调整率0.1%。
80dB纹波抑制比。
输出短路保护。
过流、过热保护。
调整管安全工作区保护。
标准三端晶体管封装。
电压范围LM117/LM3171.25V至37V连续可调
主要参数
输出电压：
1.25-37VDC；
输出电流：
5mA-1.5A；
芯片内部具有过热、过流、短路保护电路；
最大输入-输出电压差：
40VDC，
最小输入-输出电压差：
3VDC；
使用环境温度：
-10-+85℃。
存储环境温度：
-65-+150℃。
内部结构图
图5
2元器件选择
2.1输出电压
Uo=Uo’+URp1=（R1+PR1）Uo’=（1+RP1/R1）Uo’（Uo’=1.25）
2.2确定RP1,R1
Uomax=12=（1+RP1/R1）Uo’
所以RP1=（Uomax/Uo-1）R1=（12/1.25-1）*200=1720
在考虑到实验室元器件的库存问题，最后选择RP1=5K。
图6
2.3R1的选定（180-250）
LM317稳定工作的最小电流为：
Iomin=1.5mA
R1max=1.25/5*1000=250
R1取值过小会使LM317的分流过多，导致IL下降，所以R1取240.
2.4电容选择
C1：
滤波，C1=1200µF；
C2：
抑制自激振荡，
C2=（0.1～0.3）µF/63V；
C3：
滤波，用以减小输出电压的波纹电压（即输出电压中的交变电压分量）。
C3=10uF/16V；
C4：
滤波作用，使Uo中的波动减小;
C4=100µF/16V。
3元件清单
型号/规格
数量
变压器
220/15V，15W
1
电解电容C1
1000uF/25
1
三端可调稳压器
LM317
1
电容C2
0.1uF/63V
1
电位器Rp1
5k
1
电容C3
10uF/16V
1
电容C4
100uF/16V
1
二极管
IN4001orIN4007
6
印制板
1
1
四安装调试
1PCB板
2出现问题及解决
总结
通过本次设计，让我从中学到了不少新知识，本设计利用直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为NE555提供工作电压；完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。
对于楼道触摸延时开关的设计，我们应该抓住其本质，主要包括直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为NE555提供工作电压；完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。
自身的创新设计能力及动手能力得到了提高，为以后的设计供作打下了坚实基础。
致谢
从拿到设计题目到设计整稿，从理论到实践，学习到了很多新的知识，也成长了好多，在此要特别感谢导师蔡艳艳的指导与帮忙，在导师的指导下才能够产生了不错的设计思路，在设计过程中，遇到不少问题，都能够得到导师的指点，让设计工作得以顺利进行，同时也要感谢同学与室友的帮助，及时帮我解惑，以及排除障碍等，让我在这次设计过程中增长知识，学会成长。
参考文献
[1]廖先芸.电子技术实践与训练[M].北京高等教育出版社,2005.7.
[2]沈任元，吴勇.常用电子元器件简明手册[M].机械工业出版社2003.7.
[3]肖景和.数字集成电路应用精粹[M].北京人民邮电出版社,2002.4.
[4]陈有卿.555时基集成电路原理与应用[M].机械工业出版社,2006.
[5]王卫平，陈栗宋.电子产品制造工艺.高等教育出版社[M],2004.
[6]周良权，傅恩锡，期世馨.模拟电子技术基础第二版[M].高等教育出版社,2000.
[7]朱定华，陈林，吴建新.电子电路测试与实验[M].清华大学出版社,2002.
[8]臧春华.电子线路设计与应用[M].高等教育出版社,2004.92004.7.
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