课程设计杨通兰.docx

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课程设计杨通兰

电子技术课程设计说明书

（电气工程学院）

设计题目：

可调直流稳压电源设计

专业班级：

网络141

指导教师：

李鹏

学生姓名：

杨通兰

设计地点：

贵州理工学院第二实验室

设计日期：

2016.11.7-2016.11.18

目录

设计题目：

3

1设计目的及任务3

1.1设计目的3

1.2设计任务3

2设计过程4

2.1题目分析4

2.2整体构思4

2.3具体实现4

3元件说明及相关计算5

3.1元件说明5

3.2相关计算5

4制作及调试过程6

4.1制作过程6

4.2调试过程6

4.3遇到问题及解决措施6

5心得体会7

参考文献8

致谢9

附录1：

电路原理图10

附录2：

实物图片11

附录3：

元件清单12

贵州理工学院学生课程设计成绩评定表（电气类）13

可调直流稳压电源设计

摘要

直流稳压电源，又称直流稳压器，它的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。

直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路，以及稳压电路等电路组成。

变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电；整流器把交流电变为直流电；经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计主要采用变压器、整流、滤波、稳压的流程思路将输入220V交流电转换成电压3~12V的直流电源。

其中，稳压电路采用三端固定稳压器LM317达到稳压效果，因此系统可根据实际需要对其设计进行适当的修改。

关键词变压器；整流；滤波；稳压；Lm317稳压管；电路仿真；

1设计目的及任务

1.1设计目的

（1）结合电子技术基础中所学的理论知识，独立设计方案，培养学生独立分析与解决问题的能力；

（2）学会查阅相关手册和资料，通过查阅手册和资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理的选用的原则；

（3）学会使用常用电子元器件

（4）掌握基本的现代电子技术设计工具和EDA技术；

（5）掌握电子电路的安装与调试技术，进一步熟悉电子仪器的使用方法；

（6）认真撰写总结报告，培养严谨的作风和科学的态度。

1.2设计任务

设计一个基于LM317的可调直流稳压电源。

输出电压+3v～+12v连续可调，电源由降压、整流、滤波和稳压等环节构成。

在万能板上焊接并调试，实现如下功能。

（1）输出电压U0=+3～+12V连续可调；

（2）最大输出电流；

（3）要求选用LM317集成稳压器；

（4）考虑变压器输入接口和电压输出接口；

（5）考虑过流和过压保护

2设计过程

2.1题目分析

（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，供给电压表。

2.2整体构思

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的装置，它需要降压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。

一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：

、

直流稳压电源的原理框图和波形变换

（1）电源变压器：

是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器的变比由变压器的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为

，式中

是变压器的效率。

（2）整流电路：

利用单向导电元件，将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大部分交流成分滤除。

滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

（4）稳压电路:

稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。

2.3具体实现

2.3.1电源变压器：

过整流电路将交流变为脉动的直流电压。

由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。

电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。

因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。

稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。

2.3.2整流电路：

利用二极管的单向导电性，将交流电压（电流）变成单向脉动电压（电流）的电路，称为整流电路。

交流电分为三相交流电和单相交流电，在小功率电路中一般采用单相半波、全波、桥式整流电路和倍压整流电路。

本节主要研究单相桥式整流电路，对于倍压整流电路及全波整流电路，可通过相应参考书来了解。

2.3.3滤波电路：

经过整流后，输出电压在正负方向上没有变化，但输出电压波形仍然保持正弦波的形状，起伏很大。

为了能够得到平滑的直流电压波形，需要有滤波的措施。

在直流电源上多是利用电抗元件对交流信号的电抗性质，将电容器或电感器与负载电阻恰当连接而构成滤波电路。

电容有通高频、阻低频的作用，将其直接并在整流电路后面，可以让高频电流通过电容流回电源，从而减少了流入负载的高频电流，降低了负载电压的高频成分，减小了脉动。

2.3.4稳压电路：

集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好，稳定性高，价格便宜等优点，因而获得越来越广泛的应用。

3元件说明及相关计算

3.1元件说明

图3.5是外形图和电路符号。

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。

图3.5固定式集成三端稳压器外形及电路符号

　　稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。

仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。

然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。

　　首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。

经计算可知R1的最大取值为R1≈0.83KΩ。

又因为R2/R1的最大值为28.6。

所以R2的最大取值为R2≈23.74KΩ。

在使用317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时，必须保证R1≤0.83KΩ，R2≤23.74KΩ两个不等式同时成立，才能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。

3.2相关计算

变压器：

n1/n2=220/15

整流器输出电压：

15X0.9=13.15（V）LM317输入电压：

13.15X1.1=14.465（V）

LM317输出电压：

1.25（1+1400/1000）=3.65（V）

与滑动变阻器并联电阻：

25.71

4制作及调试过程

4.1制作过程

安装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上电路（电容）。

安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。

检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用万用表检查整流后输出LM317输入端电压Ui的极性，若Ui的极性为负，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路，就会损坏集成稳压器。

然后接通电源，调节Rw的值，若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行各项指标的测试。

4.2调试过程

静态调试

当连好电路板的线路时，先不要急着通电，而因该从以下几个方面进行检测：

A、对照原理图，用万用表一一检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。

B、对照原理图，检查各元件是否接正确。

2）动态调试

接通220V的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试,看电压是否在正常的范围内变化

4.3遇到问题及解决措施

问题：

最小电压低于3（V）

措施：

增大R2的电阻

误差因素 ：

（1）测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差； 

（2）电流表内阻串入回路造成的误差；  

（3）示波器, 万用表本身的准确度而造成的系统误差；

改进此电路的方法 

（1）减小接触点的微小电阻。

（2）根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正。

（3）采用更高精确度的仪器去检测。

5心得体会

本设计主要利用电源变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器固定式来设计同时输出3-12V电压直流稳压电源。

其结构简单，使用元器件较少；系统的可靠性好，其精度高，成本低，且可作为一个独立的模块为其他电子设备提供电能。

伴随计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。

电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。

只有满足产品标准，才能够进入市场。

在设计的过程，遇到了不少的问题，但是我们努力克服，并且通过讨论来解决问题。

试验过程中，我们多次失败，又重新连接电路，虽然不太麻烦，可也下了好大的功夫。

在这中间，我们要对导线进行测量，检查是否导通，各个电路功能的测试，进行组装，整体电路调试，最终取得成功。

在此过程中，增强了我们的动手能力，让我们对课本知识进行了一次温故，加强了对课本的掌握。

最后通过这次设计，了解了书本上没有的知识，更加巩固了所学的知识，也增强了自己灵活运用所学知识到实践中的能力。

这次的课程设计，获益匪浅，虽然从了是是值的，因为成就感让我们很满足，也让我深深体会到了做学问一定要有认真、严谨的治学态度，这也将对我以后的学习和工作起到莫大的帮助。

参考文献

1、模拟电子技术简明教程杨素行高等教育出版社

2、数字电子技术简明教程余孟尝高等教育出版社

3、基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真周润景北京航空航天大学出版社

4、杨素行编《模拟电子技术简明教程》,北京高等教育出版社,2001年1月版

5、基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真

6、张宪编《电子电路制作指导》，北京化学工业出版社，2005年8月版

7、张友汉编《电子技术基础教学参考书》,北京高等教育出版社,2005年6月版

致谢

在李老师的精心指导下，我完成了这次实验。

他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，伙伴们给予了很大帮助和解决众多困难，同时参考了别人的写作资料与经验，在此一并表示诚挚的谢意！

附录1：

电路原理图

附录2：

实物图片

附录3：

元件清单

电子元器件：

小功率变压器×1；二极管1N4001×4；电容470μF×1，0.1μF×2,1000μF×1；电阻1K×1，100KV滑动变阻器×1，510×1，2K10KV滑动变阻器×2，Led×1

工具：

电烙铁、万能电路板、松香、吸锡器、螺丝刀、万用表等

贵州理工学院学生课程设计成绩评定表（电气类）

（每位学生一份，随课程设计报告装订归档）

班级

学生姓名

学号

课程设计题目

项目

项目内容

权重

成绩

得分

100～90

（优）

89～80

（良）

79～70

（中）

69～60

（及格）

<60

（不及格）

表现

出勤与纪律

10%

完成设计任务的比例

10%

回答指导教师提出的问题的正确性、全面性

10%

实物制作及调试

电路参数计算、电路仿真调试。

15%

实际电路制作中发现和解决问题的能力。

10%

电路元件布局合理性，电路焊接质量

15%

设计说明书和实物

设计说明书质量，日志规范性

30%

课程设计总成绩（等级）

评分教师（签名）：

年月日