【文章內(nèi)容簡介】 ，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化方向發(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力， 利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于騷擾信號和模擬電路引起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了對模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價(jià)值。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 2 2 課程設(shè)計(jì)報(bào)告總述 課程設(shè)計(jì)的目的 為了讓同學(xué)能夠?qū)⒗碚撝R用于實(shí)踐，加深對理論知識的理解，學(xué)會用軟件進(jìn)行電路的分析和仿真，提高學(xué)生的自學(xué)能力和動手能力。為以后的 專業(yè)學(xué)習(xí)奠下基礎(chǔ)，在極大程度上將理論與實(shí)際聯(lián)系起來了，是一個培養(yǎng)同學(xué)能力的好選擇。 課程設(shè)計(jì)的時(shí)間 2020 年 1 月 18 日 ~2020 年 1 月 22 日 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 1） 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)技術(shù)要求和已知條件，完成對多路輸出直流穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試。 （ 2） 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)技術(shù)要求和初始條件，制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓源，能將 220V/50Hz 交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓源。 輸出：177。 12V/1A，177。 5V/1A，一組可調(diào)整電壓 +3~18V/1A。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 3 3 多路輸出直流穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)與制作 總體電路原理圖 基本原理 直流穩(wěn)壓源的 組成結(jié)構(gòu)由四部分組成：變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓。 如圖所示： 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 4 原理 變壓電路 ： 是降壓變壓器，它將 電網(wǎng) 220V 交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由 變壓器的副邊電壓確定 ， 副邊與原邊的功率比為 P2/ P1=η，式中 η 是變壓器的效率。 整流電路 ：整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，把交流電變?yōu)槊}動直流電的電路。此穩(wěn)壓源利用的是單向橋式全波整流電路，此整流電路由四個二級管組成 。 其工作原理為：當(dāng) U2 為正半周期時(shí)，二極管 D D3 承受正向電壓而導(dǎo)通， D D4 承受反向電壓而截止，電流方向如左圖紅虛線所示。此時(shí)有 電流 流過 RL負(fù)載 RL上得到一個半波整流的輸出電壓。在 u2 為負(fù)半周期時(shí)二極管 D D4 承受正向電壓而導(dǎo)通。 D D3 截止，電流方向如左圖藍(lán)線所示，此時(shí)有電 流流過 RL負(fù)載 RL上得到一個半波整流的輸出電壓。因此，無論 u2 無論處于正半周期還是負(fù)半周期，都有電流同方向的流過負(fù)載 RL， 故 RL上得到單方向全波脈動的直流電壓。 整流二極管的反向擊穿電壓 URM應(yīng)該滿足 ： URM 2 V0，經(jīng)過整流管的電壓 U0= ]3[ 。 濾波電路 ： 濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時(shí)要注意電解電容的正、負(fù)極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。 當(dāng) U2 為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓 UC 時(shí)，二 極管 D1 和 D3 管導(dǎo)通， D2 和D4 管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻 RL，另一路對電容 C 充電。當(dāng) UCU2，導(dǎo)致 D1 和 D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻 RL放電， UC 按指數(shù)規(guī)律緩慢下降 ]1[ 。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 5 當(dāng) U2 為負(fù)半周幅值變化到恰好大于 UC時(shí)， D2和 D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)， U2再次對 C 充電， UC上升到 U2 的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時(shí) D2 和 D4 變?yōu)榻刂?，C對 RL放電， UC按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時(shí) D1和 D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。 RL、 C對充放電的影響： 電容充電時(shí)間常數(shù)為 RDC，因?yàn)槎O管的 RD很小，所以充電時(shí)間常數(shù)小，充電速度快；RLC 為放電時(shí)間常數(shù)，因?yàn)?RL較大，放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)，因此，濾波效果取決于放電時(shí)間常數(shù)。 電容 C愈大， 負(fù)載電阻 RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大，如圖所示。 電容濾波負(fù)載器輸出電壓 U0=（ ~） U2。 穩(wěn)壓電路 ： 此電路圖用的穩(wěn)壓器件是集成穩(wěn)壓塊 。 固定式三端穩(wěn)壓器有 78XX 系列和79XX 系列， 78XX 系列輸出固定的正電壓， 79XX 系列輸出固定的負(fù)電壓。 它 們的引腳功能如圖所示。 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，常見產(chǎn)品有（ CM） LM117和 LM317 等。它們的基準(zhǔn)電壓是 ，輸出電流為 100mA 或 500mA，輸出電壓范圍可在 ~37V 之間連續(xù)可調(diào)。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠、應(yīng)用方便性能優(yōu)良等特點(diǎn)。其中 R1 與 PR1 組成電壓輸出電壓調(diào)節(jié)電路，輸出電壓 U0 的表達(dá)式為： U0≈ （ 1+PR1/R1） 式中 R1通常取 240Ω ， R2則根據(jù)對 V0值的要求值求得 ]2[ 。 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 6 它們的引腳功能跟上圖差不多，只是，接 GND的那個引腳變成 ADJ，是電壓可調(diào)端 。 穩(wěn)壓器的輸入端接電容 Ci 可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容 C0 能消除自己振蕩，確保電路穩(wěn)定工作。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓 UO（或電壓可調(diào)范圍 UOmin~ UOmax）和最大輸出電流 IOmax 是它的特性指標(biāo)，這兩個指標(biāo)決定了該電源的適用范圍，同時(shí)也決定了穩(wěn)壓器的特性指標(biāo)以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電容。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)，它們決定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系 數(shù)和濾波電容的選擇。 （ 1） 最大輸出電流 指穩(wěn)壓電源正常工作的情況下能輸出的最大電流，用 IOmax 表示。一般情況下的工作電流 IOIOmax。 （ 2） 輸出電壓 指穩(wěn)壓電源的輸出電壓，用 UO 表示。 （ 3）輸出電阻 穩(wěn)壓電源的輸出電阻 RO 用來表明負(fù)載電流 IO 變化時(shí)，引起輸出電壓 UO 變化的程度。當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，由于負(fù)載電流變化 ?IO，而引起輸出電壓變化 ?UO，則： 0??????iuOOO IUR 顯然， RO 越小負(fù)載變化時(shí)對輸出電壓的影響就越小。說明該穩(wěn)壓電源的性能越好。 （ 4）電壓調(diào)整率 KV 它表示負(fù)載電流和環(huán)境溫度Ｔ保持不變，輸入電壓 UI（ 220V）變化 ?10%時(shí)，輸出電壓的相對變化值。 000 ??????TIOOV UUK （ 5）穩(wěn)壓系數(shù) S S 是指負(fù)載電流和環(huán)境溫度 T 保持不變時(shí)，輸入電壓 Ui 的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即： 武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 7 00 ???????TIiiOOLUUUUS 顯然，電壓調(diào)整率越小表示該電源的性能越穩(wěn)定，其值應(yīng)是越小越好。 直流穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法 ： （ 1）輸出電壓可調(diào)范圍的測量 按圖 8 所示接線。輸入端接 220V 交流電壓， ~220V ui Uo 輸出端 接萬用表或數(shù)字萬用表，調(diào)節(jié)圖 6 電路中 RW 的大小，使其值為最大和最小，測 出對應(yīng)的 輸出電壓 UOmin 和 UOmax。則該穩(wěn)壓電源輸出電壓 圖 1 Uo 可調(diào)范圍的測量圖 的可調(diào)范圍為 UOmin ~ UOmax。 （ 2）最大輸出電流的測量 Io 按圖 8 接線。穩(wěn)壓電源的輸入端接 直流 A 220V 的交流電壓，將穩(wěn)壓電源的輸， ~220V ui 穩(wěn)壓 RW Uo 出電壓調(diào)到 10V 然后在穩(wěn)壓電源的輸出 電源 端接滑線變阻器 RWL，如圖 9 所示。 RWL 的值應(yīng)調(diào)到 1kΩ 以上。用萬用表或數(shù)字萬 圖 2 最大輸出電流的測量框圖 用表測出對應(yīng)的 UO。然后逐漸減小 RWL的值， 直到 UO 的值下降 5%，此時(shí)流經(jīng)負(fù)載 RWL 的電流就是 IOmax。記下 IOmax 后應(yīng)迅速增大 RWL的值，以減小穩(wěn)壓電源的功耗。 （ 3） 紋波因數(shù) ?的測量 用晶體管毫伏表測量電源輸出端的交流電壓分量的有效值，用萬用表（或數(shù)字萬用表）的直流檔測量電源輸出端的直流電壓分量，按式（ 5）就可算出電源的紋波因數(shù)。 （ 4）輸出電阻 RO 的測量 Io 按圖 10 接線。在不接負(fù)載電阻 RL 時(shí) 直流 A