1、任務和效能指標 2
1.1任務內容 2
1.2效能指標 2
2、設計方案 2
3、系統設計 3
3.1降壓，整流，濾波電路系統設計 3
3.2保護電路系統設計 4
3.3輸出電壓可調的直流穩壓電源系統設計 6
3.4電路設計總圖 7
4、 除錯及效能分析 7
5、相關知識概述 8
5.1三端穩壓器lm317簡介 8
5.2焊接部分 9
6、 心得體會 9
我們設計專案是設計一直流電源，重點是過流保護發和過壓保護。所以設計的電路要求有兩個特點：第一有保護電路模組，第二輸出電壓可調。
在這次設計電路中電源輸出直流電壓兩路，一路是固定輸出電壓源+5v，另一路是輸出電壓可調+3v=--+12v。額定輸出電流300ma，設計保護電流四檔可調：338ma,268ma,105ma,35ma,即當電源輸出電流超過設計保護電流時，保護電路動作，斷開電源與負載的連線。
電路主要由如下部分分成：變壓電路，整流電路，濾波電路，過流保護電路，輸出電壓調節電路。
因為本電路輸出電壓最大12v，即三端穩壓器輸入電壓要求大於12+5=15v，可以選擇為16v，所以取整流濾波輸出電壓（即三端穩壓器輸入電壓）為16v左右。降壓變壓器次級電壓的選擇，因為整流濾輸出電壓的最大值等於變壓器次級電壓的1.1414倍，所以可考慮選擇變壓器次級電壓為12v，這樣，整流濾波輸出電壓的最大值等於17v。
變壓器的功率選擇，因為電路輸出額定電流300ma,所以電路輸出額定功率為17v×300ma=5v,所以變壓器功率為6—7w就可以了，本電路選擇變壓器功率為10w。
整流二極體的耐壓要求：高於17v（高於變壓器次級電壓最高值）。
整流二極體的平均整流電流要求：大於300ma。
這樣，整流二極體採用常用的整流二極體in4001（耐壓100v,電流1a）就足夠達到要求了。
濾波電容的耐壓要求：高於17v（高於變壓器次級電壓最高值）。
濾波電容的容量要求:c>(3--5），其中t為200v交流電週期為0.02秒，r為整流濾波電路負載等效電阻（可這樣確定：
整流濾波電路最小輸出電壓比最大輸出電流，本電路：15v/300ma=50ω），
c>(600μf—1000μf）取c為1000μf/25v。
右圖所示為ne555定時器內部結構圖，外部連線可參見電路原理圖。
電路剛接上電源時，電容c4無充電電荷，「2」「6」為低電平，比較器c1輸出高電平，比較器c2輸出低電平，與非門g1輸出低電平，g2輸出高電平，洩流管t截止，因此調整管q1無偏置電流而截止，這時電源通過r6對電容c4充電，「2」「6」電位公升高，當電位公升高到（2/3)vcc時，比較器c1輸出低電平，與非門g1輸出高電平，洩流管t導通，調整管q1導通。電源向負載供電。這就是電路起始工作過程，時間由電阻r6和電容c4決定。
大約r6×c4.
電路在正常工作條件下（無過流），檢測電阻r5（或並上r8或並上r9或並上r8//r9)上電壓較小，三極體q2截止，555維持工作狀態不變，洩流管t導通，調整管q1導通。電源向負載供電。
如果電路輸出電流過大，這個電流通過r5，在r5上產生較大的電壓，使q2導通，電容c4通過q2快速放電，使「2」「6」電位快速下降到低於（1/3)vcc時，比較器c1輸出高電平，比較器c2輸出低電平，與非門g1輸出低電平，g2輸出高電平。洩流管t截止，因此調整管q1無偏置電流而截止，斷開了電源與負載的連線，起到保護電路和負載的目的。電路保護後，輸出電流為0,q2又截止，c4再次充電，當充電使得「2」「6」電位公升高到（2/3）vcc時，比較器c1輸出低電平，與非門g1輸出高電平，洩流管t導通，調整管q1導通，電源向負載供電。
但只要故障沒有排除，電路又立即進入保護狀態。
當電路處於保護狀態時，與非門g1輸出低電平，非門g3輸出高電平，放光二極體d1亮，表示電路處於保護狀態。或者用當電路處於保護狀態時，與非門g1輸出低電平，非門g3輸出高電平，蜂鳴器叫，表示電路處於保護狀態。
各元件引數計算：
555的工作電壓不能大於16v，不能直接將整流濾波後電壓（最大為17v)加到555上，串聯乙個紅色發光二極體降壓（所降電壓為1.8v)，降壓後最大為15.2v。
555輸出高電平電壓約為14v，設計d1電流為4ma，則r1=（14-1.8）、4=3.05k，取r1=3k。
蜂鳴器限流電阻r1的計算：
555輸出高電平電壓約為14v,設計蜂鳴器工作電流為4ma，用12v的蜂鳴器，則r1=（14-12）
/4=500ω，取r1=470ω。
r6和c4 的計算，設計保護時間為0.5秒，則根據t=1.1r6×c4，可取c4=47μf，r6=10k。
設q2導通電壓為0.6v，則r5=0.6v/300ma=2ω。為了調節的方便，取電阻r8，r9與r5通過開關成併聯狀態。
取r8=10ω，r5=3ω，
「7」為低電平時，q1要飽和導通，因為當「7」為低電平時電阻r3上的電流近似為17/r3，這個電流設多大合適？這要考慮調整管得電流放大係數β，小功率管9012的β>50,，而調整管最大輸出電流為300ma,因此，調整管基極電流只要大於6ma，調整管就處於飽和狀態，r3=17/6=2.83k,可取r3=2k。
r2的估算：當取r3為2k時，r3電流為8.5ma,是基極電流與r2電流之和，因此r2電流必須小於2.5ma,取r2=10k可行。
q1主要考慮的是最大輸出電流，因最輸出電流為300ma，而9012的電流可達500ma。
r4取幾十ω都可以。
q3，r11，r12組成過壓保護電路，在介面處的電壓高於+5v時，q3將導通，電容c4放電，555「6」腳電位下降，內部洩流管截止，q1截止，起到保護作用。所以這是乙個過壓保護電路。
r7是起動電阻，在帶負載開機時，且負載較重時開啟電源，此時由於開機時濾波電容的充電以及負載電流的共同影響，電路可能起動不了，有了r7提供通路，電路可以啟動。
s是啟動按鍵，在帶負載開機時，且負載很重時開啟電源，此時由於開機時濾波電容的充電以及負載電流的共同影響，電路可能啟動不了，按下按鍵提供通路，電路可以啟動。
不穩定的直流電壓ui從三端穩壓器（3）輸入。
輸入電壓低於40v，但需要比最高輸出電壓高出3v以上。本電離能設計最高輸出電壓為12v，則本電路輸入電壓高於15v（本電路取16ｖ左右）。可調的穩定直流電壓ｕｏ從三端穩壓器lm317的輸出端（2）輸出，可調電壓源電壓大小由「1」腳到地gnd之間的電阻以及「2」腳與「1」腳之間的電阻確定。
可調電壓源額定輸出電流大小由三端穩壓器lm317決定，當三端穩壓器裝上散熱片後，額定輸出電流為1.5a。
本可調電壓源設計指標：
輸出電壓可調：3v—12.00v；
額定輸出電流：1a。
三端穩壓器lm317的輸出端（2）到調整端（1）的電壓恆定為1.25v，三端穩壓器lm317的調整端（1）的電流小於50μf，當控制電路工作電流比50μf大得多時，這個電流可以忽略不計，即認為調整端（1）虛斷路。本電路設計控制電路工作電流為5ma左右，比50μa電流大得多（100倍），因此調整端（1）的電流不計。
這樣從三端穩壓器lm317的輸出端（2）流到調整端（1）的電流與從調整端（1）到地gnd的電流相同。
設計思想：固定輸出端（2）到調整端（1）的電阻ra=r12//r13,則lm317從輸出端（2）流到調整端（1）ra的電流不變，而調整端（1）到地gnd的等效電阻rb（r3//r14,r15,r16,r17,r18電阻)可調（通過改變四位開關狀態而改變電阻阻值的大小），
由於流過調整端（1）到地gnd的等效電阻的電流也不變，所以調整（1）到地gnd的電壓隨著調整端（1)到地gnd的電阻的變化而變化，使得輸出端電壓變化。
其中ra是輸出端（2）到調整端（1）的電阻r12//r13。
rb是調整端（1）到地gnd的等效電阻。
下面確定電阻rb的最小值和最大值與電阻ra的關係。
當電阻rb取最小值時，輸出電壓最低為3v，因此，關係式
成立 得
當電阻rb取最大值時，輸出電壓最高為12.00v，因此，關係式
成立， 得
當取=3k時， =349ω（可用360ω並10k得到）。
當取=349ω時， =1.4×3k=489ω。
本電路取r14=3k，r15=13k，r16=8.2k,r17=2.4k,r18=910ω。
1.仔細觀察各焊接點，檢查有無短路現象和虛焊現象。
2.認真測量。在觀察所焊接的電路板處於正常狀態，將交流電源接入到j1介面。
3.將負載電流逐漸增大，並用電流錶加以檢測，記錄下當電路有保護動作時負載電流，並紀錄下此時對應的保護電阻r5的值。
4.改變開關s2的狀態，用以改變保護電阻r5的電阻值，再次將負載電流逐漸增大，並用電流錶加以監測，記錄下當電路有保護動作時的負載電流，並記錄下此時對應的保護電阻r5的值。
5.重複以上步驟。
6.改變開關s3的狀態，測量輸出電壓
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