青島農業大學
理學與資訊科學學院
設計題目可調的直流穩壓電源電路設計
學生專業班級通訊工程10級1班
學生姓名（學號
指導教師
完成時間
實習（設計）地點資訊樓511
2011 年 4 月 19 日
目錄一、課程設計的內容及要求 1
二、提出方案 1
1．設計電路框圖 1
2、電路各部分的作用 2
2、具體的電路圖 2
三、原理說明 2
1、變壓電路設計 3
2、整流電路設計 3
3、濾波電路設計 4
4、穩壓電路設計 5
5、檢測電路設計 5
四、所需器件 5
五、拓展方案 6
1．方案一 6
2．方案二 6
3．三種方案的比較 6
六、設計測試結果6
七、 課程設計報告總結 7
可調的直流穩壓電源電路設計
正文．課程設計的內容及要求：
1. 隨著科技的不斷發展，電子技術這一領域也突飛猛進，而電源又是電子器件中不可或缺的一部分，直流電源是應用極為廣泛的一種電源。本次課程設計就是通過我們自己手工製作乙個簡單的直流穩壓電源，運用交流220v轉換為直流5v的電壓源。
這就需要我們自己查詢電路原理，獨自設計電路來實現這個功能，並且手工焊接在電路板上，這不僅鍛鍊我們的學以致用的本領，還有摸索實習焊接的經驗和方法。我們要會對直流穩壓電源原理的講解，整流，全橋整流，半波整流原理，三段穩壓器的原理的分析；練習電烙鐵的焊接工藝，萬用板要做到排放美觀實用，最後要對直流穩壓電源電路焊接與除錯。總的來說這次的課程設計是對我們的理論和實踐上的雙重考驗。
2. 要求：
1） 掌握元器件的基礎知識；
2） 理解串聯穩壓電路的工作原理；
3） 掌握電路繪製與**分析相關知識；
4） 培養學生自學能力，能利用資訊**獲取新知識、新技術；
5） 培養學生電路安裝與焊接能力；
6）培養學生電路分析能力和故障排除的基本技能
．提出方案：
1． 設計電路框圖
輸入220v，50hz的交流電，分別通過電源變壓器，整流電路，濾波電路，穩壓電路，依次進行降壓，整流，濾波，穩壓，最終以穩定的直流形式輸出。其圖形模式見圖1、圖2：
圖1 直流穩壓電源框圖
圖2 各階段輸出波形
2． 電路各部件的作用
（1）變壓部分。一般的電子裝置所需的直流電壓較之交流電網提供的220v電壓相差較大，為了得到輸出電壓的額定範圍，就需要將電網電壓轉換到合適的數值。所以，電壓變換部分的主要任務是將電網電壓變為所需的交流電壓，同時還可以起到直流電源與電網的隔離作用。
（2）整流部分。整流是穩壓電源的乙個重要組成部分，它的主要作用是進行波形變換即將交流訊號變成直流訊號。是將變換後的交流電壓轉換為單方向的脈動電壓。
由於這種電壓存在著很大的脈動成份（稱為紋波），因此一般還不能直接用來給負載供電，否則，紋波的變化會嚴重影響負載電路的效能指標。
（3）濾波部分。濾波部分的作用是對整流部分輸出的脈動直流電進行平滑 ，使之成為含交變成份很小的直流電壓。也就是說，濾波部分實際上是乙個效能較好的低通濾波器，且其截止頻率一定低於整流輸出電壓的基波頻率。
（4）穩壓電路。儘管經過整流濾波後的電壓接近於直流電壓，但是其電壓值的穩定性很差，受溫度、負載、電網電壓波動等因素的影響很大，因此，還必須有穩壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩定。
3． 具體的電路圖
．原理說明：
1．變壓電路設計
變壓電路相對簡單，僅有乙個單相變壓器，變壓器將220v市電轉化為電路能承擔的電壓。理想變壓器滿足i/i=u/u=n/n=1/n,因此p=p=ui=ui.變壓器副邊與原邊的功率比為p/p=,式中是變壓器的效率 。
根據電路需要選擇適當的單相變壓器。
2. 整流電路設計
（1）直流電路常採用二極體單相全波整流電路，電路如圖3所示。
圖3 單相橋式整流電路
（2）工作原理
設變壓器副邊電壓u2=√2u2sinωt，u2為有效值。
在u2的正半周內，二極體d1、d2導通，d3、d4截止；u2的負半周內，d3、d4導通，d1、d2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻rl，且方向是一致的。如圖4
圖4單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖
在橋式整流電路中，每個二極體都只在半個週期內導電，所以流過每個二極體的平均電流等於輸出電流的平均值的一半，即電路中的每只二極體承受的最大反向電壓為 (u2是變壓器副邊電壓有效值)。
3. 濾波電路設計
電容濾波的基本工作原理就是利用電容的充放電作用，使負載電壓趨於平滑。大電容濾掉低頻訊號，小電容濾掉高頻訊號。
4.穩壓電路設計
因為我們要輸出5v的直流電源，因此我們採用l7805cv穩壓管來實現。7805 是我們最常用到的穩壓晶元了，他的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入乙個直流穩壓電源,他的輸出電壓恰好為 5v。其中 1 接整流器輸出的+電壓，2 為公共地(也就是負極)，3 就是我們需要的正 5v 輸出電壓了，
5.檢測電路設計
利用一塊470ω的電阻串在發光二極體的兩端來檢測電路是不是有斷路，方便我們對故障的除錯，電阻是為了保護二極體的正常工作。
．所需器件：
表1 器件清單
．擴充套件方案：
方案一：用電晶體和整合運放組成的最基本的直流穩壓電源,該方案簡單易行，是最基本的直流穩壓電源。電路圖如圖3所示：
圖4 最基本的直流穩壓電源
方案二：用電晶體和整合運放組成的實用型直流穩壓電源，該方案功能強大，具有保護電路和比較放大電路。電路圖如圖4所示：
圖5 實用型直流穩壓電源
三種方案的對比分析：
方案一結構簡單功能最少，沒有保護電路和比較放大電路，因而不夠實用，故拋棄方案一。方案二功能強大且最實用,但電路比較複雜，使用元器件較多，由於實驗室條件和成本的限制，故拋棄方案二。
．設計測試結果：
1、測試方法：
（1）目光檢測法：根據設計的要求和指標，需對成品進行引數的測試。在進行引數的測量前必須保證元器件的安裝沒有發生錯誤。所以可以用目眼檢測的方法進行。
（2）儀器測量法：設計要求測試電源的穩壓係數，內阻，和紋波電壓。這些資料的測試必須用到實驗儀器裝置。
2、基本檢查：
在通電前認真檢查安裝電路，必須對電路進行以下事項的檢查：
（1）電源變壓器的一次和二次繞組是否搞錯，否則將會造成變壓器損壞.。
（2）三端穩壓器的輸入、輸出和公共一定要識別清楚，不能搞錯。特別是公共端不能開路，如果開路，很可能導致負載損壞。
（3）或整流橋的引腳和濾波電容器的極性不能接反，否則將會損壞元器件。
（4）檢查負載端是否有短路現象。
3、測試結果：
對已檢查好的電路進行除錯，二極體正常發光，用萬用表測得輸出電壓為4.9994v，電路焊接正確。
．心得體會
為期三天的課程設計已經結束，但它給我帶來的影響卻遠遠沒有結束。通過這次課程設計我學到了很多平時課本上學不到的知識，像如何使用電烙鐵以及遇到了問題該怎麼處理（整流電路與後面的濾波電路正負極接反會導致整個電路發熱）等。通過這次課程設計我們不僅從理論上了解了電子電路的製作流程還從實踐中加強了我們的動手能力，並且希望以後會有更多的這樣的實習機會。
這次實習是鞏固和運用《模擬電子技術基礎》中所學的理論知識和實驗技能，基本掌握常用模擬電路的一般設計方法，提高設計能力和動手能力，並在實踐中求得理論知識的鞏固。
在設計過程中，雖然對於理論知識有所了解，但是對於元器件的連線，以及焊接往往不能得心應手，尤其在焊接過程中，常出現虛焊，焊焦問題，自己的焊接技術也有待提高。通過這次實習我在組裝電路以及焊接過程中認識到以下幾點：
1．了解電路工作原理的情況下，要熟知各元器件功能，按照電路圖組裝電路，注意正負極，以及元器件的安裝順序；
2. 焊接時不能忽視浸潤這一方面，先浸潤再焊接，避免虛焊；
3. 測試電路時，必須要保證焊接正確，才能開啟電源，以防元器件燒壞。
4. 注意7805管腳和橋式整流電路中二極體的極性，不應反接。
5. 按照原理圖焊接時必須注意安全。
參考文獻
[1] 華成英童詩白主編, 《模擬電子技術基礎》，第四版，清華大學電子學教研組。
[2] 康華光主編,《電子技術基礎》,高等教育出版社。
[3] 謝自美主編,《電子線路設計》 ,第二版,華中科技大學出版社。
[4] 張萬奎主編,《模擬電子技術》,湖南大學出版社。
[5] 李萬臣主編，《模擬電子技術基礎實驗與課程設計》
[6] 康華光主編,《電子技術基礎（模擬部分）>>,高等教育出版社。
[7] 唐競新主編,《數字電子電路》,清華大學出版社。
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