直流电源的设计与制作.doc

设
计
报
告

设计题目：直流电源的设计与制作
小组成员：陈 琳（11097241108）
孙钢干（11097242041）
所在班级：09电子信息工程技术（1）班
二〇一〇年十二月二十二日
目 录
摘要 ……………………………………………………………….. 3
1、绪论 ……………………………………………………………. 4
1.1、直流稳压电源的概述 ……………………………………..4
2、电路设计的目的及任务 ………………………………………. 6
2.1、设计的目的 ………………………………………………..6
2.2、设计任务 …………………………………………………..6
3、电路设计的原理及方案图 ……………………………………. 6
3.1、设计原理 …………………………………………………..6
3.11、电路图设计步骤 …………………………………. 8
3.12、电路安装……………………………………………….8
3.13、设计方法的介绍 …………………………………...8
3.2、元件清单……………………………………………………. 9
3.3、制作基本要求及注意事项…………………………………. 9
4、电路的安装及测试要求 ………………………………………..10
5、调试方法及注意事项…………………………………………….10
6、结论 ………………………………………………………………11
参考文献 …………………………………………………………….11

直流电源的设计与制作
摘要：随着科技的发展，电气、电子设备已经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能及其稳定性等各项指标也提出了更高的要求。对电源的研究和发展已成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。本设计主要通过相关知识设计出电路中的各个器件的连接方式，使电路的性能达到设计要求中的电压输出。

关键词：发展，电气，电压输出，连接方式

1、绪论
1.1、直流稳压电源的概述
一般直流稳压电源是有整流变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。
(1) 整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。
(2) 整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。
(3) 滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。
(4) 稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，是直流输出电压稳定。在对直流电压的稳定程度要求较低的电路中，稳压环节也可以不要。
稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。
直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。
(1) 特性指标
① 输出电压范围
符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入－输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。
② 最大输入－输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。
③ 最小输入－输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入－输出之间的电压差值。
④ 输出负载电流范围
输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。
(2) 质量指标
① 电压调整率
电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度，通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。
② 电流调整率
电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力，在规定的负载电流变化的条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示直流稳压电源的电流调整率。
③ 纹波抑制比
纹波抑制比反映了直流稳压电源对输入端引入的市电电压的抑制能力，当直流稳压电源输入和输出条件保持不变时，纹波抑制比常以输入纹波电压峰－峰值与输出纹波电压峰－峰值之比表示，一般用分贝数表示，但是有时也可以用百分数表示，或直接用两者的比值表示。
④ 温度稳定性
集成直流稳压电源的温度稳定性是以在所规定的直流稳压电源工作温度Ti最大变化范围内直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。
(3) 极限指标
① 最大输入电压
是保证直流稳压电源安全工作的最大输入电压。
② 最大输出电流
是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流。
③ 并联稳压电源
经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。
因为要设计的是实用直流稳压电源，所以用到的元器件等都应该是比较简单并且便宜的，但是对于简单并且便宜的元器件要做到实用其实也是有一定难度的，当然实用是对于生活能常用到的电器而言的，所以设计一个小功率的直流稳压电源确实是比较实用的。
2、电路设计的目的及任务
2.1、设计的目的
学习小功率实用直流稳压电源的设计与调试方法。
掌握小功率实用直流稳压电源有关参数的调试方法。
2.2、设计任务
(1) 直流稳压电源的主要技术指标：
输出电压：Uo=+5V、+12V、-12V
(2) 直流稳压电源的主要设计要求：
① 根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，设计和选取元件参数。
② 完成一个单元电路和整体电路的设计，并用计算机绘制电路图。
③ 完成电路的安装调试，使作品能达到预期的技术指标。
④ 给出测试各项技术指标的方法。
3、电路设计的原理及方案图
3.1、设计原理
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压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
电路方案：
·
·
电路图：

其中：
① 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的 交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
② 整流电路：利用单向导电元件，把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交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
④ 稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化三、设计步骤。
安装结构：

3.11、电路图设计步骤
① 确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，并画出直流稳压电源方框图。
② 系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。
③ 参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。
④ 总电路图：连接各模块电路。
3.12、电路安装
① 将各模块电路连起来，整机调试。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。

3.13、设计方法的介绍
(1) 根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。
(2) 选择电源变压器
(3) 选择整流电路中的二极管
(4) 滤波电路中滤波电容的选择
3.2、元件清单

3.3、制作基本要求及注意事项
1、区分电路板的元件面和焊接面；
2、焊接元件：
u 先焊小元件
u 再安装结构件
3、按要求安装左右插座引出插针并焊接；
u 所有插针全部与焊盘焊接不要遗漏
u 先焊少量插针确认安装到位后再焊其他插针
u 焊锡不要粘到插针上
4、安装集成线性稳压电路的散热片；
u 将稳压集成电路安装在散热片上
u 确认稳压电路安装位置
u 对准电路板上为散热片预留的安装孔，将稳压集成电路引脚插入对应焊孔中
u 用螺钉将散热片固定在电路板上焊牢稳压集成电路引脚
5、安装保险管插座和整流桥DIP8脚插座并焊接；
6、正确辨别电解电容的极性、耐压并焊接；
u 极性不得接反
u 正、负12V电源整流输出的滤波电容耐压不得低于25V
4、电路的安装及测试要求
在元件的型号及数值选择完毕之后，就到了对电路安装的时候了。但是在安装电路时有诸多的要求需要达到，如：
(1) 整流滤波电路主要检查二极管是否接反，检查无误后，通电测试（输入220V交流电），用滑线变阻器等做等效负载，观察输出是否正常。
(2) 然后是对稳压电路部分进行安装。稳压器要安装适当的散热器，根据散热器的安装位置决定是否是散热器与稳压源绝缘，输入端加入直流电压，滑线变阻器做等效负载，调节电位器，输出电压随之变化，说明稳压器正常工作。
(3) 最后是进行指标的测试，具体的测试要求如下：
①测量稳压电源输出电压
②分析测量结果。
5、调试方法及注意事项
1、电源板焊接完毕，对照原理图认真检查一遍，然后开始测试；
2、测试时，电源板负责交流电源输入的右插座与调试台标有~9V、~14V的插座连接，左插座悬空；
3、连接完毕后，打开调试台电源，观察电路板有无异味或异常响动，如果一切正常，可以开始进一步的测试；
4、用数字多用表按电源左插座直流电源引出定义，检测+5V、+12v、-12V输出；
5、若+5V、+12v、-12V输出不正常，需要重新检查有无错焊、漏焊、虚焊，并重复2、3、4的步骤；
6、输出正常的电路板，替换模板上的电路板后，若模板正常运行，电源板的设计工作结束。否则，检查电路板的左右插座有无虚焊、脱焊等问题。
6、结论
本设计主要是整流二极管，滤波电容及集成稳压器来设计的直流稳压电源。其结构相对简单，使用元器件较少，也不需要投切开关，干扰源和瞬变噪声相应的大大减少，系统的可靠性较好，精度较高，且造价便宜，便于维修，实用性非常之高。
生活中小型的实用性直流稳压电源的使用率还是相当高的，因此掌握此种设计方法还是很有必要的。这种方法设计的直流稳压电源适用于日常生活中的小功率用电器，大功率的用电器的电源相对比较复杂，用到的元器件较多，但也有很宽广的领域进行发展。根据电路的安装及测试，达到了预期的设计指标，虽然稳压系数与很多高精度的、造价昂贵的直流稳压电源相比还不足够的好，但是作为小型的、实用型的直流稳压电源已经相当的不错了。
参考文献
（1）《数字电子技术基础》第3版 高等教育出版社 作者：周良权 方向桥
（2）《模拟电子技术基础》第2版 高等教育出版社 作者：周良权 傅恩锡
（3）《Protel 99》 西安电子科技大学出版社 作者：吉 雷
（4）《电工学》第3版 高等教育出版社 作者：郭木森

（5）《高频电子线路》 第2版 华南理工大学出版社 作者：廖惜春

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