畢業(yè)設計論文-線性穩(wěn)壓電源

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有共同的電路——電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。電源電路是一切電子設備的基礎。提供穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。</p><p>

2、;　　為此，本設計旨在利用所學課程，制作出滿足技術要求的線性穩(wěn)壓電源電路，通過電路仿真和測試，利用所得數(shù)據分析線性穩(wěn)壓電源電路的構成原理。</p><p>　　關鍵詞： 線性穩(wěn)壓電路，整流濾波，穩(wěn)壓</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Nowdays people greatly enjoy the con

3、venience of electronic equipment, but any electronic devices have -- power supply circuit common.The super computer, small pocket calculator, all electronic devices must be tosupport in the power circuit under normal ope

4、ration.The power supply circuit is the basis of all electronic equipment. To provide a stable DC power is the DC regulated power supply. DC regulated power supplyplays an important role in the power supply technology.<

5、;/p><p>　　Therefore, this design aims to use the school curriculum, making out to meet thetechnical requirements of the linear regulated power supply circuit, the circuit simulation and test, analysis of the pr

6、inciple of linear regulated power supply circuit using income data.</p><p>　　Key words: linear voltage stabilizing circuit, the rectifi, voltage regulator</p><p><b>　　目 錄</b></

7、p><p><b>　　第一章 引言1</b></p><p>　　1.1 選題背景和意義1</p><p>　　1.2 選題發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.3 選題難點及學習方向2</p><p>　　1.3.1 電源技術存在問題2</p><p>　　1.3.

8、2 設計學習方向3</p><p>　　第二章 線性穩(wěn)壓電源電路的基礎和理論4</p><p>　　2.1 線性穩(wěn)壓電源的基礎知識4</p><p>　　2.1.1 線性穩(wěn)壓電源的組成4</p><p>　　2.1.2 線性穩(wěn)壓電源的工作原理4</p><p>　　2.1.3 線性穩(wěn)壓電源的特點4</

9、p><p>　　2.2 整流電路4</p><p>　　2.2.1 半波整流5</p><p>　　2.2.2 全波整流6</p><p>　　2.2.3 橋式整流7</p><p>　　2.2.4 半波，全波，橋式整流電路的對比7</p><p>　　2.3 穩(wěn)壓電路8</p&g

10、t;<p>　　2.3.1 穩(wěn)壓電路的指標8</p><p>　　2.3.2 穩(wěn)壓管基本應用電路9</p><p>　　2.3.3 三端集成穩(wěn)壓10</p><p>　　2.4 線性穩(wěn)壓電源電路的設計10</p><p>　　2.4.1 元器件簡介11</p><p>　　2.4.2 線性穩(wěn)壓

11、電源的設計12</p><p>　　第三章 線性穩(wěn)壓電源電路的仿真和數(shù)據分析12</p><p>　　3.1 仿真軟件介紹12</p><p>　　3.2 全波整流電路仿真12</p><p>　　3.2.1 全波整流電路原理圖14</p><p>　　3.2.2 全波整流電路仿真波形圖15</p&g

12、t;<p>　　3.2.3 全波整流電路數(shù)據分析16</p><p>　　3.3 橋式整流電路仿真17</p><p>　　3.3.1 橋式整流電路原理圖17</p><p>　　3.3.2 橋式整流電路仿真波形圖18</p><p>　　3.3.3 橋式整流電路數(shù)據分析18</p><p>　

13、　3.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路仿真18</p><p>　　3.4.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路原理圖19</p><p>　　3.4.2 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路仿真波形圖20</p><p>　　3.4.3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路數(shù)據分析20</p><p>　　3.5 三端穩(wěn)壓及可變三端穩(wěn)壓仿真及數(shù)據21</p><p>　　3.6 實

14、驗電路實驗數(shù)據分析22</p><p>　　第四章 線性穩(wěn)壓電源電路的設計與制作22</p><p>　　4.1 線性穩(wěn)壓電源電路的設計22</p><p>　　4.1.1 線性穩(wěn)壓電源電路設計的基本知識22</p><p>　　4.1.2 線性穩(wěn)壓電源電路結構的選擇22</p><p>　　4.1.3 線性

15、穩(wěn)壓電源電路元件參數(shù)的選取23</p><p>　　4.1.4 實驗儀器與器材23</p><p>　　4.1.5 實驗要求和目的24</p><p>　　4.2 線性穩(wěn)壓電源電路的制作25</p><p>　　4.2.1 軟件介紹及使用25</p><p>　　4.2.2 PCB電路制作26</p&

16、gt;<p>　　4.2.3 PCB電路板27</p><p><b>　　結束語28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　第一章 引言</b&

17、gt;</p><p>　　1.1 選題背景和意義</p><p>　　當今，電子產品已普及到工作與生活的各個方面，其性能價格比越來愈高，功能越來越強，供電的電源電路在整機電路中是相當重要的。它的性能良好與否之間營養(yǎng)整個電子產品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術的飛速發(fā)展，電源技術也得到了很大的發(fā)展，它從過去的不太復雜的電子電路變?yōu)榻袢盏木哂休^強功能的功能模塊。電壓穩(wěn)定的方式，由傳統(tǒng)的線

18、性穩(wěn)壓發(fā)展到今天的非線性穩(wěn)壓，電源電路也由簡單變復雜，電源技術正從過去附屬于其他電子設備的狀態(tài)，逐漸演變成為一個獨立學科分支。</p><p>　　我們一般應用的串聯(lián)調整穩(wěn)壓電源，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，這種傳統(tǒng)串聯(lián)穩(wěn)壓器，調整管總是工作與放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的，這種穩(wěn)壓的缺點是承受過載和短路的能力差，效率低，一般只有35%~60%。由于調整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調整管并裝有體積較大的散熱器

19、。</p><p>　　隨著電子技術的高速發(fā)展，電子設備的應用越來越廣泛，種類也越來越多，與人們生活，工作日益密切。任何電子設備都離不開可靠的電源，它們對電源的要求也越來越高。線性直流電源的應用非常廣泛，小至家用電器的供電電源，大至大型發(fā)電廠，水電廠，超高壓變電站，無人值守變電站作為控制信號，保護，自動操作，事故照明，直流油泵等各種用電裝置的直流供電電源。與此同時直流電源的好壞直接影響著電子設備或控制系統(tǒng)的工作性

20、能。目前市場上各種直流電源的基本環(huán)節(jié)大致，都包括交流電源，交流變壓器，整流電路，濾波穩(wěn)壓電路等。但由于調節(jié)性能差，過電壓水平高，線路損耗大等原因給人們生活帶來了諸多不便。體積小，重量輕，效率高是穩(wěn)壓電源的總體發(fā)展方向。</p><p>　　掌握控制電路，驅動電路和保護電路的工作原理以及應用，了解穩(wěn)壓電源中擊穿，整流濾波的防止和應用，有關變壓器的加工工藝及絕緣處理。通過設計，安裝，調試等環(huán)節(jié)，提高動手能力，分析和解

21、決問題能力。通過設計測量范圍寬，體積小，應用范圍廣泛，易于操作便于攜帶的直流電源，克服現(xiàn)有電源在使用上存在的如結構復雜，成本過高，功率低等一系列問題。</p><p>　　1.2 選題發(fā)展趨勢</p><p>　　新型半導體器件的發(fā)展使開關電源技術進步的龍頭。目前正在研究高性能的碳化硅半導體器件，一旦開發(fā)成功，對電源技術的影響將是革命性的。此外，平面變壓器，壓電變壓器及新型電容器等元件的發(fā)

22、展，也將對電源技術的發(fā)展起到重要作用。集成化是電源技術的一個重要的發(fā)展方向。通過控制電路的集成，驅動電路的集成以及保護電路的集成，最后達到整機的集成化生產。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量</p><p>　　線性穩(wěn)壓電源的發(fā)展趨勢更是向著模塊化、數(shù)字化、綠色化的方向發(fā)展。 </p><p>　　穩(wěn)壓電源技術因應用需求不斷向前發(fā)

23、展,新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應用領域。穩(wěn)壓電源、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以穩(wěn)壓電源技術為核心的通信用穩(wěn)壓電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。穩(wěn)壓電源代替相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它

24、許多以穩(wěn)壓電源技術為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們去開發(fā)。</p><p>　　1.3 選題難點及學習方向</p><p>　　1.3.1 電源技術存在問題</p><p>　　隨著半導體技術和微電子技術的高速發(fā)展，集成度高、功能強大的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產的人們對穩(wěn)壓電源中的變壓

25、器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的變壓器或者通過別的途經取代變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設備微小型化的需要，這是從事穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個困難。工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產生開關干擾，且波紋電壓輸出較小。</p><p>　　1.3.2 設計學習方向</p><p>　　選擇整流二極

26、管，濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　掌握直流穩(wěn)壓電源的調試及主要技術指標的測試方法。</p><p>　　掌握電路中主要電器元件三端穩(wěn)壓的作用及結構。</p><p>　　線性穩(wěn)壓電源電路的基礎和理論</p><p>　　2.1 線性穩(wěn)壓電源的基礎知識</p><p>　　2.1.1 線性

27、穩(wěn)壓電源的組成</p><p>　　線性直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。如圖2-1所示結構：</p><p>　　圖2-1 線性直流穩(wěn)壓電源組成框圖</p><p>　?。?）交流電壓變換部分  將交流電網提供的交流電壓變換到電子電路所需要的交流電壓。同時還可起到直流電源與電網的隔離作用。 </p

28、><p>　　（2）整流部分  將變壓器變換后的交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動電壓（脈動直流）。 </p><p>　?。?）濾波部分  對整流部分輸出的脈動直流進行平滑處理，使之成為一個含紋波成分很小的直流電壓。 </p><p>　　（4）穩(wěn)壓部分  將濾波輸出的直流電壓進行調節(jié)，一維持輸出電壓的

29、基本穩(wěn)定。由于濾波后輸出直流電壓受溫度、負載、電網電壓波動等因素的影響很大，所以要設置穩(wěn)壓電路。</p><p>　　2.1.2 線性穩(wěn)壓電源的工作原理</p><p>　　線性直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?，整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?，經濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用直流

30、穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并穩(wěn)定輸出直流電壓。</p><p>　　2.1.3 線性穩(wěn)壓電源的特點</p><p>　　線性穩(wěn)壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反應速度快，輸出紋波較?。还ぷ鳟a生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經常看的LDO就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。&l

31、t;/p><p><b>　　2.2 整流電路</b></p><p>　　2.2.1 半波整流</p><p>　　變壓器的次級繞組與負載相接，中間串聯(lián)一個整流二極管，就是半波整流。利用二極管的單向導電性，只有半個周期內有電流流過負載，另半個周期被二極管所阻，沒有電流。這種電路，變壓器中有直流分量流過，降低了變壓器的效率；整流電流的脈動成分太大，

32、對濾波電路的要求高。只適用于小電流整流電路。</p><p>　　圖2-2 半波整流原理圖</p><p>　　半波電壓電流值計算公式：</p><p>　　半波整流電路的優(yōu)點是結構簡單，使用的元器件少。但缺點是輸出的波形脈動大，直流成分比較低；變壓器有半個周期不導電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。所以只能用在輸出功率較小、負載要求不高的場合。<

33、/p><p>　　2.2.2 全波整流</p><p>　　全波整流是一種對交流整流的電路。在這種整流電路中，在半個周期內，電流流過一個整流器件（比如晶體二極管），而在另一個半周內，電流流經第二個整流器件，并且兩個整流器件的連接能使流經它們的電流以同一方向流過負載。全波整流整流前后的波形與半波整流所不同的，是在全波整流中利用了交流的兩個半波，這就提高了整流器的效率，并使已整電流易于平滑。因此在

34、整流器中廣泛地應用著全波整流。在應用全波整流器時其電源變壓器必須有中心抽頭。無論正半周或負半周，通過負載電阻R的電流方向總是相同的。</p><p>　　圖2-3 全波整流原理圖</p><p>　　全波電壓電流值計算公式：</p><p>　　全波整流輸出電壓的直流成分（較半波）增大，脈動程度減小，但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高，故一

35、般適用于要求輸出電壓不太高的場合。</p><p>　　2.2.3 橋式整流</p><p>　　橋式整流器是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉變?yōu)橹绷麟?。橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用

36、效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉換成直流電的第一個步驟。</p><p>　　圖2-4 橋式整流原理圖</p><p><b>　　橋式整流電路參數(shù)：</b></p><p>　　橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定

37、性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。</p><p>　　2.2.4 半波，全波，橋式整流電路的對比</p><p>　　脈動系數(shù)Ｓ：整流輸出電壓的基波峰值Uo1M與Uo平均值之比。S越小越好。 用傅氏級數(shù)對全波整流的輸出 uo 分解后可得:</p><p><b>　　對比如表2-1：</b>

38、</p><p>　　表2-1 整流電路性能的簡單對比</p><p><b>　　2.3 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　穩(wěn)壓電路是利用能夠自動調整輸出電壓變化的電路來使輸出的電壓不隨電網電壓、溫度或負載的變化而變化，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。對任何穩(wěn)壓電路都應從兩個方面考察其穩(wěn)壓特性，一是電網電壓波動，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定；二是設

39、負載變化，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。</p><p>　　穩(wěn)壓器把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。它利用調節(jié)流過穩(wěn)壓管自身的電流大?。ǘ穗妷夯静蛔儯﹣頋M足負載電流的改變，并與限流電阻配合將電流的變化轉換成電壓的變化，以適應電網電壓的波動。在電網電壓不變時，</p><p>　　負載電流的變化范圍就是穩(wěn)壓管電流的調節(jié)范圍。負載不變時，電網電壓的波動，在波動至最低時必須保證穩(wěn)壓管工作在

40、反向擊穿狀態(tài)，在波動至最高時，要保證管子的功耗不超過允許的最大管耗。</p><p>　　2.3.1 穩(wěn)壓電路的指標</p><p>　　衡量穩(wěn)壓器的性能有許多指標，例如額定輸出電壓、電流和電壓調節(jié)范圍等，這屬于特性指標；穩(wěn)壓系數(shù)、等效內阻、紋波電壓（即交流電壓分量）等屬于質量指標。自動化程度，用來說明維護人員離開時，例如，是否具有自動開機、停機性能，故障檢測等。經濟指標，主要有效率和功率

41、因數(shù)等。下面簡單介紹下質量指標。</p><p>　　1 穩(wěn)壓系數(shù) 當負載電流一定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比稱為穩(wěn)壓系數(shù)，即： </p><p>　　上式中，γ為穩(wěn)壓系數(shù)；Uo為穩(wěn)壓器的額定輸出電壓；Ui為穩(wěn)壓器額定輸入電壓；△Uo為輸出電壓的變化量；△Ui為輸入電壓的變化量；IL為負載電流。</p><p>　

42、　另外還有以γ的倒數(shù)S為標準，稱S＝1/γ為穩(wěn)定系數(shù)的。</p><p>　　2 等效電阻Ro 又稱為動態(tài)電阻，是包括整流、濾波和穩(wěn)壓在內的等效電阻。當Ui保持不變時，輸出電壓增量△Uo與輸出電流增量△Io之比稱為等效內阻：</p><p>　　上式中，Ro為正值，由于電流增加（增量為正）時其兩端電壓受內阻影響要下降（增量為負），故上式中加了個“－”號，使得Ro為正值。

43、通常穩(wěn)壓器在額定范圍內使用時，Ro約在1.5Ω以下。</p><p>　　3 紋波電壓 紋波電壓就是疊加在輸出直流電壓上的交流電壓分量，通常經濾波及穩(wěn)壓后，它的數(shù)值在幾毫伏以內，以不影響電子設備工作為準?？捎靡粋€容量較大的電容器與交流毫伏表串聯(lián)進行測量，此電容是隔直流用的。</p><p>　　2.3.2 穩(wěn)壓管基本應用電路</p><p>　　

44、硅穩(wěn)壓管也稱為齊納二極管，其伏安特性如圖所示。從伏安特性可以看到，當流過穩(wěn)壓管的電流在一個較大范圍內變化時，穩(wěn)壓管兩端的電壓幾乎不變。</p><p>　　穩(wěn)壓管的這一特性將穩(wěn)壓管和負載并聯(lián)，若能保證穩(wěn)壓管中的電流在一定范圍內，則負載電壓就能在一定程度上得到穩(wěn)定，因此，穩(wěn)壓電路的關鍵就是限定穩(wěn)壓管中的電流。因為如果工作電流太小，則電壓隨電流的變化很大，達不到穩(wěn)壓的目的；但工作電流也不能太大，以免超過管子的額定功率

45、，造成損壞。小功率穩(wěn)壓管的工作電流大致幾毫安至幾十毫安，大功率的穩(wěn)壓管可到幾安培到十幾安培。</p><p>　　圖2-5是由穩(wěn)壓管構成的基本穩(wěn)壓電路：</p><p>　　圖2-5 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路</p><p>　　電路中，R決定了向穩(wěn)壓管和負載輸送電流的總量，起著限流和調壓的作用，穩(wěn)壓管起著調節(jié)電流的作用。如負載LR減小，要求更多的電流流過RL時，通過穩(wěn)壓管的

46、電流Iz將隨之減小，使Ir基本不變，以保證輸出電壓Vo基本不變。如果RL不變，但輸入電壓Vi由于電網電壓或元件參數(shù)改變而增加時，則Ir將增加，此時Iz也隨之增加，保證Io基本不變，即Vo基本不變。如果Vi和RL都變化，則Iz將綜合二者的變化加以調整，只要Iz的變化在它的允許的工作范圍之內，就能保證起</p><p>　　起到較好的穩(wěn)壓作用。</p><p>　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路具有線路簡單，

47、調試方便等優(yōu)點，但輸出電流受穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流的限制，而且輸出電壓又不能任意調節(jié)，穩(wěn)壓性能不高，只適用于輸出電流小，負載變動不到和穩(wěn)定性能要求不高的場合，或作為輔助穩(wěn)壓源。若負載經常變動，要求輸出電壓連續(xù)可調，穩(wěn)定性能好，就要采用晶體管穩(wěn)壓源。</p><p>　　2.3.3 三端集成穩(wěn)壓</p><p>　　(1)可調式三端集成穩(wěn)壓器</p><p>　　可調式三端集

48、成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調節(jié)的穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的CW317系列（LM317）三端穩(wěn)壓器；有輸出負電壓的CW337系列（LM337）三端穩(wěn)壓器。在可調式三端集成穩(wěn)壓器中，穩(wěn)壓器的三個端是指輸入端、輸出端和調節(jié)</p><p>　　端。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調范圍為Uo=1.2 ~ 37V，最大輸出電流Iomax =1.5A。輸入電壓與輸出電壓差的允許范圍為：UI -Uo = 3 ~ 40V。</p>

49、<p><b>　　固定三端集成穩(wěn)壓器</b></p><p>　　定輸出的三端集成穩(wěn)壓器的三端指輸入端、輸出端及公共端三個引出端，公共端的靜態(tài)電流為8mA。在根據穩(wěn)定電壓值選擇穩(wěn)壓器的型號時，要求經整流濾波后的電壓要高于三端穩(wěn)壓器的輸出電壓2~3V（輸出負電壓時要低2~3V），但不宜過大。</p><p>　　2.4 線性穩(wěn)壓電源電路的設計</

50、p><p>　　2.4.1 元器件簡介</p><p><b>　　1．半導體二極管：</b></p><p>　　將PN結加上相應的引線和管殼，就成為半導體二極管。按結構分，二極管有點接觸型和面接觸型兩類。二極管既然是一個PN結，它當然具有單向導電性，當外加正向電壓很低時，由于外電場還不能克服PN結內電場對多載流子（除少量能量較大者外）擴散運動

51、的阻力，故正向電流很小，幾乎為零。當正向電壓超過一定數(shù)值后，內電場大大削弱，電流增長很快。這個一定數(shù)值的正向電壓稱為死區(qū)電壓，通常硅管的死區(qū)電壓為0.5V，鍺管約為0.1V。導通時的正向壓降，硅管約為0.6~0.8V，鍺管約為0.2~0.3V。</p><p>　　在二極管上加反向電壓時，由于少數(shù)載流子的漂移運動，形成很小的反向電流。反向電流有兩個特點：一是它隨溫度的上升增長很快；一是在反向電壓不超過某一范圍時，

52、反向電流的大小基本恒定。而與反向電壓的高低無關。故通常稱它為反向飽和電流。而當外加反向電壓過高時，反向電流將突然增大，二極管失去單向導電性，這種現(xiàn)象稱為擊穿。二極管被擊穿后，一般不能恢復原來的性能，便失效了。</p><p><b>　　二極管的主要參數(shù)：</b></p><p>　?。?）最大整流電流：最大整流電流是指二極管長時間使用時，允許通過二極管的最大正向平均

53、電流。點接觸型的二極管的最大整流電流在幾十毫安以下。面接觸型二極管的最大整流電流較大。</p><p>　?。?）反向工作峰值電壓：它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。</p><p>　　（3）反向峰值電流：它是指在二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。</p><p>　　2.電阻的基本知識：</p>

54、<p>　　電阻器由電阻體、骨架和引出端三部分構成（實芯電阻器的電阻體與骨架合而為一），而決定阻值的只是電阻體。對于截面均勻的電阻體，電阻值式中ρ為電阻材料的電阻率（歐·厘米）；L為電阻體的長度（厘米）；A為電阻體的截面積（平方厘米）。</p><p>　　薄膜電阻體的厚度d很小，難于測準,且ρ又隨厚度而變化，故把視為與薄膜材料有關的常數(shù)，稱為膜電阻。實際上它就是正方形薄膜的阻值，故又稱方阻

55、(歐/方)。對于均勻薄膜，薄膜阻值式中W為薄膜的寬度（厘米）。通常Rs應在一有限范圍內，Rs太大會影響電阻器性能的穩(wěn)定。因此圓柱形電阻體以刻槽方法，平面形電阻體用刻蝕迂回圖形的方法來擴大其阻值范圍，并進行阻值微調。</p><p>　　3.電容的基本知識：</p><p>　　在直流電路中，電容器是相當于斷路的。電容器是一種能夠儲藏電荷的元件，也是最常用的電子元件之一。這得從電容器的結構上

56、說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質（包括空氣）構成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），但是由于中間的絕緣物質，所以整個電容器是不導電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質都是相對絕緣的，當物質兩端的電壓加大到一定程度后，物質是都可以導電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以

57、都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當做絕緣體看。但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上，電流是通過電場的形式在電容器間通過的。</p><p>　　2.4.2 線性穩(wěn)壓電源的設計</p><p>　　穩(wěn)壓電源的設計，是根據穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo、輸出電流Io、輸

58、出紋波電壓ΔUop-p等性能指標要求，正確地確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。</p><p>　　穩(wěn)壓電源的設計可以分為以下三個步驟：</p><p>　　1.根據穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo、最大輸出電流Iomax，確定穩(wěn)壓器的型號及電路形式。</p><p>　　2.根據穩(wěn)壓器的輸入電壓，確定電源變壓器副邊

59、電壓u2的有效值U2；根據穩(wěn)壓電</p><p>　　源的最大輸出電流I0max，確定流過電源變壓器副邊的電流I2和電源變壓器副邊的功率P2；根據P2，從表1查出變壓器的效率η，從而確定電源變壓器原邊的功率P1。然后根據所確定的參數(shù)，選擇電源變壓器。</p><p>　　3.確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓和濾波電容的電容值和耐壓值。根據所確定的參數(shù)，選擇整流二極

60、管和濾波電容。</p><p>　　設計舉例：設計一個直流穩(wěn)壓電源，性能指標要求為：</p><p>　　紋波電壓的有效值 穩(wěn)壓系數(shù) </p><p><b>　　設計步驟：</b></p><p>　　（1）選擇集成穩(wěn)壓器，確定電路形式</p><p>　?。?）集成穩(wěn)壓器選用CW317，其輸出

61、電壓范圍為：，最大輸出電流為1.5A。選擇電源變壓器</p><p>　　由于CW317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故CW317的輸入電壓范圍為：</p><p><b>　　即 </b></p><p><b>　　， 取 </b></p><p>　　變

62、壓器副邊電流： ，取，</p><p>　　因此，變壓器副邊輸出功率： </p><p>　　由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為的變壓器。</p><p>　　線性穩(wěn)壓電源電路的仿真和數(shù)據分析</p><p>　　3.1 仿真軟件介紹</p><p>　　Multisim是美國國家儀器（N

63、I）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。</p><p>　　工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學

64、教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。</p><p>　　3.2 全波整流電路仿真</p><p>　　3.2.1 全波整流電路原理圖</p><p>　　圖3-1 全波-電容仿真電路原理圖</p><p>　　圖3-2 全波

65、-電阻仿真電路原理圖</p><p>　　3.2.2 全波整流電路仿真波形圖</p><p>　　圖3-3 全波-電容仿真波形圖（起始部分）</p><p>　　圖3-4 全波-電容仿真波形圖（穩(wěn)定部分）</p><p>　　圖3-5 全波-電阻仿真波形圖</p><p>　　3.2.3 全波整流電路數(shù)據分析</

66、p><p>　　電容部分：圖3-1為全波-電容仿真電路原理圖，圖3-3為全波-電容仿真波形的起始部分波形圖，圖3-4為穩(wěn)定部分波形圖。由圖3-1可知，負載電阻R1，R2，R3，R4均為1K歐姆，負載電容C1（100微F），C2（470微F），C3（1000微F），C4（4700微F)。由圖3-3可知，從上往下，第一條曲線對應電容C1，依次到電容C4。在電源，二極管不變的情況下，隨著負載電容數(shù)值越大，輸出電壓曲線紋波越

67、小，輸出電壓越平穩(wěn)。由圖3-4可知，C1趨于穩(wěn)定最快而C4最慢，電容越大，輸出電壓達到穩(wěn)定電壓時間越長。</p><p>　　2.電阻部分：圖3-2為全波-電阻仿真電路原理圖，圖3-5為全波-電阻仿真波形圖。由圖3-2可知，其負載電阻R1（1K歐），R2（2K歐），R3（5K歐），R4（10K歐），負載電容為C1,C2,C3,C4且都為100微F。由圖3-5可知，從上往下，第一條曲線對于電阻R1，依次到電阻R4。

68、在電源，二極管不變的情況下，負載電阻越大，輸出電壓曲線的波紋越小，輸出電壓越平穩(wěn)。</p><p>　　3.3 橋式整流電路仿真</p><p>　　3.3.1 橋式整流電路原理圖</p><p>　　圖3-6 橋式-電容仿真電路原理圖</p><p>　　圖3-7 橋式-電阻仿真電路原理圖</p><p>　　3.3

69、.2 橋式整流電路仿真波形圖</p><p>　　圖3-8 橋式-電容仿真波形圖（起始部分）</p><p>　　圖3-9 橋式-電容仿真波形圖（穩(wěn)定部分）</p><p>　　圖3-10 橋式-電阻仿真波形圖</p><p>　　3.3.3 橋式整流電路數(shù)據分析</p><p>　　1.電容部分：圖3-6為橋式-電容

70、仿真電路原理圖，圖3-8為橋式-電容仿真波形的起始部分波形圖，圖3-9為穩(wěn)定部分波形圖。由圖3-6可知，負載電阻R1，R2，R3，R4均為1K歐姆，負載電容C1（100微F），C2（470微F），C3（1000微F），C4（4700微F)。由圖3-8可知，從上往下，第一條曲線對應電容C1，依次到電容C4。在電源，二極管不變的情況下，負載電容越大，輸出電壓曲線紋波越小，輸出電壓越平穩(wěn)。由圖3-8可知，C1趨于穩(wěn)定最快而C4最慢，電容越大，

71、輸出電壓達到穩(wěn)定電壓時間越長，體現(xiàn)電容的充放電特性。</p><p>　　2.電阻部分：圖3-7為全波-電阻仿真電路原理圖，圖3-10為全波-電阻仿真波形圖。由圖3-7可知，其負載電阻R1（2K歐），R2（5K歐），R3（1K歐），R4（10K歐），負載電容為C1,C2,C3,C4且都為100微F。由圖3-10可知，從上往下，第一條曲線對于電阻R1，依次到電阻R4。在電源，二極管不變的情況下，負載電阻越大，輸出電

72、壓曲線的波紋越小，輸出電壓越平穩(wěn)。</p><p>　　3.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路仿真</p><p>　　3.4.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路原理圖</p><p>　　圖3-11 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓仿真電路原理圖</p><p>　　3.4.2 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路仿真波形圖</p><p>　　圖3-12 穩(wěn)壓電路電阻部分起始波形圖<

73、/p><p>　　圖3-13 穩(wěn)壓電路電阻部分極限波形圖</p><p>　　圖3-14 穩(wěn)壓電路電容部分起始波形圖</p><p>　　圖3-15 穩(wěn)壓電路電容部分穩(wěn)定波形圖</p><p>　　3.4.3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路數(shù)據分析</p><p>　　電阻部分：圖3-11左半部分為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電阻部分電路結構，圖3-1

74、2為電阻部分起始波形圖，圖3-13電阻部分極限波形圖。負載電阻R1(1K歐)R3(2K歐)R5(5K歐)R7(10K歐)，R2，R4，R6，R8為300歐姆電阻，負載電容為C1，C2，C3，C4均為100微F：由仿真圖可得，在電源，二極管不變的情況下，負載電阻越大，輸出電壓曲線紋波越小，輸出電壓越平穩(wěn)。此電路存在穩(wěn)壓極限。</p><p>　　電容部分：圖3-11右半部分為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電容部分電路結構，圖3-1

75、4為電容部分起始波形圖，圖3-15為電容部分穩(wěn)定波形圖。負載電阻R9,R11,R13,R15為1K歐姆，R10，R12，R14，R16為300歐姆電阻，負載電容C5（100微F），C6（470微F），C7（1000微F），C8（4700微F）；在電源，二極管不變的情況下，負載電容越大，輸出電壓曲線紋波越小，輸出電壓越平穩(wěn)。電容越大，輸出電壓達到穩(wěn)定電壓時間越長。</p><p>　　3.5 三端穩(wěn)壓及可變三端穩(wěn)壓

76、仿真及數(shù)據</p><p>　　圖3-16 三端穩(wěn)壓電源電路</p><p>　　圖3-17 三端穩(wěn)壓電源電路仿真圖</p><p>　　從圖3-17可得，集成三端穩(wěn)壓器件的紋波明顯小于整流電路且不需要電壓穩(wěn)定時間。</p><p>　　3.6 實驗電路實驗數(shù)據分析</p><p>　　線性穩(wěn)壓電源由半波整流到全波整流

77、再到橋式整流，紋波越來越小，電壓越來越穩(wěn)定，對電源利用率越來越高，電容越大，負載電阻阻值越高，穩(wěn)壓電源越趨于穩(wěn)定。</p><p>　　線性穩(wěn)壓電源電路的設計與制作</p><p>　　4.1 線性穩(wěn)壓電源電路的設計</p><p>　　4.1.1 線性穩(wěn)壓電源電路設計的基本知識</p><p>　　線性穩(wěn)壓穩(wěn)壓電源的設計的依據是技術指標。設

78、計的內容包括：電路結構選擇、參數(shù)計算、器件選擇、具體電路。設計步驟包括：根據市場、技術潮流、主要指標選擇電源類型和電路結構；根據電壓關系計算各部分的電壓；根據電流關系計算各部分的電流；根據功率關系計算各部分的功率；根據電壓、電流、功率選擇器件。設計結果包括：具體電路圖，設計到電路、器件型號、管腳。</p><p>　　4.1.2 線性穩(wěn)壓電源電路結構的選擇</p><p>　　穩(wěn)壓類型:

79、線性串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源和開關式穩(wěn)壓電源;</p><p>　　穩(wěn)壓器件: 三端穩(wěn)壓器,晶體管穩(wěn)壓,其他集成穩(wěn)壓器;</p><p>　　濾波電路: 電容濾波,電感濾波,電感電容濾波;</p><p>　　整流電路: 橋式整流,全波整流,半波整流;</p><p><b>　　工頻變壓器降壓。</b></p>

80、<p>　　4.1.3 線性穩(wěn)壓電源電路元件參數(shù)的選取</p><p>　　1、穩(wěn)壓器件: 三端穩(wěn)壓器</p><p>　　正穩(wěn)壓系列：78LXX：100mA;78MXX：500mA;78XX :1A;78HXX:5A;XX=05，06，08，09，12，15，24。</p><p>　　負穩(wěn)壓系列：79LXX；79MXX；79XX；</p>

81、<p>　　正可調穩(wěn)壓系列：LM117；LM217；LM317；Uo=1.25-25V ；Iomax=1.5A</p><p>　　負可調穩(wěn)壓系列：LM137；LM237；LM337；Uo=-（1.25-25）V；Iomax=1.5A</p><p><b>　　輸出濾波電容</b></p><p>　　作用：是輸出電壓波形更平滑，

82、減少負載對電源的影響，提高動態(tài)響應。</p><p>　　取值范圍：取值太小時，起不到應有的作用；太大時會造成沖擊太大；反饋相移大，甚至自激。</p><p>　　穩(wěn)壓器前后小濾波電容</p><p>　　主要目的是濾除高頻干擾，電解電容的高頻特性較差，小容量的無極性電容高頻特性好，起到互補作用。也有利于改善動態(tài)特性。取值在0.01μF~0.33μF。</p&

83、gt;<p><b>　　4、瀉放電阻</b></p><p>　　給穩(wěn)壓器的漏電流提供瀉放回路，防止空載電壓高于正常輸出電壓。R<U0/Is Is一般在微安數(shù)量級。</p><p><b>　　5、濾波電容</b></p><p>　　濾波電容越大紋波越小，但整流沖擊大，電流有效值大，要求變壓器

84、和整流管的功率和電流都要大。</p><p>　　整流二極管:、保護二極管</p><p>　　4.1.4 實驗儀器與器材</p><p><b>　　1 萬用表一個</b></p><p><b>　　2 示波器一臺</b></p><p><b>　　3 實驗板

85、一塊</b></p><p>　　4 低頻晶體管毫伏表一個</p><p><b>　　5 連接導線若干</b></p><p>　　4.1.5 實驗要求和目的</p><p>　　1 熟悉線性穩(wěn)壓電源電路的組成和工作原理</p><p>　　2 列出主要參數(shù)表達式</p>

86、<p>　　3 計算出元器件參數(shù)</p><p>　　4 掌握半波，全波整流，橋式整流的基本電路及基本原理</p><p>　　5 掌握直流穩(wěn)壓電源的基本原理</p><p>　　6 了解集成三端穩(wěn)壓電壓的基本原理</p><p>　　4.2 線性穩(wěn)壓電源電路的制作 </p><p>　　4.2.1 軟件

87、介紹及使用</p><p>　　Protel99 SE共分5個模塊，分別是原理圖設計、PCB設計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設計。以下介紹一些Protel99SE的部分最新功能：</p><p>　　◆可生成30多種格式的電氣連接網絡表；</p><p>　　◆強大的全局編輯功能；</p><p>　　◆在原

88、理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中；</p><p>　　◆同時運行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網絡</p><p>　　◆既可以進行正向注釋元器件標號（由原理圖到PCB），也可以進行反向注釋（由PCB到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB在設計上的一致性；</p><p>　　◆滿足國際化設計要求（包括國標標

89、題欄輸出，GB4728國標庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）；</p><p>　　◆支持用CUPL語言和原理圖設計PLD，生成標準的JED下載文件； * PCB可設計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層；</p><p>　　◆強大的“規(guī)則驅動”設計環(huán)境，符合在線的和批處理的設計規(guī)則檢查；</p><p>　　◆智能覆銅功能，覆

90、鈾可以自動重鋪；</p><p>　　◆提供大量的工業(yè)化標準電路板做為設計模版；</p><p><b>　　◆放置漢字功能；</b></p><p>　　◆可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據交換；</p><p>　　◆智能封裝導航（對于建立復雜的PGA、BGA封裝很有用）；<

91、/p><p>　　◆方便的打印預覽功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印結果；</p><p>　　◆獨特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；</p><p>　　◆強大的CAM處理使您輕松實現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機文件、測試點報告等；</p><p>　　◆經過充分驗證的傳輸線特性和仿真精確計算的算法，信號完整性分

92、析直接從PCB啟動；</p><p>　　4.2.2 PCB電路制作</p><p>　　(1)打印電路板。將繪制好的電路板用轉印紙打印出來，注意滑的一面面向自己，一般打印兩張電路板，即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。</p><p>　　(2)裁剪覆銅板,用感光板制作電路板全程圖解 。覆銅板，也就是兩面都覆有銅膜的線路板，將覆銅板裁成電

93、路板的大小，不要過大，以節(jié)約材料。 (3)預處理覆銅板。用細砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉，以保證在轉印電路板時，熱轉印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上，打磨好的標準是板面光亮，沒有明顯污漬。 (4)轉印電路板。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對齊好后把覆銅板放入熱轉印機，放入時一定要保證轉印紙沒有錯位。一般來說經過2-3次轉印，電路板就能很牢固的轉印在覆銅板上。熱轉印機事先就已經預熱，溫度

94、設定在160-200攝氏度，由于溫度很高，操作時注意安全！ (5)腐蝕線路板,回流焊機。先檢查一下電路板是否轉印完整，若有少數(shù)沒有轉印好的地方可以用黑色油性筆修補。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水，比例為1：2：3，在配制腐蝕液時，先放水，再加濃鹽酸、濃雙氧水，若操作時濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要

95、及時用清水清洗，由于</p><p>　　(8)焊接電子元件。焊接完板上的電子元件，通電。</p><p>　　4.2.3 PCB電路板</p><p>　　圖5-1 PCB電路板</p><p>　　圖5-2 PCB電路板正面</p><p><b>　　結束語</b></p>&

96、lt;p>　　這是我第一次實踐電子工藝，通過這次實踐我知道了一切實踐都是在理論上得出的，意識到理論知識的重要性，如果沒有理論的指導，我們不能設計出電路圖，更不用說焊接成功。并且初步了解了直流穩(wěn)壓電源的的基本設計方法，學習了MULTISIM12,PROTELSE99等軟件的應用，每一種技術都要求細心對待，在對理論的實際應用中提高了動手能力與實踐能力，在電路的測試階段提高了我們思考問題的能力，同時掌握了基本測量工具的使用；提高了電路分

97、析能力和故障排除的基本技能。還有就是實踐才是真理，書本上的知識是為實踐服務的，在學好理論的同時將其付諸實踐才是正確的選擇。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 康華光.電子技術基礎(第三版版)［M］.高等教育出版社，2005</p><p>　　[2] 徐淑華.電路與模擬電子技術［M］.電子工業(yè)出版社，20

98、03</p><p>　　[3] PROTEL99 SE電路設計與制板［M］.機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 童詩白.模擬電子技術的基礎［M］.高等教育出版社, 2004</p><p>　　[5] 謝自美.電子線路設計［M］.華中科技大學出版社, 2005</p><p><b>　　致謝 &l

99、t;/b></p><p>　　歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。她對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。在此向幫助和指導過我的各位老師表示最中心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學和朋友，在