電路分析課程設(shè)計報告--直流穩(wěn)壓充電電源的組裝與調(diào)試的設(shè)計

1、<p>　　直流穩(wěn)壓/充電電源的組裝與調(diào)試的設(shè)計</p><p>　　摘要：便攜式電子產(chǎn)品的快度發(fā)展，促使電池的品種增加及性能提高，并且使可充電電池的產(chǎn)量大增，同時對充電器的要求也趨于效率高、體積小、成本低、重量輕并且安全實(shí)用。本設(shè)計主要介紹用于鎳鎘可充電電池的全自動充電器。</p><p>　　本文主要介紹中夏牌ZX-2052型直流穩(wěn)壓電源充電器的應(yīng)用，通過對充電電池的原理和P

2、rotel應(yīng)用的介紹，給出了充電電池的使用方法。主要涉及電源、變壓器、過載保護(hù)以及恒流充電的介紹。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流電壓，穩(wěn)壓，過載，恒流，交流電源</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言 ………………………………………………………………………………………1</p><p>　

3、　1 設(shè)計概述………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 設(shè)計目的…………………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 技術(shù)指標(biāo)…………………………… ……………………………………………2</p><p>　　1.3 設(shè)計要求 …………………………………………………………………

4、………2</p><p>　　2 設(shè)計方案分析…………………………………………………………………………2</p><p>　　3 直流穩(wěn)壓電源單元電路的設(shè)計和主要元器件的選擇…………………………………3</p><p>　　3.1 變壓電路的設(shè)計………………………………………………………………3</p><p>　　3.2 整流電路的設(shè)計

5、……………………………………………………………………3</p><p>　　3.3濾波電路的設(shè)計……………………………………………………………………4</p><p>　　3.4穩(wěn)壓電路的設(shè)計……………………………………………………………………5</p><p>　　3.5主要元器件的選擇 ……………………………………………………………5</p>&l

6、t;p>　　4 系統(tǒng)電路總圖及原理………………………………………………… ………………6</p><p>　　5 電路安裝與調(diào)試………………………………………………………………………7</p><p>　　6 數(shù)據(jù)處理 ……………………………………………………………………………7</p><p>　　7 注意事項 …………………………………………………

7、…………………………8</p><p>　　8 經(jīng)驗體會……………………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………9</p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　電源是各種電子、電器設(shè)備工作的動力，是自動

8、化不可或缺的組成部分，直流穩(wěn)壓電源是應(yīng)用極為廣泛的一種電源。直流穩(wěn)壓電源是常用的電子設(shè)備，它能保證在電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，輸出穩(wěn)定的電壓。一個低紋波、高精度的穩(wěn)定源在儀器儀表、工業(yè)控制及測量領(lǐng)域中有著重要的實(shí)際應(yīng)用價值。</p><p>　　隨著消費(fèi)者和產(chǎn)業(yè)的環(huán)保意識增強(qiáng)，堿性一次電池和含有有毒金屬鎘等二次電池使用日益受到限制，可充電電池得到了廣泛的使用。鎳鎘電池作為一種便攜式電源，具有體積小、容量大、內(nèi)

9、阻小、輸出電壓平穩(wěn)以及可反復(fù)充電等特點(diǎn)，正被越來越廣泛地應(yīng)用于計算機(jī)、電子測量儀表和各類通信設(shè)備中，由于其價格比普通的鋅錳電池昂貴，因此科學(xué)合理地使用鎳鎘電池顯得非常重要，而選擇正確、可靠的充電方式是充分發(fā)揮鎳鎘電池效能和保證其壽命的關(guān)鍵。下面我們來介紹一種可以滿足以上要求的全自動充電器。</p><p><b>　　1 設(shè)計概述</b></p><p><b

10、>　　1.1 設(shè)計目的</b></p><p>　　1. 學(xué)會直流穩(wěn)壓電源及充電器的設(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方法。</p><p>　　2.培養(yǎng)實(shí)踐技能以及分析和解決實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　1.2 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1.輸出電壓：交流220V，直流3V，6V；

11、</p><p>　　2. 最大輸出電流：500mA；</p><p>　　3.誤差不能超過2%；</p><p><b>　　具有過載保護(hù)功能。</b></p><p><b>　　1.3 設(shè)計要求</b></p><p>　　1.擬定測試方案和設(shè)計步驟；</p&g

12、t;<p>　　2.在電路板上連接好電路；</p><p>　　3.測試直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻；</p><p>　　4.編寫好設(shè)計性報告。</p><p><b>　　2 設(shè)計方案分析</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出3V、6V的直流電壓的裝置，它需要變壓、整

13、流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。</p><p>　　圖1直流穩(wěn)壓電源方框圖</p><p>　　3 直流穩(wěn)壓電源單元電路的設(shè)計和主要元器件的選擇</p><p>　　3.1 變壓電路的設(shè)計</p><p>　　把輸入U1的有效值220V，頻率50HZ的電網(wǎng)電壓變換成所需要的電壓U1，一般情況下，直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓有效值相差

14、很大，因此需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進(jìn)行處理。</p><p>　　變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。</p><p>　　如下圖所示的原理圖3.1：</p>

15、;<p><b>　　圖 3-1</b></p><p>　　3.2 整流電路的設(shè)計</p><p>　　整流電路是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。有半波整流和全波整流，最常用的是單相橋式整流電路。本設(shè)計也采用了單相橋式整流電路，所謂橋式整流電路，就是用二極管組成一個整流電橋。 </p><p>　　當(dāng)輸入電壓處于交

16、流電壓正半周時，二極管D1、負(fù)載電阻RL、D3構(gòu)成一個回路輸出電壓Uo=ui-UD1-UD3。輸入電壓處于交流電壓負(fù)半周時，二極管D2、負(fù)載電阻RL、D4構(gòu)成一個回路，輸出電壓Uo=ui-UD2-UD4。</p><p><b>　　圖 3-2</b></p><p>　　單相橋式整流電路的特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）橋式整流輸出的

17、是一個直流脈動電壓。 </p><p>　?。?）橋式整流電路的交流利用率為100%。 </p><p>　　（3）電容輸出橋式整流電路，二極管承擔(dān)的最大反向電壓為2倍的交流峰值電壓（電容輸出時電壓疊加）。 </p><p>　?。?）橋式整流電路二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半。 </p><p>

18、　?。?）實(shí)際電路中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對電流的要求。</p><p>　　3.3 濾波電路的設(shè)計</p><p>　　整流電路雖然可將交流電變成直流電，但其脈動成分較大，在一些要求直流電平滑的場合是不適用的，需加上濾波電路，以減小整流后直流電中的脈動成分。為了減小電壓U2的脈動，需通過低通濾波使輸出電壓平滑，理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電

19、壓僅有直流電壓，然而，由于濾波電路為無源電路，所以，接入負(fù)載后勢必會影響濾波效果，對電源電源穩(wěn)定性要求不高的電子電路濾波，整流后的直流電壓U3可作為供電電源。下面介紹一下電容濾波的原理 。</p><p>　　在小功率整流電路中主要采用電容濾波。電容濾波的電路圖如下所示，當(dāng)電剛接通時，U2從正半周的零值開始增加，二極管D1,D3導(dǎo)通，導(dǎo)通電流一路向負(fù)載RL供電+另一路向電容充電，由于二極管的導(dǎo)通電阻很小，充電時間

20、常數(shù)很小，電容兩端電壓UC幾乎與U2同步增大。當(dāng)UC=U2時，U2開始下降，此時U2小于UC。二極管收反向電壓作用而截止，電容C向RL放電，由于放電常數(shù)很小，UC按照指數(shù)規(guī)律緩慢下降當(dāng)UC=|U2|時，U2的負(fù)半周使D2,D4正偏導(dǎo)通。電容C又充電，重復(fù)上述過程，得出圖中（b ）的波形顯然比沒有濾波時平滑的多。</p><p>　　電容濾波電路原理圖如下所示：</p><p><b&

21、gt;　　圖 3-3</b></p><p>　　3.4穩(wěn)壓電路的設(shè)計 </p><p>　　經(jīng)整流和濾波后的輸出電壓，雖然脈動的交流成分很小，但是仍會因交流電源電壓的波動和負(fù)載的變化而變化，穩(wěn)定性較差。為了獲得穩(wěn)定性好的直流電壓，應(yīng)該加上穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　圖 3-4</b></p>

22、<p>　　3.5 主要元器件的選擇</p><p>　　1. 二極管 IN4001 6支 6. 發(fā)光二極管紅色 2支</p><p>　　2. 三極管 9013 2支 7. 電解電容 3支</p><p>　　3. 三極管 8050 1支 8 . 電阻

23、 1 0支</p><p>　　4. 三極管 8550 1支 9. 電源變壓器 1支</p><p>　　5. 發(fā)光二極管綠色 2支 10. 直腳開關(guān) 2支</p><p><b>　　系統(tǒng)電路總圖及原理</b></p><p>　　將設(shè)計的

24、各個單元電路進(jìn)行級聯(lián)，得到直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖 4-1 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　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，圖2-1為直流穩(wěn)壓電源基本原理框圖</p><p><b>　　圖 4-2</b></p><p><b>

25、;　　基本原理： </b></p><p>　　1.電源變壓器：電源變壓器的作用是將220V的交流電壓變換為可以提供整流濾波電路所需的電壓，以提供整流濾波電路所需電壓。整流電路由四個整流二極管按橋式整流方法連接對輸入交流電壓進(jìn)行整流。</p><p>　　2.整流電路：利用單向?qū)щ娫O管，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。 </p>

26、<p>　　3.濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 </p><p>　　4.穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p>　　5 電路安裝與調(diào)試</p><p><b>　　5.1電路的安裝</b></p

27、><p>　?。?）按照元件清單購買電路所需元件以及電路板、焊錫絲、插頭、導(dǎo)線等。 </p><p>　?。?）將所有元件安裝在電路板上，調(diào)整整體布局。 </p><p>　?。?）按照規(guī)劃好的布局焊接元件。先焊電阻、二極管和電位器，接著是電容，最后是穩(wěn)壓集成器，先將穩(wěn)壓集成器和散熱片固定在一起再焊接在電路板上。 </p>&

28、lt;p>　　（4）按照電路圖布線。 </p><p>　?。?）將變壓器接入電路，并將變壓器和插頭連接在一起</p><p>　　5.2 電路的調(diào)試</p><p>　　（1）檢查電路是否連接正確，是否有短路、斷路現(xiàn)象。 </p><p>　?。?）在地線中接入一個保險絲，防止電路有問題而損壞變壓器。 

29、</p><p>　　（3）連接電源，在確認(rèn)電路沒有問題（電容不發(fā)熱、保險絲沒有斷等）后，用萬用表測量輸出端的輸出電壓。</p><p><b>　　6 數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　7 注意事項</b></p><p>　　1．注意所有與版面孔嵌裝元件的高度與孔的配合（如發(fā)光二極管

30、的圓頂部應(yīng)與面板孔相平，面板與撥動開關(guān)S1、S2是否靈活到位）；</p><p>　　2. VT1、VT2、VT3采用橫裝，焊接時引腳稍微留長一些；</p><p>　　3．由于空間不夠，C1、C2、C3臥裝，R4、R7、R9、R11直立裝，其他電阻元件一律臥裝；</p><p>　　4．整流二極管全部臥裝；</p><p>　　5．從變壓器

31、及印制板上焊出的引線長度應(yīng)適當(dāng)，導(dǎo)線剝頭時不可傷及銅芯，多股芯線剝頭后銅芯有松散現(xiàn)象，需捻緊以便燙錫，插孔，焊裝；</p><p>　　6.為了便于焊接，可根據(jù)具體情況采用分類，分片焊裝；</p><p>　　7.變壓器次級導(dǎo)線以及負(fù)極板的連接線和電源輸出插座的導(dǎo)線都應(yīng)通過穿線孔焊在電路版上，負(fù)極電路板和電源輸出電路板的導(dǎo)線也應(yīng)通過穿線孔再焊在各自的電路板上；</p><

32、;p>　　8．測試電路時，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞；</p><p>　　9．注意三極管的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極管的極性，不應(yīng)反接；</p><p>　　10. 按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。</p><p><b>　　8 經(jīng)驗體會</b></p><p>　　通過這次對

33、直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。但是最后的成品卻與理論有一定的誤差，因為，再實(shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著，如阻

34、值的實(shí)際大小，接線的手法等。通過這次學(xué)習(xí)，大大地提高了我的動手能力以及分析問題的能力，在老師的熱心的指導(dǎo)下，解決了很多問題，從中也學(xué)到了很多書面上所沒有搞清楚的問題。本次課程設(shè)計的完成遠(yuǎn)非終點(diǎn)，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點(diǎn)。我將繼續(xù)前行！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]周良權(quán) 傅恩錫 李世馨 編 模擬電

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