LM7805+LM317線性穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)制作與調(diào)試

ID:290305 · 發(fā)表于 2019-7-24 20:21

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摘要：本文論述了一種基于LM7805和LM317的線性穩(wěn)壓電源電路的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)采用電源變壓器得到整流濾波所需交流電壓，四個(gè)整流二極管構(gòu)成的全波橋式整流電路以得到直流電壓、電容濾波電路消除或減小紋波、及由LM7805和LM317構(gòu)成的穩(wěn)壓電路來實(shí)現(xiàn)輸出固定5V/1A和輸出可調(diào)9~12V/1A。本次設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的線性穩(wěn)壓電源操作簡(jiǎn)便，具有輸出電壓穩(wěn)定、工作可靠、范圍可調(diào)、過流保護(hù)、成本較低等特點(diǎn)。

第1章設(shè)計(jì)任務(wù)分析與設(shè)計(jì)方案選擇

穩(wěn)壓電源是各種電子電路的動(dòng)力源，被人譽(yù)為電路的心臟。其是由降壓電路、整流濾波電路、過流保護(hù)電路和可調(diào)穩(wěn)壓電路構(gòu)成，能為負(fù)載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。具有輸出電壓穩(wěn)定、工作可靠、范圍可調(diào)、過流保護(hù)、成本較低等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的使用。

1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析

設(shè)計(jì)要求采用三端集成穩(wěn)壓芯片完成具有以下技術(shù)指標(biāo)的線性穩(wěn)壓電源：

（1）輸入交流電壓：市電220V、50Hz，電壓波動(dòng)范圍±10%。（2）輸出直流電壓：雙路輸出，一路輸出固定5V/1A，一路為輸出可調(diào)9~12V/1A。（3）穩(wěn)定系數(shù)： <0.5%。在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化，即：。（4）紋波電壓： <5mV。在額定輸出電壓和負(fù)載電流下，輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對(duì)值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。（5）電源內(nèi)阻： <0.15Ω。在額定電網(wǎng)電壓下，由于負(fù)載電流變化引起輸出電壓變化ΔUo，則輸出電阻為。（6）輸出具有過流截止式保護(hù)電路。1.2 設(shè)計(jì)方案擬定

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路組成，基本框圖如圖2-1所示。

圖1-1 電路總原理框圖

系統(tǒng)具體包括變壓器、整流濾波、過流保護(hù)、穩(wěn)壓輸出電路等。各個(gè)功能模塊都設(shè)置必要的接口，可獨(dú)立設(shè)計(jì)，獨(dú)立調(diào)試，最后通過接口連接成一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)試。

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，輸出電路（整流濾波電路）采用橋式整流、電容濾波電路。電源電路只要由整流二極管構(gòu)成的全波整流橋式整流，電容濾波電路構(gòu)成的穩(wěn)壓電路構(gòu)成。自制穩(wěn)壓電源通過整流濾波與可調(diào)穩(wěn)壓電路，將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓直流電，然后通過三端集成穩(wěn)壓器LM7805、LM317獲得輸出電壓。

1.3 設(shè)計(jì)方案對(duì)比與選擇

1.3.1 變壓器

鐵心變壓器空心變壓器鐵氧體芯變壓器

圖1-2變壓器的圖形符號(hào)

方案一：鐵心變壓器適用于低頻大功率電路，主要應(yīng)用于音頻電路和電力系統(tǒng)。

方案二：空心變壓器，不含鐵心（或磁芯）的耦合線圈，主要應(yīng)用于電子與通信工程和測(cè)量?jī)x器中。

方案三：鐵氧體芯變壓器適用于高頻小功率電路，主要有通信電路和高頻開關(guān)，

綜合以上三種方案，選擇交流220V、50Hz的變壓器，電壓波動(dòng)范圍±10%。根據(jù)壓差需2V以上，我們選取15V和8V的鐵心變壓器。故采用方案一。

1.3.2 整流電路

方案一：采用橋式整流電路，脈動(dòng)性直流電頻率100hz，有利于濾波，整流效率高，使用正、負(fù)半周交流電；對(duì)變壓器要求低，不要求有抽頭，變壓器成本低，由四個(gè)二極管構(gòu)成。具有成本低、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

方案二：采用全波整流電路，要求電源變壓器的次級(jí)線圈設(shè)有中心抽頭，變壓器成本高，兩個(gè)二極管構(gòu)成。使用麻煩且成本較高。

綜合以上兩種方案，橋式整流電路的低成本和高性能的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足本電路的整流功能。故采用方案一。

1.3.3 濾波電路

方案一：電感濾波電路，屬于電流濾波，輸出電壓低；適用于大電流負(fù)載，體積大，成本高。

方案二：電容濾波電路，屬于電壓濾波，輸出電壓高；適用于小電流負(fù)載，電流越小濾波效果越好，外特性較軟，電路簡(jiǎn)單、體積小、成本低。

綜合以上兩種方案，因?yàn)殡娙轂V波的電路簡(jiǎn)單，輸出電壓高，濾波效果好及低成本等優(yōu)點(diǎn)。故采用方案二。

1.3.4 穩(wěn)壓電路

方案一：采用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805輸出5V/1A和LM317輸出9~12V/1A。用三端穩(wěn)壓IC7805來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,輸入電壓7~36V，最大輸出電流1.5A，輸出電壓5V，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。LM317輸出電壓：1.25-37V且范圍可調(diào)，壓差高于2~3V，輸出電流：5mA-1.5A，芯片內(nèi)部具有過熱、過流、短路保護(hù)電路。有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點(diǎn)。

方案二：采用三端穩(wěn)壓集成電路LM7815作為穩(wěn)壓電路，不能同時(shí)輸出5V/1A和9~12V/1A兩路電壓，且所需外圍元件多，電路復(fù)雜，輸入壓差大發(fā)熱嚴(yán)重。

綜合以上兩種方案，因?yàn)殡娙轂V波的電路簡(jiǎn)單，輸出電壓高，濾波效果好及低成本等優(yōu)點(diǎn)。故采用方案一。

第2章硬件電路設(shè)計(jì)2.1 變壓電路

變壓器的主要參數(shù)有：變壓比、額定功率、效率、空載電流、額定功率。電源變壓器Tr的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的

副邊與原邊的功率比為

，式中η為變壓器的效率。

8V輸出電路采用單相橋式整流電路,由公式知，變壓器二次側(cè)電壓的有效值為

U2=Uo/0.9=8/0.9=13.3V

考慮到變壓器二次側(cè)繞組及管子上的壓降，其值大約要高出20%，即

13.3 ?1.2=16V

變壓器二次側(cè)電流的有效值為

I2=Io/0.9=1/0.9=1.1A

變壓器的變比為

n=220/16=13.75

變壓器的容量為

S=U2I2=16?1.1=17.6V·A

16V輸出電路采用單相橋式整流電路,由公式知，變壓器二次側(cè)電壓的有效值為

U2=Uo/0.9=16/0.9=26.6V

考慮到變壓器二次側(cè)繞組及管子上的壓降，其值大約要高出20%，即

26.6 ?1.2=32V

變壓器二次側(cè)電流的有效值為

I2=Io/0.9=1/0.9=1.1A

變壓器的變比為

n=220/32=6.875

變壓器的容量為

S=U2I2=26.6?1.1=29.26V·A

選擇交流220V、50Hz的變壓器，電壓波動(dòng)范圍±10%。根據(jù)需要，我們選取了電壓容量分別為20 V·A和35V·A的變壓器。一個(gè)線圈匝數(shù)比為220：20，另一個(gè)線圈匝數(shù)比為220：8，帶中心抽頭，電路中心抽頭接地。8V為7805的輸入，另一個(gè)20V為317的輸入。降壓仿真波形如圖2-1所示。

圖2-1降壓仿真波形圖

2.2 整流電路

整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。它是靠二極管的單向?qū)щ娞匦詠韺?shí)現(xiàn)的。容性負(fù)載橋式整流電路如圖2-2所示，它的四個(gè)臂是由四只二極管組成的。整流部分的設(shè)計(jì) 選取RS307整流橋。

u2為正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管D1、D3承受正向電壓而導(dǎo)通，D2、D4承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：a→D1→RL→D3→b；u2為負(fù)半周時(shí)，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，二極管D2、D4承受正向電壓而導(dǎo)通，D1、D3承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：b→D2→RL→D4→a。

流過負(fù)載電阻RL的電流平均值為：

流經(jīng)每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即：

每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓為u2的最大值，即：

流經(jīng)每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即：

ID=0.5IO=0.5?1=0.5A

每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓為U2的最大值，即：

URM=U2M=

U2=

?13.3=9.5V

URM=U2M=

U2=

?26.6=19V

整流二極管選擇整流橋堆為2A/100V。原理圖、仿真波形如圖2-2、圖2-3所示。

圖2-2橋式整流電路圖2-3橋式整流電路仿真波形圖

2.3 濾波電路

濾波電路通過電容將脈動(dòng)直流電壓的紋波減小或?yàn)V除，輸出直流電壓Ui。一般濾波電容的設(shè)計(jì)原則是，取其放電時(shí)間常數(shù)RC是其充電周期的確2～5倍。對(duì)于橋式整流電路，濾波電容C的充電周期等于交流周期的一半，濾波電容C的容量應(yīng)滿足 RLC≥（3~5）T/2，式中RL為負(fù)載電阻，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，周期T為交流電壓的周期，為0.02S，取在3~5之內(nèi)的3，則求出電容分別為C=220μF、470μF。

對(duì)于穩(wěn)定輸出5V濾波電容選擇220μF，對(duì)于輸出可調(diào)電壓前級(jí)濾波電容選470μF濾低頻，二級(jí)選0.1uf以濾高頻。原理圖如圖2-4所示。

電容器耐壓值必須超過脈動(dòng)電壓峰值，因此要選在變壓器次級(jí)電壓 U2的

倍以上。另外，還要考慮輸入電壓的變化范圍，必須按最高輸入電壓計(jì)算。這里還應(yīng)該明確一點(diǎn)，通常所說的變壓器次級(jí)電壓U2是指額定值時(shí)的電壓。如果電流減小或空載時(shí)，U2將會(huì)升高。這是因?yàn)槔@線電阻的電壓降減小的緣故，這個(gè)因素也應(yīng)該考慮進(jìn)去。選取的電容考慮到整流后的電壓和輸出電壓耐壓值要達(dá)到20V（5V輸出）和40V（9~12V輸出）。這里還有另外一個(gè)原因，經(jīng)過變壓后的電壓想要到達(dá)能夠輸出穩(wěn)定電壓的目的，理論上是14V和27V左右，但考慮到經(jīng)萬用表測(cè)量時(shí)的考慮是在濾波前的電壓，是U*

，大約為20V和40V。電容濾波電路及波形如圖2-5所示。

圖2-4 濾波電路原理圖圖2-5電容濾波電路及波形

2.4 過流保護(hù)電路

由過流取樣電阻

和延時(shí)電路（由

、

組成），晶閘管（SCR）及電子開關(guān)電路組成截止式過流保護(hù)電路。當(dāng)穩(wěn)壓器輸出電流超過額定值的50%，即1.5A時(shí)，使過流取樣電阻

上的電壓降能使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，從而使晶閘管

降至0.8~1.0V，經(jīng)電阻

和

分壓后使三極管的

降至0.2V以下，即低于硅管的死區(qū)電壓（0.5V），使三極管

、

同時(shí)截止而切斷穩(wěn)壓電路，從而起到過流保護(hù)的作用。

當(dāng)電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)后，只要按一下復(fù)位按鈕AN后,晶閘管SCR又截止,電源重新恢復(fù)正常輸出；也可以重新開啟電源而恢復(fù)正常輸出。原理圖如圖2-6所示。

圖2-6基于晶閘管的截止型過流保護(hù)電路原理圖

2.5穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路的作用就是穩(wěn)定輸出電壓。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(diào)節(jié)流過穩(wěn)壓管自身的電流大小（端電壓基本不變）來滿足負(fù)載電流的變化，并與限流電阻配合將電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載電流的變化范圍就是穩(wěn)壓管電流的調(diào)節(jié)范圍。負(fù)載不變時(shí)，要保證管子的功耗不超過允許的最大管耗。

78XX系列串聯(lián)型線性固定電壓輸出集成穩(wěn)壓器正電壓輸出，LM317輸出電壓可調(diào)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求采用三端穩(wěn)壓器LM7805輸出5V直流電壓，LM317輸出9~12V可調(diào)電壓。因LM317的輸出端與調(diào)整之間的電壓恒定為1.25V，所以取樣電阻

接在輸出端與調(diào)整之間，產(chǎn)生取樣電流5.2mA，通過取樣電阻

和

產(chǎn)生降壓，而

，合理選擇

和

的阻值分別為1.46KΩ、570Ω即可輸出9~12V可調(diào)電壓。原理圖如圖2-7所示。

圖2-7穩(wěn)壓電路原理圖

5V輸出，9~12V可調(diào)電壓輸出原理圖分別如圖2-8、圖2-9所示，兩路穩(wěn)壓輸出仿真圖如圖2-10、2-11所示。

圖2-8LM7805輸出5V電路

圖2-9 LM317輸出9~12V電路

圖2-10LM7805輸出固定5V仿真測(cè)試圖

圖2-11 LM317輸出9~12V仿真測(cè)試圖

第3章原理圖繪制及PCB設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓電源一種典型的模擬電路，由降壓電路、整流濾波電路、過流保護(hù)電路和可調(diào)穩(wěn)壓電路構(gòu)成，其中包含三端穩(wěn)壓集成電路和外圍器件，繪制原理圖時(shí)一般的步驟如下：

（1）新建工程；

（2）新建原理圖文件（schematic）；

（3）在新建的原理圖文件里面查找所需元器件，在圖紙上放置好電路設(shè)計(jì)需要的各種元件并對(duì)它們的屬性進(jìn)行設(shè)置；

（4）放置繪制原理圖所需要的線，電源端口等；

（5）選擇放置“線”，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊器件一端，然后拖動(dòng)鼠標(biāo)左鍵連接到另一個(gè)器件一端，就可以把兩個(gè)器件聯(lián)系到一起。最后就完成繪制。

線性穩(wěn)壓電源的原理圖如圖3-1所示。

圖3-1線性穩(wěn)壓電源原理圖

原理圖繪制完成后，可以按以下步驟繪制PCB圖：

（1）根據(jù)原理圖生成報(bào)表，導(dǎo)入到PCB文件中。

（2）設(shè)置線寬為15mil~30，選用20mil布線，設(shè)置焊盤尺寸為：80mil*80mil（x*y），孔徑為30~40mil，這里選用35mil。安全間距為默認(rèn)的10mil。

（3）設(shè)置PCB板的布局（這是很重要的一步，一定要很仔細(xì)）。

（4）在底層布線（這次布線主要是布一些較短的線）。

（5）在頂層布線（這次主要是補(bǔ)一些較長(zhǎng)的線）。

（6）根據(jù)之前的布局，定義PCB板的大小。

（7）附上銅層（選用網(wǎng)格形式）。

線性穩(wěn)壓電源電路的PCB圖如圖3-2所示。

圖3-2 線性穩(wěn)壓電源電路PCB圖

第4章硬件實(shí)物焊接調(diào)試

4.1 線性穩(wěn)壓電路的裝配與焊接

1、裝配焊接要點(diǎn)：

（1）元器件在整個(gè)板面的排列要均勻、整齊、緊湊。單元電路之間的引線應(yīng)盡可能短，引出線的數(shù)目盡可能少。

（2）元器件不要占滿整個(gè)板面，注意板的四周要留有一定的空間。位于印制板邊緣的器件，距離板的邊緣應(yīng)該大于2 mm。

（3）每個(gè)元器件的引腳要單獨(dú)占一個(gè)焊盤，不允許引腳相碰。

（4）對(duì)于通孔安裝，無論單面板還是雙面板，元器件一般只能布設(shè)在板的元件面上，不能布設(shè)在焊接面。

（5）相鄰的兩個(gè)元件之間，要保持一定的間距，不免元件之間的碰接。

（6）元器件的布設(shè)不得立體交叉和重疊上下交叉，避免元器件外殼相碰。

拿到萬能板后，就可以進(jìn)行焊接、裝配與調(diào)試工作。

2、元器件的檢查與整形

（1）檢查元件型號(hào)、數(shù)量是否與清單一致。

（2）對(duì)主要元器件（如變壓器、整流二極管、濾波電容、LM7805等）進(jìn)行參數(shù)測(cè)定。

（3）按照電路圖在萬能板上合理布局元件；使用工具對(duì)相關(guān)元件進(jìn)行整形。

3、焊接

?焊接要按照從低到高的順序，依次進(jìn)行。焊點(diǎn)要有光滑整齊的外觀，足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及可靠的電氣連接。

4、裝配 ?

注意：

（1）三端穩(wěn)壓器的輸入、輸出和公共端一定要識(shí)別清楚，特別是公共端不能開路，若開路很可能導(dǎo)致負(fù)載損壞。

（2）整流二極管的引腳極性不能接反，否則將損壞元器件。

5、調(diào)試

（1）檢查電源插頭是否短路。 ?

（2）各輸出對(duì)地是否短路。

若上述兩步均可通過，即可進(jìn)行通電檢查。逐級(jí)測(cè)量各點(diǎn)參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求。

固定5V輸出實(shí)物圖正反面如圖4-1、圖4-2所示。9~12V可調(diào)輸出實(shí)物如圖4-3、圖4-4所示。

圖4-1 5V電路板反面圖4-2 5V電路板正面

圖4-39~12V電路板反面圖4-49~12V電路板正面

4.2 線性穩(wěn)壓電路的調(diào)試、運(yùn)行、測(cè)試

4.2.1 5V輸出各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試

（1）穩(wěn)壓系數(shù)S（電壓調(diào)整率）的測(cè)量

穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變時(shí)輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比，

即：

，RL=常數(shù)。

取RL＝100Ω，按表4-1改變整流電路輸入電壓

(模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng))，分別測(cè)出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓

及輸出直流電壓

，記入表4-1。

表4-1 穩(wěn)壓系數(shù)測(cè)量表

測(cè)試值			計(jì)算值
（V）	（V）	（V）	ΔUi	ΔUo	S	要求	符合要求
8．304	8.304	5.00182	2.234	0.00067	0.5%	S0.5%
10.538	10.538	5.00249

（2）電源內(nèi)阻Ro的測(cè)量

電源內(nèi)阻Ro定義為：當(dāng)輸入電壓

(穩(wěn)壓電路輸入)保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即

=常數(shù)

取

＝9V，改變負(fù)載RL，使RL為5KΩ和100Ω，測(cè)量相應(yīng)的

、

值，記入表4-2。

表4-2 電源內(nèi)阻測(cè)量表

測(cè)試值			計(jì)算值
（Ω）	（mA）	（V）	（Ω）	標(biāo)準(zhǔn)值	符合要求
5000	1.001	5.00251	0.008	Ro<0.15Ω
50	100.034	5.00171

（3）測(cè)量電源的紋波系數(shù)：

取

＝9V，

＝5V，

＝15Ω

紋波系數(shù)是指直流穩(wěn)壓電源的直流輸出電壓U上所疊加的交流分量的總有效值與直流分量的比值。

測(cè)量方法：先用直流電壓表測(cè)量出直流電壓

，再用交流毫伏表（或其他儀器）測(cè)出紋波電壓Δ

。則紋波系數(shù)Υ為：Υ=Δ

/

。紋波系數(shù)測(cè)量如表4-3所示。紋波仿真波形如圖4-5所示。

表4-3紋波系數(shù)測(cè)量表

	Δ	Υ	要求
5.00037V	2mV	0.4%	V<5mV

圖4-5紋波測(cè)試仿真波形

5V固定輸出波形如圖4-6所示。

圖4-6固定5V輸出波形

4.2.2 9~12V輸出各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試

（1）穩(wěn)壓系數(shù)S（電壓調(diào)整率）的測(cè)量

穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變時(shí)輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比，

即:

，RL=常數(shù)。

取RL＝1000Ω，按表4-4改變整流電路輸入電壓

(模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng))，分別測(cè)出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓

及輸出直流電壓

，記入表4-4。

表4-4穩(wěn)壓系數(shù)測(cè)量表

測(cè)試值			計(jì)算值
（V）	（V）	（V）	ΔUi	ΔUo	S	要求	符合要求
26.114	26.114	11.94570	6.148	0.01305	0.46%	S0.5%
32.262	32.262	11.95875

（2）電源內(nèi)阻Ro的測(cè)量

電源內(nèi)阻Ro定義為：當(dāng)輸入電壓

(穩(wěn)壓電路輸入)保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即

=常數(shù)

取

＝20V，改變負(fù)載RL，使RL為1KΩ和1000KΩ，測(cè)量相應(yīng)的

、

值，記入表4-5。

表4-5電源內(nèi)阻測(cè)量表

測(cè)試值			計(jì)算值
（KΩ）	（mA）	（V）	（Ω）	標(biāo)準(zhǔn)值	符合要求
1	11.958	11.97763	1	Ro≤1Ω
1000	0.012	11.99130

（3）測(cè)量電源的紋波系數(shù)：

取

＝20V，

＝11.95222V，

＝1KΩ

紋波系數(shù)是指直流穩(wěn)壓電源的直流輸出電壓U上所疊加的交流分量的總有效值與直流分量的比值。

測(cè)量方法：先用直流電壓表測(cè)量出直流電壓

，再用交流毫伏表（或其他儀器）測(cè)出紋波電壓Δ

。則紋波系數(shù)Υ為：Υ=Δ

/

。紋波系數(shù)測(cè)量如表4-3所示。紋波仿真波形如圖4-6所示。

表4-6紋波系數(shù)測(cè)量表

	Δ	符合要求
11.95222V	1mV	V<5mV

圖4-7紋波測(cè)試仿真波形

9~12V輸出可調(diào)電壓如圖4-8所示。

圖4-8 9~12V可調(diào)輸出測(cè)試

4.3 實(shí)物調(diào)試問題分析與解決

（1）由于負(fù)載接錯(cuò)地方，導(dǎo)致接上電源后，出現(xiàn)有負(fù)載被燒壞。于是檢查電路原理圖，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)錯(cuò)誤。所以就將此負(fù)載重新焊接。電路將能正常工作。

（2）當(dāng)調(diào)試幾次后，焊接不嚴(yán)密導(dǎo)致虛焊，發(fā)生斷路現(xiàn)象，導(dǎo)致無電壓輸出，無顯示。后經(jīng)檢查電路發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正，電壓表（示波器）顯示部分顯示正常。

（3）由于滑動(dòng)變阻器有問題，導(dǎo)致無論如何都調(diào)不出5歐的電阻，最后換了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，就解決了這個(gè)問題。

（4）三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805發(fā)熱嚴(yán)重，增加散熱片及快速測(cè)量減少通電時(shí)間。

總結(jié)

線性直流穩(wěn)壓電源在日常生活中的應(yīng)用是非常廣泛的，其性能的穩(wěn)定性是保證設(shè)備正常運(yùn)行的重要前提，所以設(shè)計(jì)出高性能、高指標(biāo)的穩(wěn)壓電源具有重要意義。

本次主要設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源的降壓模塊、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、過流保護(hù)電路，測(cè)試輸出電壓、輸出電流、穩(wěn)定系數(shù)、紋波電壓、電源內(nèi)阻等參數(shù)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求有輸出電壓兩路分別為固定5V/1A，9~12V/1A，穩(wěn)定系數(shù)

<0.5%，紋波電壓

<5mV，電源內(nèi)阻：

<0.15Ω。沒到到要求的有：過流保護(hù)電路的靈敏度有待提高，達(dá)到一定電流不能立馬動(dòng)作。

在電路圖的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，各個(gè)部分器件及其參數(shù)的選擇都需要認(rèn)真思考選擇，并需要熟練掌握選用器件的管腳分配等。元器件參數(shù)的選擇也經(jīng)歷了由不合適到合適的過程。同時(shí)因?yàn)樾枰趍ultisim軟件中繪制電路圖并進(jìn)行仿真，所以需要對(duì)該軟件非常熟悉以節(jié)省時(shí)間。硬件的制作按照流程來操作難度并不是很大，在安裝焊接電路這一方面花費(fèi)的時(shí)間并不多。在調(diào)試過程中也遇到了種種困難，比如輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流過小，芯片散熱效果不好……通過仿真優(yōu)化電路，減小負(fù)載大小，增加散熱片以及在通風(fēng)處測(cè)試，這些問題也都被一一克服。而正是從這些錯(cuò)誤當(dāng)中我獲得了真理；不斷改錯(cuò)，則不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。

主要完成工作：

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括降壓電路、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、過流保護(hù)電路組成的線性穩(wěn)壓電源電路。合理選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由查閱相關(guān)電源類文獻(xiàn)，在multisim畫出電路圖，進(jìn)行仿真驗(yàn)證及調(diào)試，然后在altium designer新建一個(gè)包含原理圖和PCB的工程，畫出原理圖并導(dǎo)入到PCB兩部分組成。

（3）完成系統(tǒng)的焊接、組裝、調(diào)試、測(cè)量。掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率、散熱、提高效率及長(zhǎng)期工作安全性和可靠性等諸因素的考慮

本次設(shè)計(jì)尚有幾處地方需要完善：

芯片散熱效果不好導(dǎo)致輸出電流小。
過流保護(hù)電路的靈敏度有待提高。

附錄

附錄1、元器件清單

附表1-1 元器件清單

序號(hào)	名稱	型號(hào)	數(shù)量	價(jià)格
1	變壓器	220V-8V	1	10
2	整流橋	2A/100V	1	0.5
3	電容	220 uF 470 uF 0.1 uF	各2個(gè)	0.6
4	穩(wěn)壓器	L7805CD2T	1	0.6
5	滑動(dòng)變阻器	3296W-502	1	0.4
6	排針	間距2.0mm	若干	略
總計(jì)				12.1