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1、摘要本课程设计是设计制作一个集成稳压可调电源与二极管在线检测装置，设计直流稳压可调电源的目的是为二极管在线检测装置供电。通常，很多参考书上都有类似的电路设计图，在我们需要用时常常面临一个选择困难的问题，而且在选择完成之后，具体的制作过程中总是有很多问题，而参考书上又没有具体的解决办法。另外，大多电路图所给的实物结果都是理想情况下的，和实际运用中总会有所不同，为了给具体设计制作做出一个参考，特作此课程设计，以期在运用会有所帮助。集成稳压可调电源的运用非常广泛，本次课程设计把重点放在电路的设计、制作和调试上。在电路运用日趋广泛的情况下，独立运用一个集成电路中的某一部分的元件逐渐减少，因此本设计的主
2、要在于桥式整流电路、滤波电路、稳压电路的运用和选择上，再设计和运用的过程中有着一定的局限性。本课程设计中为了能够使所用的元件参数有根有据，有相应的计算公式代入进行理想计算。也有一部分是从参考书目得来。本课程实际的目的是给具体的设计制作调试提供一个参考，共同进行讨论。二极管在电子电路中有着十分广泛的应用，用万用表在线检测二极管时往往受到电路中线圈、电容等储能元器件的影响，不容易判断二极管的好坏。本设计采用方波信号来检测二极管，避免电路中储能元器件对检测结果的影响。其电路简单，使用方便，具有较高的使用价值。本次课程设计在设计和制作时以电路、模拟电子技术基础、常用电子元件手册、实用电子技术基础设计和
3、调试等课程知识为基础。为方便讨论参考，设计当中不乏简单通俗易懂，是一个很简单的电路。目录第一章 设计目的、任务及要求1.1设计目的 11.2设计任务及要求 1第二 章电路设计原理分析2.1总体原理框图 12.2各具体电路设计分析 22.3整体总电路分析 7第三 章设计制作与调试3.1材料清单 103.2制作与调试 12第四章 小结 13第五章 心得体会 13第六章 参考文献资料 14第一章 设计目的、任务及要求可调直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把220V交流电变为所需要的低压交流电。桥式整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的
4、直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电。二极管在线检测装置电路由可调方波振荡器和输出显示电路等部分组成。为了避免被测二极管周围电路对检测结果的影响，本电路采用方波信号的检测方式，检测装置的测试输出端输出一个能够使二极管正向导通的方波信号。三极管等元器件组成一个多谐振荡器。1.1 设计目的1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3.学会二极管在线测试装置的设计方法和指标检测方法。4培养实践技能，提高分析和解
5、决实际问题的能力。1.2 设计任务及要求设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在0.1-6.5V之间连续可调，输出最大电流可达1A。要求制作产品并调试设计一个二极管在线检测装置在线检测二极管的好坏。要求制作产品并检测。第二章 电路设计原理2.1 总体原理框图根据设计指标要求，可调直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。原理方框如下图 2.1.1所示。图2.1.1直流稳压电源的结构方框图二极管在线检测电路由可调方波振荡器和输出显示电路等部分组成。原理方框图如下图2.1.2所示。2.2 各具体电路设计分析直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由变压器T、整流滤
6、波电路及稳压电路所组成，基本框图如图2.2.1所示。 U1 U2 U3 U40 t 0 t 0 t 0 t 图2.2.1 直流稳压电源基本框架图变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 图2.2.2全波整流滤波 图2.2.3桥式整流滤波滤波电路如图2.2.4所示： 图2.2.4滤波电路各滤波电容C满足RL-C（35）T/2，其中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载。等效电路如下图2.2.5
7、 图2.2.5等效电路图在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4。U4与交流电压u2的有效值U2的关系为：U4=(1.11.2)*U2 (2-2-1)三端可调稳压器:三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。最大输出电流1.5A以下三端可调稳压器，正电压输出的国产型号为CW117、CW217、CW317,他们的输出电压均为1.237V,最大输出电流IoM用后缀加以区别，标L为0.1A，M为0.5A,不标字母
8、为1.5A。图2.2.6为 LM317实物图 图2.2.6负电压三端输出可调稳压器国产型号CW137、CW237、CW337,他们的输出电压均为-1.2-37V。输出电压为负电压，出引脚排列不同外，其他的字母、数字的含义及相对的参数与输出正电压三端可调稳压器相同。大电流输出可调稳压器输出正电压有：（1）W150、W250、W350，他们的输出电压为1.233V，最大输出电流 =3A, =0.02%/V,结温分别为-55+150C、-285+150C、0+125C。（2）W138、W238、W338， =1.232V、 =5A， =0.02%/V。(3)CW196、CW396， =1.2515V
9、， =10A， =0.005%/V。输出负电压的为W133、W333输出电压均为-1.2-37V， =3A， =0.01%/V。结温分别为-55+150C/0+125C。三端可调集成稳压器组成的稳压电路以LM317为例进行介绍：三端可调稳压器的输出端与调整端（ADJ）间的 是固定不变的，LM317为+1.2V。调整端的电流十分稳定且很小（ =50uA），故=1.2(1+ )V (2-2-2)为保证三端可调集成稳压器可靠稳压，要求输出电流不能小于最小负载电流。LM117、LM217、LM317的 =3.5mA。LM117、LM217、LM317的 =2.5mA。LM196、LM396的 =10m
10、A。图中跨接在输出端与调整端之间，为保证负载开路时 ，的最大值为 = / (2-2-3)本电路中取 =5mA， =1.2/5mA=240。 用下式求得 = W (2-2-4) 本例中， =0.006W选1/4W、240金属膜电阻。要求最大输出电压为37V，根据以上式求得 =7160，取标称值6.8K。额定功率由下式估算，并取标称值 = (2-2-5) 为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲。一般取0.33uF瓷介电容。 是为减小 两端纹波电压而设置的，一般取10uF。是消振电容，防止输出端负载程电容性时可能出现的阻尼振荡。根据经验一般取1 uF，本例中选 1 uF、5
11、0V的电解电容。 图2.2.7 LM317稳压电路三端可调稳压器LM317型要求输入电压范围为2840V，输入输出电压差应不小于3V，图2.2.7所示电路，要求输入电压为40V。LM196/396输入输出电压差应不少于2.1V。显示组件 在LM317输出端并联一发光显示电路，如图2-6所示，为避免发光二极管烧坏，串联一200的电阻，以保证发光二极管正常发光。如图2-2-8所示 图2.2.82.3整体总电路分析220v交流电经变压器变为较小电压U2，因为设计要求输出端U0为1.2537连续可调，且LM317输入与输出不得相差3V，则LM317的输入Ui=40V，又有公式Ui=(1.11.2)*U
12、i。则变压器选择3236V。U2经桥式整流电路后，整流电路将交流电压U1变换成脉动的直流电压。再经滤波电路C1、C2滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U2，如图2-9所示， ，C2为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲，C3是为减小两端纹波电压而设置的，VD1、VD2为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器。发光二极管显示电路正常工作的作用，通过公式可知=1.2(1+ )V （2-2-6）当调节R2的阻值可以调整LM317两端的输出电压的大小，可实现1.2537V连续可调。当调节R2的阻值时由于发光二极管两端的电压改变，发光二极管得亮度也在改变，R2阻值越大，电压
13、越大，发光二极管越亮。整体设计图如图2.2.9所示：图2.2.9电路整体设计图二极管在线检测电路9014型号三极管相关参数：集电极最大耗散功率PCM=0.4W(Tamb=25)集电极最大允许电流ICM=0.1A集电极基极击穿电压BVCBO=50V集电极发射极击穿电压BVCEO=45V发射极基极击穿电压BVEBO=5V集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA)基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)特征频率fT=150MHz主要用途：作为低频、低噪声前置放大，应用于电话机、VCD、DVD、电动玩具等电子产品（与C90
14、15互补）。该电路由可调方波振荡器电路和输出显示电路等部分组成，其中可调方波振荡器电路图如图2.2.10所示：图2.2.10 图中三极管等元器件组成一个多谐振荡器，输出的振荡信号经电位器控制幅度。输出显示电路如图2.2.11所示：图2.2.11 输出振荡信号经由图2.2.11中三极管组成的射极输出器送至被测二极管，由发光二极管LED显示检测结果。二极管在线检测装置整体设计如图2.2.12：图2.2.12第三章设计制作与调试3.1材料清单1.直流稳压可调电源材料清单：变压器：变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的
15、次级电压变换成单向直流。滤波电路：滤波电路的作用是平波，将波动直流变换成比较平滑的直流。稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。元件选择LM317集成块一块；220V变12V的变压器一个，电源线一根，螺丝螺母各一个，输出导线两根；0.33uf的瓷介电容一个，1000uf的电解电容一个，1uF的电解电容一个，10uf的电解电容一个；IN4007型号的二极管；电阻R1不超过240，这里取240，RW取6.8K的电位器可以满足输出电压调节范围；R2取240可保证发光二极管正常发光；黄色发光二极管一个。材料清单表一所示：
16、表一 元器件清单元器件名称数量类型变压器1个220V-12V二极管4个IN4007二极管2个IN4148LM3171个电容1个0.33f电容1个2200f滑动电阻器1个06.8K电容1个1f电容1个10f 发光二极管1个黄色电阻器2个2402二极管在线检测装置材料清单可调方波振荡器：输出幅度可调的振荡信号。输出显示电路：发光二极管LED显示检测结果。元件选择： 9014型号的三极管三个； 0.01uF的电解电容两个； 100电阻一个，1K电阻两个，10K电阻三个； IN4148型号二极管两个： 红色发光二极管LED一个； 0-1K电位器一个； 开关一个。材料清单表二所示：表二 元器件清单元器件
17、名称数量类型90143个二极管2个IN4148电容2个0.01uF电阻1个100电阻2个1K电阻3个10K电位器1个0-1K发光二极管1个红色开关1个3.2 制作与调试在材料准备好后，着手实物的制作，首先将要用到的工具准备好，而且要用万用表确定变压器的输入与输出端，在插好电烙铁，给电烙铁涂上锡防止其氧化而不能正常使用，然后查看电路板，心里找准元件的分布，将变压器用螺丝固定在电路板上，再将4个IN4007二极管用烙铁烙在电路板上，根据电路图找准变压器出线的连接点，在将四个IN4007连成正方形，再将电容，LM317，电阻，二极管依次烙在电路板上，再用电烙铁拉锡，连接好所有的电路元件，在连接时注意
18、元件的分布布局合理性，注意不要短接电路。实物制作完成后，插上电源，指示灯亮，用万用表测得输出的电压为5.24V，调节滑动变阻器，输出电压在0.1V-6.5V内可调。二极管在线装置制作完成后，在测试时，将电路的两个测试端分别连接被测二极管的两个引脚，然后再将两个测试端交换测量一次，如果两次测量中发光二极管都点亮或都不亮，则表示被测二极管短路或开路；如果发光二极管在一次测量中发光，而在另一次测量中不发光，则被测二极管正常。第四章 小结本课程设计的目的是要求设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源和能够在线检测二极管好坏的装置，其中可调稳压电源输出电压在0-12V之间连续可调，输出最大电流可达1A，实
19、物经调试后只能在0.16.5V间连续可调，问题可能出在选用的电容2200uF过大，而且在插电源时1000uF的电容会发热发臭，其最大耐压为16V，在器材选择上出现了问题，制作的可调直流稳压电源输入0.1-6.5v，最大电流可达1A,满足完成课程设计的要求。制作的二极管在线检测装置在调试过程中正常工作，将电路的两个测试端分别连接被测二极管的两个引脚，然后再将两个测试端交换测量一次，如果两次测量中发光二极管都点亮或都不亮，则表示被测二极管短路或开路；如果发光二极管在一次测量中发光，而在另一次测量中不发光，则被测二极管正常。第五章 心得体会通过本次课程设计，我获得了很多，首先我明白了对以前所学过的理
20、论知识并没有很好的理解，感觉还很生疏。直流稳压电源组成部分的电路理论知识学过，但在设计时并不能及时反映过来，而是通过重看教材才理解；而对于集成芯片LM317的使用，引脚不太清楚，接错了两次之多。这些让我切身感觉到我对曾学过的东西根本没有很好的理解，不能很好的运用到实践中。在直流稳压可调电源的设计过程中，从参照参考书设计电路到完成实物，我遇到了许多问题，但也学到了许多东西，知道选材料时应注意电容的最大耐压，知道LM317的使用及其引脚的正确接法，这远比理论学习获得的要多要实际。集成可调稳压源在实际中有很广泛的应用，它可以用在充电照明设备的充电器，手机等电子产品中，达到把交流电转变成比较稳定的直流
21、电降低电压的目的从而满足人们的日常运用。完成集成可调稳压电源实物后我可以将它用于实际生活中，这样我们的设计实物在现实生活中便可以用到。在二极管在线检测装置的设计过程中，我也遇到了许多困难，譬如发光二极管的接法等。通过本次课程设计，我学到了很多，也锻炼了自己的动手能力。在整个课程设计过程中，我意识到了自己有很多不足之处，很多地方都需要学习改进。学习理论知识的同时，必须重视自己的实践，这样才能更好的将所学的理论知识运用到实践中。二极管在线检测装置，有效地避免了被测二极管周围电路对二极管检测结果的影响，电路简单，实用性强。第六章 参考文献资料1 肖景和、赵健. 初学无线电电子电路分析.人民邮电出版社2周宝善.经典电子设计与实践.人民邮电出版社3 吴立新.实用电子技术手册.北京机械工业出版社4 邱关源、罗先觉.电路第五版. 高等教育出版社5 艾永乐、付子义.模拟电子技术基础.中国电力出版社