电源技术实训报告

2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
3、 进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
3.系统方方案设计
图2.1系统方框图
三、单元电路设计
1.降压电路
降压电路就是把电网电压中的高压电通过变压器转换成低压电，以便通过其他电子设备是保证其他电子设备的安全
图3.1变压器图
2.整流电路
整流电路就是通过桥式整流把交变电流转换成直流电流
图3.2整流电路图
3.滤波电路
滤波电路主要是为了过滤掉整流电路整流完后正下的交变电流，此实验用到了电容进行滤波，由于实验过程中后面采样电路采样时依然有将近1V左右的交变电流，所以次实验采样电路中添加了一个电感，过滤掉了1V的交变电流。
5.
将焊接完的电路最终的输入输出脚分别接上所需电压或显示器，电源接通后首先要观察有无异常现象，包括有无芯片烧坏，
是否闻到异常气味，手摸元件是否发烫，电路是否有短路现象。如果出现异常，应立即关断电源，待故障排除后才可以重新通电。然后再测量各元件引脚的电压，以保证元器件能正常工作。
元件清单
串联稳压电源清单
实训设 计报告
项目名称：现代电源技术实训报告
专 业：电子信息工程技术班 级：电 信 142
地点：SY412时间：2015.12.15-25
指 导 教 师：王 海李美华职 称：讲 师
组 员：李聪 罗流菊辛杰罗流菊
成绩
评定
二零一五年十二月十五日
项目一
一、设计目的
1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
在交流电压的正半周，整流二极管VD1和VD3导通，VD2和VD4截止；在交流电压的负半周，二极管VD1和VD3截止，VD2和VD4导通，在负载电阻RL上会得到一个同全波整流电路一样的电压和电流。
桥式整流电路的优点是变压器二次绕组无需重心抽头，利用率高，整流二极管所承受的反向峰值电压低，带负载能力较强；缺点是需要四只整流二极管，电路相对复杂。
2.当电网电压低于190V时或者超过5V时，电压发出响声。
3.当电压超过10V时，报警器发出间歇式声响，当电压低于5V时，报警器发出两种频率交替的声响嘀—嘟声。
二、方案设计与论证
1.总体设计概要
该电路的设计要实现两种发声功能，即电压超过了250V和电压低于190V,因此设个该电路的电路总体思想是：首先先把电网电压经过变压变压，桥式整流转换成直流电，用滤波器过滤掉交流信号，可以提供采用信号；再通过稳压器稳压后，输入比较器，通过采样电压和基准电压的对比，可以比较出采样信号是否在190V-250V之间，并通过报警器做出相应的信号反应。
缺点是效率低，输出电压脉动系数大
。
3.4全波整流电路可用于稳定性较高、电流较大的场合.
他与半波整流电路相比，具有效率高，输出电压脉动性小的优点；其缺点式变压器的体积相对增大。
3.5桥式整流
3.6二倍压整流电路一般用于高压、小电流的直流电路中。
3.7、滤波
利用了电容通交流，阻直流的特性，可以将大部分的交流信号直接导向低端，从而达到滤波的效果
5.画出总体电路图；
6.安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。
7.调试电路
8.电路性能指标测试
三、总体设计
直流稳压电源由变压器、整流、滤波、和稳压电路四部份组成，其原理框图如上图所示。电网供给的电压经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路转换成方向不变，大小随时间变化的脉动电压，再用滤波器滤其分量，得到比较平直的直流电压。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
1
7
电阻
120Ω 1/8W
1
8
电阻
2 kΩ 1/8W
1
9
电阻
2.2kΩ 1/8W
1
10
电位器
2.2Kω 圆
1
11
电位器Fra Baidu bibliotek
20 kΩ 圆
1
12
集成稳压器
LM317
1
13
焊接通用板
60mm*80mm
1
14
保险丝及插座
2A
1
项目三
一、设计任务
1.设计交流电网电压的正常波动范围为5~10V,在此范围内报警器不发出声音
1、基本电阻都使用阻值精度高的5色环电阻。
2、可调电阻改成精度高德滑阻。
6
图6-1电路原理图
图6-2电路PCB图
7
插槽DIP8一个
DIP16一个
序号
品名
型号规格
数量
备注
1
二极管
1N4001
6
2
LED
3mm
1
3
电解电容
3300μF/50V
1
4
电解电容
220μF/50V
2
5
电容
0.1μF
1
6
电容
0.01μF
五、调试
5.
电路安装完毕后，先认真检查接线是否正确，引脚是否虚焊，包括错线、少线、多线。线路连接错误一般是因为接线时看错引脚，或者改接时忘记去掉原来的旧线造成的，实验查线是往往不易发现。首先按照总电路图检查是否有引脚连接错误，连接短路，接着用万用表依次检测电路的焊接中是否有虚焊或者短路的情况。焊接时注意点，这种情况可以避免。
(2)最大输出电流Iomax：1A；
(3)U2从18V变到21V时，计算电压调整率：Su≤2%；
(4)计算DC-DC变换器的效率n
(5)具有过流保护功能,动作电流Io(th)=1.3+0.2A;
2
2.1 DC-DC主回路拓扑
图2-1主电路
2.2控制方法及实现方案
采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。
(a) (b) (c)
A图：电感滤波的优点是带负载能力好；缺点是输出电压较低，适合负载变动较大、负载电流大的场合。
B图：电感滤波电路输出电压和电流脉动均会减少，优点是带负载能力好，缺点是输出电压较低。
C图：LC滤波电路优点是输出的电压高，滤波效果好；缺点是输出电流小，带负载能力差，一般适用于负载电流较小，要求稳定的场合。
3.
3.1电路整体设计
图3-1TL494管脚分布和内部电路图
3.2主回路器件的选择
TL494、IRF640、FR157、600uH电感、220uF/50V电容
3.3控制电路设计
通过电阻R10、R11、R12分压采样反馈到TL494的1脚，然后与2脚的基准电压比较，从而改变3脚电位的高低，达到控制脉宽的宽窄。通过电阻R14的电压采样反馈到TL494的16脚，后与15脚电压进行比较，改变3脚电位的高低，即可控制脉宽的宽窄。
3.4效率的理论分析及计算
在U2=18V，输出电压UO=45V，输出电流IO=2A的测试条件下。此电路的额定功率PO=90W，为了使此电路的效率达到%90以上则要求输入功率为100W，允许损耗的功率为10W。
电路的损耗一般包括电感储能损耗，整流二极管损耗，开关管的损耗。
（1）储能电感损耗，储能电感损耗公式如下：
2.参考方案
2.1一、采用单片机，不同声响可以用一片555和一片556完成。电压比较比较用LM393来做，再给个基准电源再加上采样点路即可。
2.2方案二、分五个模块设计，即设计部分分为滤波电路，稳压采样电路，比较电路报警电路，报警指示电路。
本次设计，我采用的是方案二，因为单片机没学过，没有一点基础，想要做出来，不是说难，而是做出来的可能性非常小，也根本不知道单片机做出来的原理，所以方案一，目前来说，没有什么实在的意义。而方案二，我们学过数电，模电，算是有点基础，就算是懂点理论知识。本方案，大致的设计思路就如下面的系统方框图所示。
②检查无误后，给电路板上电，电压表打到DC200V档，红表笔接TL494的12脚，黑表笔接7脚，测得电压是否为电源电压，若不相等，先检查下电路板；
③用示波器测量TL494的5脚，测得为三角波；
④用万用表测量TL494的4脚是否为低电平，若不是，则调整可调电阻R15，使4脚电压为低电平；
⑤调整可调电阻R6，使15脚电压与16脚电压进行比较，从而改变输出的占空比。
P=I2RTonf+0.5×2∫50i2Rf。
取Ton=T/2,f=50kHz,则开关管得损耗约为1.5W。
经计算，可得到电路的功率损耗约为4.7W，其效率可达到95.3%
3.5过流/过压保护电路原理与设计
过流保护：如图R14电阻对负载电流进行取样，返回至TL494的16脚，与15脚电压进行比较，当16脚电压超过15脚电压时，使3脚电压上升，从而降低输出的占空比；
PIND=PCO+PPE=I2rmsRe+△Bm
其大致功率为1.4w。
（2）肖特基二极管的损耗，当二极管导通时流过二极管的电流等于电感电流，约为IO=3.86A，为降低损耗可以采用双管并联的方式，每只二极管的电流约为1.8A，对应其UD=0.42V，二极管导通损耗PD=IOUD=1.8w
（3）开关管的损耗包括开关损耗和导通损耗。开关管的损耗直接与开关频率有关系，其功率损耗的计算公式为
四、单元电路设计
4.1变压器降压电路
变压器降压电路是利用电源变压器一、二次绕组匝数比的不同来实现电压变换的。电源变压器一次绕组的线径较细，匝数较多，二次绕组的线径较粗，匝数较少，可以有多个绕组。当变压器的一次绕组接在220V交流电压上时，二次绕组上就会感应出一定值的交流电压。
4.2桥式整流电路
桥式整流是性能较好的全波整流电路，适用于稳定性要求较高，电流较大的场合。该电路采用四只整流二极管和无插头电源变压器。
变压器（12V）
1只
二极管
5只
NPN三极管
1只
10微法电容
1只
2200微法电容
3只
56欧姆电阻
2只
330欧姆电阻
1只
稳压管（7.5V）
1只
焊丝、导线、万能板
若干
项目二
1
1.1、任务
设计并制作如图1所示开关稳压电源。
图1-1电路框图
1.2、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
基本要求
(1) 输出电压Uo可调范围：30V-36V;
4、研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。
5、学习串联型晶体管稳压电源的设计方法以及主要技术指标的测试方法。
6、培养学生的创新能力。
二、设计要求
1.系统输出电压在8V-10V可调;
2.在10V时输出电流不小于100mA；
3.输出电流在100mA范围内输出电压的绝对误差不大于0.1V；
4.主要单元电路和元器件参数计算、选择；
图3.3滤波电路图
4.稳压电路
稳压电路就是通过通过集成稳压器进行稳压，，使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载变化的影响。
5
5.1测试结果
1)电源端接18V电压
2）实测时候5脚和6脚震荡所产生的锯齿波
图7-1电路震荡波形图
5.2误差分析
1、温度变化时，电阻阻值会变化，计算结果会产生误差。
2、器件的选择和仪器的选择不可避免的产生一定的误差。
3、电路板受外界的电磁干扰也会影响电路的读数。
4、在PCB设计布图走线差异的干扰
5.3改进措施
4.3、电容滤波电路
电容滤波电路实在整流后输出直流电源两端并联一只容量较大的电解电容器，利用滤波电容器这种储能元件的充电与放点作用来达到滤波的目的。经滤波电容器滤波后的直流电压变得较平滑，且输出电压的平均值也得到提高。滤波电容器的容量应根据负载RL的大小来选择。
4.4、稳压电路
简单的晶体串联管串联稳压电路中，T1为电子滤波兼电源调整三极管，稳压二极管D1接在T1的基极回路，作为基准电路，其稳压值比输出电压高0.6~0.7V。R为VT的偏置电阻器。该电路的稳压性能比稳压二极管并联稳压电路好一些，但不能自动调整输出电压的高低。
3.1、变压
变压部分是由一个220V交流电源和变压器组成的！变压器是通过线圈的比例来调整输出电压的。由Ui=(2~3)Uo可大概确定线圈的匝数比！
3.2、整流
整流部分是由四个晶体二极管组成的，利用晶体二极管的正向导通、反向截止的特性，将交流电正流程变压直流电。
3.3半波整流电路的优点是使用元器件少，电路简单；
过压保护；如图3与图4，将可调电阻R14的2脚电压接至LM339的正端，输出端接至TL494的4脚，当Uref电压超过负端电压时，输出端为高电平，使TL494的4脚电压为高电平，从而使TL494输出占空比为0；
图 3-2过压保护电路
4
4.1测试仪器
数字万用表、电源
4.2测试方法
①电路板焊接完后，用万用表测试电路板是否有短路、断路；