機(jī)電一體化畢業(yè)論文.doc

課程設(shè)計(jì)（論文）課題名稱 直流穩(wěn)壓電源 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院教務(wù)處制廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)系：機(jī)電系 專業(yè)：通信工程應(yīng)用技術(shù)茲發(fā)給 班 同學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下：1、 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 直流穩(wěn)壓電源 2、應(yīng)完成的項(xiàng)目： 制作一個(gè)完整的直流穩(wěn)壓電源并寫設(shè)計(jì)論文 參考資料以及說明： 4、本課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書于 年 月 日發(fā)出，應(yīng)于 年 月 日前完成。（論文：附后）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任簽名： 年 月 日廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 直流穩(wěn)壓電源 系別： 班級(jí)： 學(xué)生： 系主任： 指導(dǎo)老師： 職稱： 課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語： 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日成績(jī)?cè)u(píng)定： 系負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 摘 要摘要：目前，我國(guó)生產(chǎn)和使用的本質(zhì)安全型直流穩(wěn)壓電源大都是線性電源，其輸出保護(hù)電路大多采用傳統(tǒng)的模擬保護(hù)電路。因此，本質(zhì)安全電源的容量普遍比較低。隨著我國(guó)煤礦機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高, 本質(zhì)安全型電氣設(shè)備在井下的監(jiān)控、通訊、信號(hào)、儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用日益廣泛。由于這些設(shè)備的不斷投入使用，礦用直流穩(wěn)壓電源的需求量穩(wěn)步上升，與此同時(shí)對(duì)其容量也提出了更高的要求。從一定意義上講，隔爆兼本質(zhì)安全電源輸出容量的大小取決于輸出保護(hù)電路的反應(yīng)時(shí)間。本課題針對(duì)礦用本安電源輸出保護(hù)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)我國(guó)煤炭行業(yè)快速發(fā)展的需要，并且具有重要的實(shí)際意義。 研究結(jié)果表明，輸出保護(hù)電路的設(shè)計(jì)影響到整個(gè)電源的性能，因此，應(yīng)該熟悉本質(zhì)安全電源的結(jié)構(gòu)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、火花試驗(yàn)裝置等相關(guān)文件和標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)、選擇反應(yīng)速度較快的電子元器件用于保護(hù)電路主要元件。使得保護(hù)電路的反應(yīng)速度滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。 關(guān)鍵詞：保護(hù)電路、本質(zhì)安全、本質(zhì)安全電源、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。ABSTRACTABSTRACT: At present, Chinas production and use of essential safety-DC power supply are large linear power supply, output to protect its most traditional circuit simulation protection circuit. Therefore, intrinsically safe power supply capacity generally quite low. As Chinas coal mine mechanization and increase the degree of automation, intrinsically safe electrical equipment in underground surveillance, communications, signals, instruments and automation system becomes more widely. As a result of these equipment constantly in use, mining DC Power demand has been increasing steadily, and Meanwhile the capacity of its set higher requirements. In a certain sense, flameproof and intrinsically safe power output capacity of the output depends on the size of the protection circuit of reaction time. The issues against mining output power of the security protection circuit design, China to adapt to the rapid development of the coal industry needs, and has important practical significance. The results show that the output of the protection circuit design affect the performance of the entire power supply, therefore, Safety should be familiar with the nature of the power structure, testing standards, testing equipment and sparks, and other related documents and standards. On this basis, the protection circuit design of the structure, choice reaction faster electronic circuit protection components for major components. Protection circuit makes the response speed to meet the national standard requirements. Keywords : protection circuit, intrinsically safe, intrinsically safe power supply, the national standard.目 錄第1章 前 言4第2章 電路設(shè)計(jì)52.1 電路原理分析52.2 所需主要元件分析62.3 電路模塊分析7第3章 電路的焊接83.1 元件的安放83.2 元件的極性分析93.3 焊接的注意事項(xiàng)9第4章 電路的調(diào)試104.1 外觀檢查104.2 通電測(cè)試10第5章 技術(shù)參數(shù)10第6章 總 結(jié)10 5.1對(duì)所制電路的總結(jié)10第7章 參考文獻(xiàn)10 第1章 前 言自法拉第研究出發(fā)電機(jī)以來，電子信息工業(yè)及電子產(chǎn)品得到了迅猛的發(fā)展。電能與我們的生活息息相關(guān)，譬如電燈、電視機(jī)、手機(jī)、DVD、電腦等等。一切的電器都需要電源提供電能才能工作，電源按電流種類分分為直流電源和交流電源，按電壓分分為高壓電源和低壓電源。目前市面上所銷售的直流電源有開關(guān)電源，穩(wěn)壓電源等，種類繁多但其工作原理大多數(shù)都相同。每個(gè)電路都會(huì)根據(jù)電路的要求來配置電源，一般的電路允許電源電壓波動(dòng)較大，如普通的游戲機(jī)所用的電源比較簡(jiǎn)單，只有變壓器，橋式整流，濾波電路，由于沒有穩(wěn)壓電路故使用時(shí)輸出電壓會(huì)隨著市電的波動(dòng)而產(chǎn)生較大的波動(dòng)，這樣會(huì)對(duì)電器有較大的影響。有一些電路對(duì)電壓要求較高的如電腦，電腦機(jī)箱帶有獨(dú)立電源，該電源的設(shè)計(jì)比較精密，有專門的穩(wěn)壓電路和濾波電路，當(dāng)市電在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)穩(wěn)呀器都能將輸出電壓穩(wěn)定在所設(shè)計(jì)的數(shù)值上，而且還設(shè)計(jì)有保護(hù)電路，當(dāng)受到較大電流沖擊時(shí)能通過電容緩沖或斷開，使電腦免受沖擊。本次課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的為直流穩(wěn)壓電源，其主要作用是將220V交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)?5V的直流電流，供低壓的用電器使用，如用在單片機(jī)供電，USB電源供電，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)等。一般直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部份組成。變壓器是將220V的市電降低為7V左右交流電，通過由整流二極管組成的橋式整流電路將交流低壓電流整流為低壓的直流電流，再由電解電容組成的濾波電路進(jìn)行濾波，將波動(dòng)較大的電流變成波動(dòng)較小電流，最后是由穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓，將波動(dòng)的直流電穩(wěn)定為較平穩(wěn)的+5V 電壓。第2章電路設(shè)計(jì)2.1電路原理分析本次設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源有以下要求：1、將高壓市電變?yōu)榈蛪褐绷麟娫矗?、輸出電壓穩(wěn)定在+5V附近；3、有一定的帶負(fù)載能力；4、安全、穩(wěn)定、可靠。根據(jù)以上要求，這次所設(shè)計(jì)的電源由以下四部份組成； 穩(wěn)壓電路濾波電路整流電路變壓器電路原理圖：變壓器將220V的交流市電轉(zhuǎn)變?yōu)?V的低壓交流電；然后經(jīng)過D1,D2,D3,D4四個(gè)二極管組成的橋式整流電路將低壓交流電流整流為6V的直流電流；再通過由2200uF的C1及0.33uF的C2組成的濾波電路對(duì)電流進(jìn)行濾波；穩(wěn)壓電路則采用了78系列的穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，此芯片能把5V10V的直流電壓穩(wěn)定在+5V左右，最大限制電流為1.5A而且內(nèi)設(shè)有過熱和過流保護(hù)電路，用在此電路上非常方便可靠。完全能滿足到上面的四個(gè)要求。2.2電路主要元件分析本次所設(shè)計(jì)的電源主要的元件有兩個(gè)，分別是電源變壓器和三端穩(wěn)壓器（7805），具體分析如下：電源變壓器：變壓器是降低或升高輸出電壓而不改變電源頻率的器件。變壓器的種類有很多，但都是利用磁感應(yīng)原理做成的。它主要是由硅鋼片、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈組成的，通過在磁芯上繞上不同比例的初級(jí)線圈及次級(jí)線圈就能在次級(jí)線圈感應(yīng)出所需要的電壓了。電壓與線圈匝數(shù)的計(jì)公式為U1/U2=N1/N2，其中U1、U2分別代表初級(jí)線圈及次級(jí)線圈的電壓，N1、N2分別代表初級(jí)線圈匝數(shù)和次級(jí)線圈匝數(shù)。當(dāng)初級(jí)線圈匝數(shù)比次級(jí)線圈匝數(shù)多時(shí)稱之為降壓變壓器，反之則為升壓變壓器。我們?cè)O(shè)計(jì)所用的是降壓變壓器,作用是是將220V高壓將為6V的低壓交流電。下圖為變壓器的事物圖及線路符號(hào)：變壓器實(shí)物圖 變壓器符號(hào)三端穩(wěn)壓器（7805）：穩(wěn)壓器的種類有很多，這次所采用的是78系列的穩(wěn)壓器，它有7805，7809，7812等型號(hào)，78系列的芯片都是產(chǎn)生正電壓的，與之相似的還有79系列芯片，但兩者最根本的區(qū)別是78系列是產(chǎn)生正電壓，而79系列則是產(chǎn)生負(fù)電壓的。78系列的穩(wěn)壓器內(nèi)設(shè)有過流保護(hù)和過熱保護(hù)電路，本次采用的7805芯片的最大限流為1.5A。7805有三個(gè)引腳，從正面看從左到右1腳輸入，2腳GND，3腳輸出。如下圖：7805實(shí)物圖 7805符號(hào)2.4 電路模塊分析 這次所設(shè)計(jì)的電源有四個(gè)模塊，變壓器橋式整流電容濾波 穩(wěn)壓器。其中變壓模塊和穩(wěn)壓模塊都是采用獨(dú)立的元器件來完成工作的， 而整流模塊和濾波模塊就則是采用分立的元件拼裝成的。 橋式整流模塊：由四個(gè)IN4001整流二極管首尾連接而成如下圖：橋式整流電路主要是利用二極管的單向?qū)щ娦栽砉ぷ鞯?，如圖中交流電流從左端輸入，直流電流從右端輸出。由于二極管單向?qū)щ娞匦?，所以正電六只能從右邊上端流出，從下端流入形成單向流通，也就是所謂的直流電流。橋式整流之所以比較常用，是因?yàn)樗矢?，?duì)整流二極管的反向擊穿電壓要求較低，輸出波形連續(xù)不間斷的特點(diǎn)。對(duì)于對(duì)大電流高電壓的整流，只需將IN4001更換為IN4007就可以實(shí)現(xiàn)了。 電容濾波模塊：主要由兩個(gè)電容并聯(lián)而成，連接電路如下：相比整流電路，電容濾波電路要簡(jiǎn)單多了，該電路最主要就是利用2200uF的電解電容，由于C1的電容較大充電時(shí)間較長(zhǎng)，所以該濾波電路能將波動(dòng)較大的直流電流過濾成相對(duì)平緩的電流。C1的擊穿電壓為16，這就決定了變壓器的輸出電壓不能超過，否則會(huì)被擊穿，致使濾波效果大打折購。如果要設(shè)計(jì)的電源則要將更換為/24v的電容。第3章 電路的焊接3.1 元件的安放本次設(shè)計(jì)所用的元器件都是插件的，元器件的擺位很重要，直關(guān)系到后面的布線。一般來說是信號(hào)從左端輸入，右端輸出。根據(jù)變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路的順序?qū)υ骷M(jìn)行擺位，不僅布線方便而且制作思路清晰。下圖為本設(shè)計(jì)的電源； 3.2 元件的極性分析該電源所用的元器件中有極性的有：整流二極管、電解電容、穩(wěn)壓器、LED;無極性的是：變壓器、開關(guān)、電阻。有極性的元件如果反接會(huì)導(dǎo)致不能正常工作甚至?xí)p壞元件，以下介紹些辨認(rèn)極性的標(biāo)記：整流二極管：二極管具有單向?qū)щ娦裕绻唇觿t電流不能通過，圖中的二極管有白色環(huán)的一邊就是二極管的負(fù)極，另一邊就是正極。 第4章 電路調(diào)試4.1 外觀檢查通過用肉眼對(duì)所焊接的電路進(jìn)行檢查，看看連線有沒有接錯(cuò)或者漏接 仔細(xì)觀察焊點(diǎn)之間有沒有短路，有問題就及時(shí)解決。這樣能避免電路短路而燒壞元件。4.2 通電測(cè)試在變壓器的原線圈接上220V市電，打開開關(guān)看LED亮不亮，亮的話就萬用表測(cè)量輸出端的電壓，看是不是在5V 左右，如果是就關(guān)掉開關(guān)看LED和萬用表上的電壓是不是沒有響應(yīng)，如果是表示電源已做成功了，如果不是則側(cè)掉220V 電源重新檢查，在進(jìn)行以上測(cè)試。由于我制作是比較小心所以所制作的電源一次測(cè)試就成功了。第5章 技術(shù)參數(shù)額定輸入電壓：AC 220V頻率：50Hz-60Hz額定輸出電壓：DC +5V最大輸出電流：1.5A最大功率：7W 第6章總 結(jié)通過這次穩(wěn)壓電源的制作，是我對(duì)直流電源有了更深的了解，其實(shí)每種直流穩(wěn)壓電源的工作原理都是差不多的，不同的是有一些高級(jí)的電源設(shè)計(jì)有控制電路和保護(hù)電路，這樣能使被供電的設(shè)備有更好的可靠性及更好的保護(hù)。本次我所制做的電源作為自用還可以但作為產(chǎn)品就不行了，先說排版元件擺放過稀疏浪費(fèi)空間，然后背面線路裸露容易短路，鑒于這個(gè)問題我在電路板的背面焊了四個(gè)腳，將電路板架空可以防止線路接觸到導(dǎo)體而發(fā)生短路。在使用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)電源帶負(fù)載時(shí)，穩(wěn)壓器會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，為保證穩(wěn)壓器能正常工作，我特意在穩(wěn)壓器上加裝了散熱板，由于散熱較快所以穩(wěn)壓器工作時(shí)都能保持較低的溫度，這對(duì)整個(gè)電路提供了可靠的保障。第7章 參考文獻(xiàn)電路基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)11