實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)
（1）掌握橋式整流電容濾波電路的工作原理；
（2）掌握穩(wěn)壓三極管的選型；
（3）掌握正直流電源（＋5V, ＋3.3V, ＋24V）電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；
（4）掌握負(fù)直流電源（－12V）電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；
（5）掌握方案設(shè)計(jì)與論證；
（6）掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對(duì)仿真結(jié)果的分析、總結(jié)。
三．設(shè)計(jì)電路原理和原理圖
穩(wěn)壓直流電源是由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成
在本實(shí)驗(yàn)中我們采用了橋式整流器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的整流，其輸出電壓和輸入電壓的有效值之間關(guān)系為：Ｕ0=0.9Ｕ2。
我們采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓管LM317、固定式三端穩(wěn)壓管LM78系列、LM79系列來(lái)實(shí)現(xiàn)3.3Ｖ、5Ｖ、24Ｖ、-12Ｖ的多選擇電源電壓。
LM317的原理如下： 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V。
其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒(méi)有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正常現(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。
LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓原理如下：
用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的LM78或LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出電壓為正6V，LM7909表示輸出電壓為負(fù)9V。
因?yàn)槿斯潭煞�(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。
我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)3.3V的電源電壓時(shí)利用LM317采用了R1=450Ω，R2=725Ω。分別利用LM7805、 LM7912來(lái)實(shí)現(xiàn)5V、 -12V電源的電壓的輸出。利用電容實(shí)現(xiàn)電流濾波的作用。
分塊設(shè)計(jì)：
1．+3.3V：
電源穩(wěn)壓塊LM317的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V，且輸出電壓可用如下公式計(jì)算：Vo＝1.25（1＋R2/R1）。令Vo=3.3V，R1=450Ω，可計(jì)算得到R2=725Ω。連接電路并對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下圖所示：
2．+24V：
根據(jù)電源穩(wěn)壓塊LM317輸出電壓計(jì)算公式，令Vo=24V,R1=450Ω,可計(jì)算得到R2=8.19KΩ。連接電路并對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下圖所示：
3．+5V：
電源穩(wěn)壓塊LM7805本身的輸出電壓就是+5V，所以，只要在其左右兩邊加上濾波電容即可得到穩(wěn)定的+5V輸出電壓。連接電路并測(cè)試，結(jié)果如下圖所示：
4.-12V：
LM7912是輸出電壓Vo=-12V的電源穩(wěn)壓塊，要得到-12V的穩(wěn)定輸出電壓，只需在LM7912的兩邊加上濾波電容。電路圖及測(cè)試結(jié)果如下圖所示：
因LM7912本身的原因，誤差較大。
整合以上各分塊電路，變壓器：原線圈數(shù)：副線圈數(shù)=18：1得整個(gè)多功能正負(fù)直流電源的原理圖如下：
五．設(shè)計(jì)總結(jié)
在本次設(shè)計(jì)中，由于LM7912本身誤差使得我們測(cè)量數(shù)據(jù)為-12.642V，偏理論值較大，在利用protel99SE制作電路板時(shí)，無(wú)法找到LM7824，故采用LM317來(lái)實(shí)現(xiàn)24V的輸出，在電路原理圖繪制中，連線、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用可以為我們節(jié)省很多時(shí)間，在PCB電路板的制作過(guò)程中，各種元器件封裝屬性對(duì)PCB網(wǎng)絡(luò)表格的載入尤為重要，在PCB布線的過(guò)程中，元器件的布局對(duì)PCB制作成功至關(guān)重要。
在利用Multisim仿真時(shí)，我們利用電路模塊封裝來(lái)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試，在3.3V輸出過(guò)程中，通過(guò)不斷的調(diào)整R2/R1的值，直到測(cè)試結(jié)果為3.313V，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)是在不斷的嘗試、修改、測(cè)試，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整取得比較理想的結(jié)果。
多功能正負(fù)直流電源的設(shè)計(jì)0805014117楊建軍.docx
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