机电一体化毕业论文.doc

课程设计（论文）课题名称 直流稳压电源 系 别 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 广州科技贸易职业学院教务处制广州科技贸易职业学院课程设计（论文）任务系：机电系 专业：通信工程应用技术兹发给 班 同学课程设计（论文）任务书，内容如下：1、 课程设计（论文）题目： 直流稳压电源 2、应完成的项目： 制作一个完整的直流稳压电源并写设计论文 参考资料以及说明： 4、本课程设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成。（论文：附后）指导教师签名： 年 月 日系主任签名： 年 月 日广州科技贸易职业学院课程设计（论文）题目： 直流稳压电源 系别： 班级： 学生： 系主任： 指导老师： 职称： 课程设计（论文）评语： 指导教师签名：年 月 日成绩评定： 系负责人签名： 年 月 日 摘 要摘要：目前，我国生产和使用的本质安全型直流稳压电源大都是线性电源，其输出保护电路大多采用传统的模拟保护电路。因此，本质安全电源的容量普遍比较低。随着我国煤矿机械化、自动化程度的提高, 本质安全型电气设备在井下的监控、通讯、信号、仪表和自动化系统中应用日益广泛。由于这些设备的不断投入使用，矿用直流稳压电源的需求量稳步上升，与此同时对其容量也提出了更高的要求。从一定意义上讲，隔爆兼本质安全电源输出容量的大小取决于输出保护电路的反应时间。本课题针对矿用本安电源输出保护电路进行设计，能够适应我国煤炭行业快速发展的需要，并且具有重要的实际意义。 研究结果表明，输出保护电路的设计影响到整个电源的性能，因此，应该熟悉本质安全电源的结构、检测标准、火花试验装置等相关文件和标准。在此基础上，设计保护电路的结构、选择反应速度较快的电子元器件用于保护电路主要元件。使得保护电路的反应速度满足国家标准规定的要求。 关键词：保护电路、本质安全、本质安全电源、国家标准。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 录第1章 前 言4第2章 电路设计52.1 电路原理分析52.2 所需主要元件分析62.3 电路模块分析7第3章 电路的焊接83.1 元件的安放83.2 元件的极性分析93.3 焊接的注意事项9第4章 电路的调试104.1 外观检查104.2 通电测试10第5章 技术参数10第6章 总 结10 5.1对所制电路的总结10第7章 参考文献10 第1章 前 言自法拉第研究出发电机以来，电子信息工业及电子产品得到了迅猛的发展。电能与我们的生活息息相关，譬如电灯、电视机、手机、DVD、电脑等等。一切的电器都需要电源提供电能才能工作，电源按电流种类分分为直流电源和交流电源，按电压分分为高压电源和低压电源。目前市面上所销售的直流电源有开关电源，稳压电源等，种类繁多但其工作原理大多数都相同。每个电路都会根据电路的要求来配置电源，一般的电路允许电源电压波动较大，如普通的游戏机所用的电源比较简单，只有变压器，桥式整流，滤波电路，由于没有稳压电路故使用时输出电压会随着市电的波动而产生较大的波动，这样会对电器有较大的影响。有一些电路对电压要求较高的如电脑，电脑机箱带有独立电源，该电源的设计比较精密，有专门的稳压电路和滤波电路，当市电在一定范围内波动时稳呀器都能将输出电压稳定在所设计的数值上，而且还设计有保护电路，当受到较大电流冲击时能通过电容缓冲或断开，使电脑免受冲击。本次课程设计所设计的为直流稳压电源，其主要作用是将220V交流电流转变为+5V的直流电流，供低压的用电器使用，如用在单片机供电，USB电源供电，数字电路实验等。一般直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部份组成。变压器是将220V的市电降低为7V左右交流电，通过由整流二极管组成的桥式整流电路将交流低压电流整流为低压的直流电流，再由电解电容组成的滤波电路进行滤波，将波动较大的电流变成波动较小电流，最后是由稳压管进行稳压，将波动的直流电稳定为较平稳的+5V 电压。第2章电路设计2.1电路原理分析本次设计的直流稳压电源有以下要求：1、将高压市电变为低压直流电源；2、输出电压稳定在+5V附近；3、有一定的带负载能力；4、安全、稳定、可靠。根据以上要求，这次所设计的电源由以下四部份组成； 稳压电路滤波电路整流电路变压器电路原理图：变压器将220V的交流市电转变为6V的低压交流电；然后经过D1,D2,D3,D4四个二极管组成的桥式整流电路将低压交流电流整流为6V的直流电流；再通过由2200uF的C1及0.33uF的C2组成的滤波电路对电流进行滤波；稳压电路则采用了78系列的稳压芯片进行稳压，此芯片能把5V10V的直流电压稳定在+5V左右，最大限制电流为1.5A而且内设有过热和过流保护电路，用在此电路上非常方便可靠。完全能满足到上面的四个要求。2.2电路主要元件分析本次所设计的电源主要的元件有两个，分别是电源变压器和三端稳压器（7805），具体分析如下：电源变压器：变压器是降低或升高输出电压而不改变电源频率的器件。变压器的种类有很多，但都是利用磁感应原理做成的。它主要是由硅钢片、初级线圈、次级线圈组成的，通过在磁芯上绕上不同比例的初级线圈及次级线圈就能在次级线圈感应出所需要的电压了。电压与线圈匝数的计公式为U1/U2=N1/N2，其中U1、U2分别代表初级线圈及次级线圈的电压，N1、N2分别代表初级线圈匝数和次级线圈匝数。当初级线圈匝数比次级线圈匝数多时称之为降压变压器，反之则为升压变压器。我们设计所用的是降压变压器,作用是是将220V高压将为6V的低压交流电。下图为变压器的事物图及线路符号：变压器实物图 变压器符号三端稳压器（7805）：稳压器的种类有很多，这次所采用的是78系列的稳压器，它有7805，7809，7812等型号，78系列的芯片都是产生正电压的，与之相似的还有79系列芯片，但两者最根本的区别是78系列是产生正电压，而79系列则是产生负电压的。78系列的稳压器内设有过流保护和过热保护电路，本次采用的7805芯片的最大限流为1.5A。7805有三个引脚，从正面看从左到右1脚输入，2脚GND，3脚输出。如下图：7805实物图 7805符号2.4 电路模块分析 这次所设计的电源有四个模块，变压器桥式整流电容滤波 稳压器。其中变压模块和稳压模块都是采用独立的元器件来完成工作的， 而整流模块和滤波模块就则是采用分立的元件拼装成的。 桥式整流模块：由四个IN4001整流二极管首尾连接而成如下图：桥式整流电路主要是利用二极管的单向导电性原理工作的，如图中交流电流从左端输入，直流电流从右端输出。由于二极管单向导电特性，所以正电六只能从右边上端流出，从下端流入形成单向流通，也就是所谓的直流电流。桥式整流之所以比较常用，是因为它效率高，对整流二极管的反向击穿电压要求较低，输出波形连续不间断的特点。对于对大电流高电压的整流，只需将IN4001更换为IN4007就可以实现了。 电容滤波模块：主要由两个电容并联而成，连接电路如下：相比整流电路，电容滤波电路要简单多了，该电路最主要就是利用2200uF的电解电容，由于C1的电容较大充电时间较长，所以该滤波电路能将波动较大的直流电流过滤成相对平缓的电流。C1的击穿电压为16，这就决定了变压器的输出电压不能超过，否则会被击穿，致使滤波效果大打折购。如果要设计的电源则要将更换为/24v的电容。第3章 电路的焊接3.1 元件的安放本次设计所用的元器件都是插件的，元器件的摆位很重要，直关系到后面的布线。一般来说是信号从左端输入，右端输出。根据变压器整流电路滤波电路稳压电路的顺序对元器件进行摆位，不仅布线方便而且制作思路清晰。下图为本设计的电源； 3.2 元件的极性分析该电源所用的元器件中有极性的有：整流二极管、电解电容、稳压器、LED;无极性的是：变压器、开关、电阻。有极性的元件如果反接会导致不能正常工作甚至会损坏元件，以下介绍些辨认极性的标记：整流二极管：二极管具有单向导电性，如果反接则电流不能通过，图中的二极管有白色环的一边就是二极管的负极，另一边就是正极。 第4章 电路调试4.1 外观检查通过用肉眼对所焊接的电路进行检查，看看连线有没有接错或者漏接 仔细观察焊点之间有没有短路，有问题就及时解决。这样能避免电路短路而烧坏元件。4.2 通电测试在变压器的原线圈接上220V市电，打开开关看LED亮不亮，亮的话就万用表测量输出端的电压，看是不是在5V 左右，如果是就关掉开关看LED和万用表上的电压是不是没有响应，如果是表示电源已做成功了，如果不是则侧掉220V 电源重新检查，在进行以上测试。由于我制作是比较小心所以所制作的电源一次测试就成功了。第5章 技术参数额定输入电压：AC 220V频率：50Hz-60Hz额定输出电压：DC +5V最大输出电流：1.5A最大功率：7W 第6章总 结通过这次稳压电源的制作，是我对直流电源有了更深的了解，其实每种直流稳压电源的工作原理都是差不多的，不同的是有一些高级的电源设计有控制电路和保护电路，这样能使被供电的设备有更好的可靠性及更好的保护。本次我所制做的电源作为自用还可以但作为产品就不行了，先说排版元件摆放过稀疏浪费空间，然后背面线路裸露容易短路，鉴于这个问题我在电路板的背面焊了四个脚，将电路板架空可以防止线路接触到导体而发生短路。在使用中发现当电源带负载时，稳压器会产生较大的热量，为保证稳压器能正常工作，我特意在稳压器上加装了散热板，由于散热较快所以稳压器工作时都能保持较低的温度，这对整个电路提供了可靠的保障。第7章 参考文献电路基础模拟电子技术11