带充电功能的可调直流稳压电源

1题目：带充电功能的可调直流稳压电源一、工作原理ⅠⅡ整流滤波、稳压、调压电路充电电路1、整流滤波电路220V~市电——变压器——15V~——熔断器（短路保护）——整流（VQ）——R6,VL1(电源指示)——滤波（C1）——15~18V直流通过二极管单向导电作用，把由变压器得到的交流15V电压，变换成脉动直流电压，再经过电容滤波电路，把脉动直流电压变换成较为平缓的直流电压。电路中红色二极管为电源接入指示，点亮为正常情况。如果开电源，VL1不亮，则要检查原因，如保险、桥堆（VQ）等。2、稳压、调压电路主要通过三端可调集成稳压电路LM317实现。将整流滤波得到的较为平缓的直流电压经过LM317稳压和电位器RW1调压而得到稳定的可调输出电压。整流滤波电压——LM317输入端——稳压——LM317输出端（1.25V恒定电压）LM317的主要特性是1、2端电压恒定为1.25V，在1、2端接一个固定电阻R1(200Ω)，可在电阻R1上形成恒流，于是2端对地的电压为1.25V+RW1上的电压，即：2111.25(1)WORUR(式1)RW1：0~2.2K所以，调压范围为1.25～15V正常情况下，317输入15~18V，输出1.25～15V。所以1端电位应低于2端，1端电位也应低于3端。当发生异常情况，如电源短路等，为保护317，加入二极管VD1，VD2起保护作用。C2，C3：平波C2：平滑LM317输入端电压C3：并在RW1两端，平滑输出电压VD1、VD2、R1：保护当输入短路时，C4上的电荷通过VD1放电。当输出短路时，C3上的电荷通过VD2放电。这样就不让大电流流过317。C4：滤除低频成分的脉动C5：滤除高频成分的脉动317的调压范围（即输入电压）可达到27V，但前面的变压器也要换成27V。3、充电电路充电采用恒压形式。电源直接取自整流滤波输出（LM317前一级），又通过R3和VW1组成的稳压电路为晶体管V提供固定偏置（经电阻分压后为3.5V），可以为电池组提供2.8V的稳定充电电压；电流由晶体管V提供，经电阻R2和VL2的限流，可为充电电池组提供约50mA的充电电流（电流会随充电电池组电压的建立有所下降）。充电时间可以按下面式子核算，但由于电路为恒压形式，又设置有限流电路，故没有过冲问题。充电时间＝电池标称安时数/充电电流如：500mAh电池，利用本充电装置充电（约50mA），按上式计算可知，充电时间需要10小时，考虑到电池充电后期，充电电流会略有下降，充电时间可稍微延长一些，比如12～14小时。二、实际应用电路在实际安装制作中，有些元器件是需要安装在外壳面板上，再用导线连接到电路板，如变压器，红、绿指示灯（VL1、VL2），电位器，保险，开关，输3出接线柱等8个元器件，所以，在图中将它们画成插座的形式。以下电路为实际应用电路，绘制原理图时按此图作。原理图中有24个元件，13个网络（N0001——N0013）。三、上机设计流程1、软件安装首先，安装原理图设计软件。打开protel文件夹下的PROTEL10.SCH文件夹，找到setup安装文件，双击文件进行原理图设计软件SchematicEditor的安装。其次，汉化SchematicEditor。打开protel文件夹下的protel中文补丁文件夹，将sch文件拷到安装目录下，替换原来的sch文件。（注：由于win7与该软件的兼容问题，会出现关闭软件后再打开部分菜单显示不正常的问题，可通过重启电脑暂时解决。若想彻底解决此问题，需安装XP虚拟机。）第三，安装PCB设计软件。打开protel文件夹下的PROTEL15.PCB文件夹，找到setup安装文件，双击文件进行PCB设计软件的安装。第四，汉化PCB设计软件。打开protel文件夹下的protel中文补丁文件夹，将pfw文件拷到安装目录下，替换原来的pfw文件。（注：由于win7与该软件的兼容问题，会出现关闭软件后再打开部分菜单显示不正常的问题，可通过重启电脑暂时解决。若想彻底解决此问题，需安装XP虚拟机。）第五，破解PCB设计软件。打开protel文件夹下的protel中文补丁文件夹，将crack文件拷到安装目录下，并运行。再次打开PCB设计软件，出现加入访问代码的窗口，点击加入访问代码，密码按照其规定格式输入：1111-1111，即完成破解。42、绘制电路原理图并形成正确的网络表文件（1）打开SchematicEditor（2）在库编辑窗口中选“增加/删除”添加库文件（在protel\元件库\sch目录下，一般情况在c:\PFWSCH下），若库文件已经存在则转入下步（3）选“文件”菜单点“新建文件”项，会出现绘图窗口（4）选“选项”菜单点“设置图纸……”项，在出现的图纸设置对话框“选项”中选图纸大小为A4（5）选“文件”菜单点“另存为……”选择目录并存储文件（注意：此目录将存储以后过程中形成的所有文件，所以建议自己建立文件夹或按老师指定的文件夹存储文件）（6）绘图：放置器件，调整器件位置，通过导线实现器件间的互联。绘图时若发现有画线锁定不住管脚的问题，请重新进入“步骤4”所述对话框，设置“栅格”中的“定位”及“可视”，一般全部设置为“5”可以解决问题。电气联线不能用错工具。（7）编辑器件的名称编号、型号参数，封装号。（8）选“文件”菜单点“建立网络表……”形成网络表文件（注意不要马上关闭文件，若文件已经关闭，需在存储文件目录下用记事本重新打开）。对照网络表文件与实习指导书上的电路图检验网络表。必须通过校验，否则不能进入以下步骤。3、绘制印制板图（1）打开ProtelforWindows1.5（2）选“文件”菜单点“新建PCB文件”项，出现绘图窗口（3）选“库编辑”菜单点“组件库管理……”，在出现窗口中点“增加”添加库文件（在protel.rar\元件库\pcb目录下，一般情况在c:\PFW下），若库文件已经存在则转入下步（4）选“网络表”菜单点“加载网络表……”，在出现的对话框中选先前形成的网络表，按“OK”会出现网络表调入情况说明，若网络表正确调入（“24＋1”个组件，“13”条网络，“39”条线）则进入下步，否则就必须形成报告检查错误（一般情况下，若网络表是经过校验的，有可能是库加载有误，请重新加载库文件或请老师指导）（5）摆放器件禁止布线层划定线路板有效区域（95mm×45mm）；铺开器件：点击“自动”“自动布局参数设置…”；选取线条或器件，对器件摆放位置进行调整；加散热器。（6）网络优化。点击“网络表”“优化网络表”“优化所有网络”。（7）自动布线设置和全自动布线点击“自动”“自动布线参数设置…”，线宽≧1mm。“自动”“自动布线”“进行全部网络的自动布线”。（8）一次布线不成功请调整器件及布线宽度，优化网络表，再次布线，直到布通为止。（9）器件标注文字大小和位置调整；5（10）文字标注：姓名和学号。参考：PCB板尺寸≥1mm线宽常用电子元件及其简易测量方法一、固定电阻器在电子产品中，固定电阻器是应用最多的电子元件之一。目前最常见的产品为：金属膜电阻器、碳膜电阻器、半导体保险电阻器以及线绕式电阻器等四种材料的产品。固定电阻器的参数通常有两个，一是最大消耗功率、二是阻值大小。在一般电路中，最大消耗功率为1/8W的碳膜电阻和1/4W的金属膜电阻是应用最多的，少部分电路也有应用1/16W的。其它功率的：如1/2W、1W、2W以上的电阻，在实际电路中的应用要少一些。固定电阻器的功率大小在产品上一般不标出，只需通过观察其外观体积的大小即可方便地判断出来。1、色环电阻的阻值表示方法固定电阻器的阻值通常用画在首部的色环来表示阻值。对碳膜电阻来说，第一环表示电阻值的第一位数字，第二环表示电阻值的第二位数字，第三环表示将前两环所表示的数字再乘以10的n次方，而画在尾部的第四环则用来表示误差(图1a)。金属膜电阻因精度较高而用五环表示，其中前面三环表示电阻值的数字，第四环用来表示倍率，而第五环则表示误差(图1b)。95.0mm45.0mm6图1电阻器的色环标注规定如下表颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银本(底)色对应数值0123456789±5%±10%±20%例：一金属膜电阻，其首环为黄色(即4)、二环为紫色(即7)、三环为红色(即2)，四环为红色(即乘以210)，五环为棕色，这样该电阻的阻值为k2.4747200104722，误差为%1。2、电阻器的质量好坏判断用万用表的欧姆档直接测量其阻值，在误差范围内为合格品，否则为不合格品。二、固定电容器固定电容器的种类比较多，常用的有瓷片电容、丙纶电容、金属膜纸介电容、云母电容和独石电容等等。其中独石电容体积小容量大且价格适中，因而应用较多；瓷片电容价格最低，但容量不容易做大；丙纶电容性能很稳定，但体积较大而价格也要高一些；金属膜纸介电容的最大优点是被击穿后有自修复能力，但体积也是最大的，目前虽有小量应用，但已属淘汰产品；云母电容的特点是高频特性好，但容量很难做到0.01μF以上，目前已很少生产。1、普通电容器的容量表示①容量在1000pF以下、1μF以上直接标示容量值；②容量在1000pF以上、1μF以下范围内，容量表示法有两种：一种是直接标示多少μF。如0.01μF、0.047μF、0.68μF等等。另一种是容量单位用PF，而容量值采用变形的指数形式来标示。如某电容上标示其容量为474，表示该电容的容量为FPFPF47.047000010474。2、电解电容器的极性电解电容器是有极性电容，因此，在接入电路中时，必须按极性接入且不能接反，否则、轻则影响电路正常工作，重则造成电解电容发热爆炸。电解电容器的引脚极性通常标示在外壳上，印有“-”符号所对应的引脚为负极，且在两根引出线中为较短的一根；“+”极通常不标示，而在两根引出线中为较长的一根。73、电容器的容量和质量简易判断a、用指针式万用电表的欧姆档进行测量：对10μF以下的电容器，万用表置KR10档；对10μF以上的电容器，万用表置KR1档。b、将万用表的两支表笔直接与电容器的两根引出线相接，这时，万用表的指针将向右偏转(电容器的容量越大，偏转角度越大)，偏转到最大的角度后再返回表盘的左边并逐渐回到零位；调换电容器的两根引出线再接入万用表的表笔，指针再度向右偏转更大的角度，然后又返回零位，……。符合这种情况的电容器，通常质量是好的。可以安装在电路板上。三、电位器电位器实际上是一个可调电阻器，通过调节其滑动端的位置来达到调节电阻值或分压值的目的。电位器的质量判别比较简单，用指针式万用表的欧姆档进行测量即可完成：a，首先根据电位器的总阻值将万用表的欧姆档置对应值，然后，将万用表两根表笔中的任一根接电位器中间的滑动端，另一根表笔接电位器另两个引出脚中的任一脚，然后边观察万用表的指针边调节电位器的转轴，质量好的电位器应能看到万用表的指针平滑地向一个方向偏转，质量差的电位器则在指针的偏转过程中有跳动现象；b、当电位器的指针偏转到最大阻值位置时所指示的电阻值应等于该电位器的标称阻值；c、保持接电位器中间的滑动端的那根表笔不黄变，将另一根表笔改接另一根引出脚，再重复上述过程进行测量，如整个现象与上述过程相同，则该电位器质量是好的，可接入电路使用。四、二极管二极管为有极性元件，在焊接入电路中时不允许反接，否则将造成电路故障！a、极性判断方法为：二极管外表面印有白色或黑色环的那一根引出线为负极。b、二极管质量的判断比较简单，用万用表的欧姆档直接判断即可：将万用表置KR10或KR1档，然后将二极管的正极和负极分别与万用表的黑笔和红笔相接，这是万用表指示一个约为3～5K欧的电阻值；将二极管反过来两联接，这时万用表应指示一个无穷大的值，符合这种情况，则该被测二极管质量是好的，可接入电路使用。五、三极管8三极管分为NPN型和PNP型两种极性的。其中9014为NPN型管，而9015为PNP型管。这两种极性的管子的外封装一模一样，其最大集电极电流CMI和最大集射反向电压0CEBV也相同，均为200mA