串聯(lián)穩(wěn)壓電源與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖及調(diào)試分析

通過(guò)輸入9V的交流電源接至橋式整流濾波電路后。經(jīng)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出電壓范圍為：5V—7V連續(xù)可調(diào)。輸出最大電流是1A。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓給雙穩(wěn)壓觸發(fā)電路供電，通過(guò)按鈕控制，觀(guān)察LED燈亮滅是否正常。

二、系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)工作原理分析

通過(guò)橋式整流電路的整流以及電容濾波將交流電變?yōu)檩^為平緩的直流電，然后在用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路保證輸出電壓的穩(wěn)定。最后用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)控制器控制LED的亮滅。

三、硬件電路設(shè)計(jì)

圖一

該電路的整體電路圖如圖一所示，交流電源接入后通過(guò)D1-D4形成的橋式整流電路變成脈動(dòng)的直流電，然后通過(guò)C1-C4四個(gè)電容的濾波電路將脈動(dòng)直流電變?yōu)檩^為平緩的直流電，再通過(guò)三極管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路將輸出電壓控制在設(shè)計(jì)所需要的5V-7V之間，接下來(lái)通過(guò)C5-C8 消除輸出端的紋波，確保輸出電壓更加穩(wěn)定，最后通過(guò)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)控制電路控制LED燈的亮滅。

圖二

將交流電源接入該電路后首先通過(guò)D1-D4形成的橋式整流電路，將交流電源變成脈動(dòng)的直流電。然后進(jìn)入C1-C4電容濾波電路，利用電容的充放電工作原理將脈動(dòng)的直流電變成較為平緩的直流電。該電路的電容濾波采用了四個(gè)電容并聯(lián)的形式，其原因是使大電容濾去較大紋波，而小電容的作用是濾去電源中的高次諧波成份。通過(guò)電容濾波后的電壓大致為。

圖三

由于該設(shè)計(jì)題目要求輸出電流最大值為1A而調(diào)整管最大的承受電壓就是它兩端最大的電壓差，也就是當(dāng)輸出電壓為最小值時(shí)的兩端電壓（因?yàn)闉V波后的電壓值是穩(wěn)定不變的），調(diào)整管最大所要承受的功率就是 而該設(shè)計(jì)用到的8050或者9014所允許承受最大的功率就是0.625W。于是便要采用三極管并聯(lián)模式增大調(diào)整管所承受的最大功率。根據(jù)計(jì)算，所以至少需要10個(gè)三極管并聯(lián)才能滿(mǎn)足需求，我這里采用了12個(gè)三極管并聯(lián)。但是需要注意的是在每個(gè)并聯(lián)三極管的發(fā)射極上必須串聯(lián)一個(gè)小電阻，讓發(fā)射極電阻上面因 Ie 流過(guò)產(chǎn)生的電壓，發(fā)揮負(fù)回授作用而有均流效果。

、。通過(guò)這兩個(gè)公式就可以算出取樣環(huán)節(jié)所需要的兩個(gè)電阻（該設(shè)計(jì)電位器的阻值是已經(jīng)確定不變的）。最終算得R3=2500Ω，R1=875Ω。

最后在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的后面并聯(lián)幾個(gè)C4-C8去耦電容，因?yàn)楫?dāng)電源輸出的電壓在受干擾或某些情況下有可能出現(xiàn)瞬間的高壓高于額定輸出電壓。為了防止這個(gè)脈沖電壓對(duì)后面的電路造成影響，所以要加去耦電容。

圖四

由于晶體三極管具有非線(xiàn)性，兩個(gè)三極管通電后瞬間肯定有一個(gè)先導(dǎo)通。假使現(xiàn)在為三極管Q14導(dǎo)通，由于三極管的飽和導(dǎo)通壓降很小，所以Q14的集電極（點(diǎn)A）便變成了低電位，LED1和限流電阻R20就接在了電源與地之間，LED1就亮。而由于Q14集電極(點(diǎn)A)是低電位，另一個(gè)三極管Q15的基極電壓(VC)不足以讓它的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，所以三極管Q15截止,LED2與R23以及R22串聯(lián)在輸出端兩端，但是由于電流過(guò)小，所以L(fǎng)ED2不會(huì)亮。當(dāng)按鍵S1按下去后就會(huì)使三極管Q14的基極(點(diǎn)B)與發(fā)射極（GND）相連接地，所以就會(huì)使得Q14截止，而這時(shí)三極管Q15就會(huì)導(dǎo)通，由于三極管的飽和導(dǎo)通壓降很小，所以Q15的集電極（點(diǎn)D）便變成了低電位，LED2和限流電阻R23就接在了電源與地之間，LED2就亮，由于三極管Q14截止,LED1與R20以及R21串聯(lián)在輸出端兩端，但是由于電流過(guò)小，所以L(fǎng)ED1不會(huì)亮。。這樣就實(shí)現(xiàn)了按鍵控制LED燈亮滅的雙穩(wěn)態(tài)電路。

五、仿真調(diào)試

首先搭建仿真圖（圖一），然后進(jìn)去仿真模式。首先我們應(yīng)該先測(cè)試輸入電壓是否為6V的交流電源，然后就是測(cè)濾波電容兩端電壓是否正常。接下來(lái)就是測(cè)試輸出電壓，調(diào)節(jié)電位器看看輸出電壓是否在5V-7V之間。若不是或者有一點(diǎn)偏差就應(yīng)該測(cè)出穩(wěn)壓二極管的電壓以及比較放大器的基極與發(fā)射極之間的電壓，然后重新計(jì)算取樣環(huán)節(jié)的兩個(gè)電阻阻值。最后按下按鍵S4或者按鍵S5看看是不是能夠控制對(duì)角的LED亮滅。

六、實(shí)物制作與測(cè)試

1. 檢測(cè)儀器

首先用萬(wàn)用表檢測(cè)電源的電壓是否正常，由于我們實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有交流變壓器所以我們就直接采用將11V直流電源接在濾波電容的兩端。

2. 檢測(cè)步驟

（1） 通電前檢測(cè)

通電前將萬(wàn)用表接在輸入電壓的兩端看看該電路是否短路。由于我的這次PCB板子的導(dǎo)線(xiàn)比較細(xì)所以我在通電前將每一條導(dǎo)線(xiàn)都檢測(cè)了一遍看看導(dǎo)線(xiàn)是否連通，是否有虛焊、漏焊等現(xiàn)象。

（2）通電調(diào)試

將直流電源通入濾波電容兩端后檢測(cè)輸入端的電壓是否正常，然后在調(diào)節(jié)電位器，將它調(diào)至最小或者最大，檢測(cè)輸出端的電壓是否能夠滿(mǎn)足要求。若滿(mǎn)足，則說(shuō)明濾波以及串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是正常的。然后輪流按下兩個(gè)按鍵看看燈是否能夠交錯(cuò)的亮滅，當(dāng)兩個(gè)按鍵同時(shí)按下時(shí)兩盞燈應(yīng)該同時(shí)滅。

若滿(mǎn)足以上所有的條件則說(shuō)明該電路的實(shí)物制作將全部完成。

3. 測(cè)試結(jié)果分析

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得知，無(wú)論輸入電壓怎么變，輸出電壓始終在5V左右到7V左右之間變動(dòng)。當(dāng)輸出電壓變化時(shí)，取樣電路將輸出電壓的一部分饋送回比較放大器和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)放大后去控制調(diào)整管的基極電流，自動(dòng)地調(diào)節(jié)調(diào)整管集—射極間的電壓，補(bǔ)償了輸入電壓的變化，從而維持輸出電壓基本不變。

七、總結(jié)與體會(huì)

本次實(shí)驗(yàn)我總共出現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：

• 調(diào)節(jié)電位器輸入電壓恒定不變；
  

解決方案：針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我首先檢測(cè)調(diào)整環(huán)節(jié)的三個(gè)電阻是否正常，首先發(fā)現(xiàn)了我將10K的電位器焊接成了100K的電位器。然后我將它改正了過(guò)來(lái)結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是不行，于是我就開(kāi)始檢測(cè)電路中是否有斷路、短路、虛焊等問(wèn)題。當(dāng)我排除完這些問(wèn)題后發(fā)現(xiàn)輸出電壓仍然穩(wěn)定不變。接下來(lái)我便開(kāi)始檢測(cè)電路，最后發(fā)現(xiàn)三極管的封裝是不對(duì)的，導(dǎo)致它的發(fā)射極與集電極相互接錯(cuò)了位置。我將它全部改了過(guò)來(lái)，電路就實(shí)現(xiàn)了功能。

• PCB的布局不太合理，走線(xiàn)打印出來(lái)過(guò)細(xì)；
  

解決方案：牢記下次繪圖時(shí)要合理分布，讓走線(xiàn)更加清晰、美觀(guān)；下次在繪圖時(shí)最好將規(guī)則設(shè)置走線(xiàn)的尺寸設(shè)置為1mm左右，這樣腐蝕出來(lái)的PCB板的走線(xiàn)既清晰又美觀(guān)。

• PCB板的焊盤(pán)過(guò)小，在焊接時(shí)工藝就比較差；
  

解決方案：這次我的電阻的封裝是直接采用了默認(rèn)的封裝，而且這次的PCB制作只是設(shè)計(jì)了走線(xiàn)的粗細(xì)與線(xiàn)間距的規(guī)則，沒(méi)有設(shè)置焊盤(pán)大小的規(guī)則，所以在腐蝕結(jié)束后就導(dǎo)致有些元器件的焊接比較困難。甚至有些要用管腳折到走線(xiàn)上焊接。下次在設(shè)計(jì)PCB時(shí)應(yīng)該設(shè)置好這些規(guī)則。

• 在PCB設(shè)計(jì)時(shí)將三極管與按鍵的封裝弄錯(cuò)了；
  

解決方案：當(dāng)時(shí)我在設(shè)計(jì)PCB時(shí)還特意的去看了三極管的封裝結(jié)果將實(shí)物的管腳的位置記錯(cuò)了，于是導(dǎo)致我的三極管的封裝全部都錯(cuò)了，最后要一個(gè)個(gè)拆下來(lái)重新焊接上去。按鍵也是一樣的道理，然后剪斷了按鍵的兩個(gè)管腳并且割了兩個(gè)走線(xiàn)才完成的。

但也是這些問(wèn)題讓我學(xué)習(xí)到了很多，只有不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題才能不斷進(jìn)步。這次我不單是發(fā)現(xiàn)了自己PCB繪制的問(wèn)題而且還加深了對(duì)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的理解，包括為什么濾波電容要在大電容后面在并聯(lián)小電容，以及對(duì)雙穩(wěn)態(tài)電路也了解了不少，學(xué)會(huì)了自己分析整個(gè)電路圖，并設(shè)計(jì)電路的參數(shù)。在剛開(kāi)始拿到項(xiàng)目時(shí)我大致知道怎么去設(shè)計(jì)，該分為那幾部分，于是我就上網(wǎng)查資料，建立仿真。就是這個(gè)項(xiàng)目我用的是Altium16所以有些功能就不太會(huì)用，說(shuō)到底還是不太是熟練軟件。在接下來(lái)的時(shí)候我會(huì)熟悉所需要的軟件，然后進(jìn)一步的充實(shí)自己。

原理圖

PCB圖

附錄2 實(shí)物正反面照片

正面照片

反面照片

完整的Word格式文檔51黑下載地址：

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)報(bào)告.doc (3.66 MB, 下載次數(shù): 9)