MOS大功率可调稳压电源

河南机电高等专科学校综合实训报告

系部：电子通信工程系

专业：应用电子技术

班级：****

学生姓名：*******

学号：*******

2012年05月

实训任务书

1．时间：2012年5月2日～2012年5月25日

2. 实训单位：河南机电高等专科学校

3. 实训目的：熟悉电路板及电子产品的制作全过程

4. 实训任务：

①了解电路板图得来的方法，掌握电路板图的打印技巧；

②会使用热转印机将电路图转印到覆铜板上；

③掌握电路板的腐蚀过程及注意事项；

④会使用高速钻床给电路板打孔；

⑤认识电子元器件，熟悉常用元器件的特性；

⑥熟练掌握焊接方法和技巧，完成电路板的焊接；

⑦掌握电子产品通电调试的注意事项，会检修电子产品；

⑧作好实训笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决；

⑨联系自己专业知识，体会电子产品制作过程，总结自己的心得体会；

○10参考相关的书籍、资料，认真完成实训报告。

综合实训报告

前言

当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都离不开一个共同的电路——电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算机，所有电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。在电子电路中，都需要压稳定的直流电源供电，小功率稳压他是由电源变压器,整流,滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网 220v 的电压变为所需要的电压值,然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑的直流电压，但这样的电压还随电网电压波动,负载和温度的变化而变化。因而在整流,滤波电路之后还需接稳压电路，稳压电路的作用是当电网电压波动,负载和温度变化时,维持输出直流电压稳定。当负载要求功率较大,效率高时,常采用开关稳压电源。

实训报告:

一、实验名称

MOS大功率可调稳压电源

二、实验要求

1、利用TL431（精密电压基准）和IRF640（MOS管）设计一个大功率可调线

性稳压电源。

2、输入采用24V变压器，前级线圈接市电220V。

3、输出电压在DC2.5～24V之间可调，（最大电流6A，与变压器功率也有关

系。

4、对电路进行分析测试，完善电路的不足之处。

三、实验器材

1、实验仪器和工具

万用表、电烙铁、松香、焊锡、细纱布、锜子、剪刀、剥线钳。

波；C1、C2、D1、D2、R1构成倍压电路，为TL431（精密电压基准）提供工

作电压；场效应管IRF640作调整管；TL431、C4构成基准电压电路；三极管9013、R2构成限流保护电路；R4、RP1、 R3构成分压采样电路；C5是后级滤波电容。

稳压过程如下：当输出电压升高时，U O↑→U R(TL431)↑→U k(TL431)↓→R2-3(IRF640)↑→U2-3(IRF640)↑→U O↓;

限流保护过程如下：当电流大于6A时，U R2≥0.6V，此时9013导通，导

致调整管IRF640 漏极-源极短路，停止输出电压，从而起到限流保护的作用。

1、元器件参数简介

⑴ IRF640: N-MOS、200V、18A、125W、0.18?、G-D-S

⑵ TL431: 分流式可调精密电压基准源（内部含有一个2.5V的基准电压源），

输出电压2.5V～36V连续可调，工作电流范围宽达100mA，动态电阻

典型值为0．22欧。

下图中，输出电压V

o =2．5(R2十R3)V／R3 。注意：1mA<(V

IN

-V

OUT

)/R1<500mA

2、倍压电路原理

图1 半波整流电压电路

1）单被压电路

(a)负半周 (b)正半周

(1)负半周时，即A为负、B为正时，D1导通、D2截止，电源经D1向电容器C1充电，在理想情况下，此半周内，D1可看成短路，同时电容器C1充电到Vm，其电流路径及电容器C1的极性如上图(a)所示。

(2)正半周时，即A为正、B为负时，D1截止、D2导通，电源经C1、D1向C2充电，由于C1的Vm再加上双压器二次侧的Vm使c2充电至最高值2Vm，其电流路径及电容器C2的极性如上图(b)所示。

其实C2的电压并无法在一个半周内即充至2Vm，它必须在几周后才可渐渐趋近于2Vm，为了方便说明，底下电路说明亦做如此假设。如果半波倍压器被用于没有变压器的电源供应器时，我们必须将C1串联一电流限制电阻，以保护二极管不受电源刚开始充电涌流的损害。如果有一个负载并联在倍压器的输出出的话，如一般所预期地，在(输入处)负的半周内电容器C2上的电压会降低，然后在正的半周内再被充电到2Vm如下图所示。

图3 输出电压波形

所以电容器c2上的电压波形是由电容滤波器过滤后的半波讯号，故此倍压电路称为半波电压电路。正半周时，二极管D1所承受之最大的逆向电压为2Vm，负半波时，二极管D2所承受最大逆向电压值亦为2Vm，所以电路中应选择

PIV >2Vm的二极管。

2）全波倍压电路

图4 全波整流电压电路

(a)正半周 (b)负半周

图5 全波电压的工作原理

正半周时，D1导通，D2截止，电容器C1充电到Vm，其电流路径及电容C1的极性如上图(a)所示。

负半周时，D1截止，D2导通，电容器C2充电到Vm，其电流路径及电容C2的极性如上图(b)所示。

由于C1与C2串联，故输出直流电压，V0=Vm。如果没有自电路抽取负载电流的话，电容器C1及C2上的电压是2Vm。如果自电路抽取负载电流的话，电容器C1及C2上的电压是与由全波整流电路馈送的一个电容器上的电压同样的。不同之处是，实效电容为C1及C2的串联电容，这比C1及C2单独的都要小。这种较低的电容值将会使它的滤波作用不及单电容滤波电路的好。正半周时，二极管D2所受的最大逆向电压为2Vm，负半周时，二极管D1所承受的最大逆向电压为2Vm，所以电路中应选择PVI >2Vm的二极管。

3)三倍压电路

图6 三倍压电路图

(a)负半周 (b)正半周

图7 三倍压的工作原理

负半周时，D1、D3导通，D2截止，电容器C1及C3都充电到Vm，其电流路径及电容器的极性如上图(a)所示。

正半周时，D1、D3截止，D2导通，电容器C2充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图(b)所示。由于C2与C3串联。故输出直流电压V0=3m。正半周时，D1及D3所承受的最大逆向电压为2Vm，负半周时，二极管D2所承受的最大逆向电压为2Vm，所以电路中应选择PIV >2Vm的二极管。

4）N倍电压路

下图中的半波倍压电路的推广形式，它能产生输入峰值的的三倍或四倍的电压。根据线路接法的发式可看出，如果在接上额外的二极管与电容器将使输出电压变成基本峰值(Vm)的五、六、七、甚至更多倍。(即N倍)

。

N倍压电路的工作原理

负半周时，D1导通，其他二极管皆截止，电容器C1充电到Vm，其电流路径及电容器的极性如图(a)所示。

正半周时，D2导通，其他二极管皆截止，电容器C2充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图(b)所示。

负半周时，D3导通，其他二极管皆截止，电容器C3充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图(c)所示。

正半周时，D4导通，其他二极管皆截止，电容器C4充电到2Vm，其电流路径及电容器的极性如上图(d)所示。所以从变压器绕线的顶上量起的话，在输出处就可以得到Vm的奇数。

五、实验步骤与记录

1、用Proter 99 SE做出电路的PCB图并用激光打印机打印。（注意事项：

在做PCB时其元件的距离和孔的大小应与实际相符合。）

2、选择合适寸尺的电路板并进行热转印，转印机的温度应保持在110度左

右。（注意事项：再转印之前必须保证电路板的清洁可用细纱布打磨干

净。）

3、用油性笔补缺电路板上的断裂之处，由于油性笔易挥发，所以再不使用

时应立即盖上笔帽。

4、用腐蚀液（三氯化铁）进行腐蚀，浓度越高腐蚀越快，在腐蚀完后电路

板上一定要清洁干净。（注意事项：腐蚀液不易清洗，在腐蚀时一定要注意周围的清洁。）

5、用打孔机进行打孔，常用的打孔转头有直径0.8、1.0、1.2、3.0的，打

孔时用力不要过猛以免勋坏钻头和PCB板。注意孔的大小和人身安全。

6、打孔后用细纱布把电路板上的石墨打磨干净，然后用自制的松香水涂抹

与电路板上，防止电路板的氧化，在一是焊接时易于焊接。

松香水可由酒精%40（吸蚀）、松香%40（助焊）、三乙醇胺%6（提高光泽）、水氧酸%6（腐蚀驱除氧化）、松节油%4（软化松香）去配置，但

在实际中用松香和酒精1：1配置就行。

7、检查元器件的好坏后焊接在电路板上。

8、在焊好后检查元件的位置是否正确，焊盘是否脱焊、虚焊、铜箔是否有

断裂。

9、通电调试

1）接通电源，同时查看电源指示灯显示是否正常；

2）如果指示灯不亮，应立刻关闭电源并进行电路检查；

3）如果指示灯显示正常，检查输出电压是否正常：用数字万用表直流电压档合理量程检测输出电压；

4）若有电压输出，调整电位器，检查输出电压是否能够连续调整；

5）若有电压输出，但输出不可调，应立刻关闭电源进行电路检查；

6）若无电压输出，也应立刻关闭电源进行电路检查。

稳压电源当接负载1K和1.2K时，调节电位器所测得的数据如下表所示：

注意事项：

1）在焊接时应注意各元件的焊接位置，防止焊错造成不必要的勋失。

2）在通电调试时应注意个人安全。

六、实验结果

经过一个多星期的时间，功夫不负有心人，总算把稳压电源做好，所测得的各项数据与理论值基本相符。

七、存在的问题及解决方法

1、在实际中所测得的数据为什么跟理论值有偏差？

答：理论不代表实际，只是一个近似，在实际中应考虑各方面的原因如温度、电压、元件特性等带来的负面影响。

2、电路能否在原基础上进行改造使其功能更强大?

答：再原电路的基础上可以加一些附加电路。如电压指示电路、各项保护电路等使其功能更强大，使其使用起来更方便。但这就增加了各项技术指标，成本的加大，使其对电路的各项要求更加苛刻。

3、稳压电路为什么在实际应用时电压不是很稳定，输出电压波形不是很平滑？

答：因为在电路中应用到了倍压电路和元件技术的差异，使其电路达不到理想值，可以加大变压器功率，换掉倍压电路，加大电容（电容越大稳压效果越好）使其输出更为稳定。

八、实习心得

经过这次实习使我学会PCB板的制作过程以及电路的装配，提高了自己的焊接能力，加深了自己对电子专业的爱好，充分弥补了自己动手能力的不足，丰富了大学生活为自己以后的发展提供了平台。