电子设计实验报告——充电器

实验课程名称 直流稳压电源及充电器 专 业 班 级 电信1403班 学 生 学 号

学 生 姓 名 凌志云 实验指导教师 黄光明

实验课程名称：电子设计1

一、 实验项目名称：ADS06-2型直流稳压电源及充电器设计

一般晶体管电路都需要直流电源，而且是稳定的电源，才能正

常工作，如收音机，电视机等。不管是用分立元件组成电路，还是用集成电路，其中都少不了放大信号的晶体管。为了保证晶体管能够保证放大信号，必须采用稳定的直流电源供电，稳定的直流电压可由干电池或蓄电池获得，但他们储蓄电量的能力有限，不能供应电器长时间工作。

稳定的直流电源可由交流电经过降压，然后经过稳压获得，这就是常见的稳压电源，他能供电器长时间工作。本课题主要设计一个连续可调稳压电路以及用这个电路对5号和7号电池进行充电，以实现其多功能化。

二、 实验目的和要求：

实验目的：

1. 学会直流稳压电源及充电器的设计方法和性能指标测试方法。 2. 培养实践技能以及分析和解决实际问题的能力。

实验要求：

1. 制作一个连续可调直流稳压电源及充电器，主要技术指标要求

（1） （2） （3）

输出电压：交流220V，直流3V，6V 最大输出电流：500mA

电池充电器：左通道（E1,E2）充电电流50～60MA(普通充电)；

右通道（E3,E4）充电电流110～130mA（快速充电）

2. 稳压电源和充电器可同时使用，但两者电流之和不能超过500mA

三、实验内容和原理：

1. 直流稳压电源设计思路

（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，

首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，

即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受

外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2. 直流稳压电源原理

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出6V、9V的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图。

直流稳压电源方框

其中：

（1）电源变压器：电源变压器的作用是将220v的交流电压变换为9v

提供整流滤波电路所需电压。整流电路由四个整

入交流电压进行整流。

的交变电压，以

流二极管按桥式整流方法连接对输

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉

动的直流电

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以

滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交

流电网电压和负载的变化而变化。

1）整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图所示。

1在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流IIfo12过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为是变压器副边电压有效值)。

2）滤波电路把经过桥式整流电路得到的直流电压的纹波滤去，但其输出电流电压不太稳定，内阻和纹波较大。C1、C2为滤波电容。如图所示

3）在设计中，由于滤波电路输出电压和电流不是太稳定，常利用电

I21.5~2容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点将电

Io12U2(U2

容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=～U2，直流输出电流： （I2是变压器副边电流的有效值。），稳压

电路可以采用复合管稳压电路。其组成框图如图所示

复合整流电保护电路比较放大取样电 基准电

具有放大环节的串联型晶体管稳压电路是由调整元件比较放大，基准电压和取样电路等几部分组成稳压电路原理图如图所示 VT1、VT2是复合管作为电压调整管，LED2为发光二极管同时又有稳压管的作用，提供基准电压，R3是它的限流电阻，它们在一起组成稳压电路。电阻R4/R5和R6组成分压器，其作用是把输出电压的变化量取出一部分，加到由VT3组成的放大器的输入端，所以叫做取样电路。VT3是比较放大管，R1是它的集电极负载电阻，也是VT2的基极偏置电阻，它将基极的取样电压与发射极的基准电压进行比较并将其差值进行放大。从VT3集电极输出的信号直接加到复合管VT1和VT2的基极。VT3输出电流控制电压调整管c、e极间等效电阻的大小。C1、C2、C3是滤波电容。C2、VT1、VT2、R1又组成有源电子滤波电路。

稳压电路的过程是这样的：当输出电压U0上升时，电路将发生如下变化：取样电路从输出电压中取样，使VT3基极电位Ub3上升，因稳压管LED2的作用使VT3发射极电位Ue3不变，则VT3发射结正反偏置电压Ube3上升，使VT3基极电流Ib3增加，VT3集电极电流Ic3增加，流过R1的电流I增大，R1上压降增大使复合管基极电位Ub1下降，使VT1发射结正向偏置电压Ube1下降，VT1基极电流Ib1下降，使VT1的c、e间等效电阻R增加，VT1的c、e极间电压Uce1增加，从而输出电压U0下降，达到稳压的目的。同理，当输出电压U0下降时，有下述变化过程

U0↓→ Ub3↓ →Ube3↓ →Ib3↓ →Ic3↓ →Ub1 ↑→Ube1 ↑→ Ib1↑ →R↑ →Uce1↓→U0↑

同样，当电网电压变化使输出电压U0变化时，稳压电路也有上述过程

U0↑→Ub3 ↑→ Uc3↓ →Ub1↓ →U0↓ 调节电路中S1的大小可以改变输出电压U0的大小 S1↑→Ub3 ↑→ Uc3↓→Ub1↓ →U0↓

当放大器的放大倍数越大时，输出 电压的稳定度就越高。

3．直流稳压电源充电器部分

从桥式整流电路输出的直流经过电阻R7后，在VT4集电极产生压降，对电池进行普充。快充部分原理与普充电路原理相同，但由于R9阻值比R7阻值小，而桥式整流电路输出电压一定，因此在快充电路产生的电流大。充电器原理图如图所示

4. 直流稳压电源及充电器设计总电路图如图所示

四、实验设备及元器件

万用表 示波器 交流毫伏表 二极管 三极管 变压器 电容 电阻 五、测试要求

1. 测试并记录电路中各环节的输出波形。

2. 测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。 3. 测量输出电阻R。

4. 测量稳压系数。用改变输入交流电压的方法，模拟Ui的变化，则可算

出稳压系数Sv。

5. 用毫伏表测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器观察，

记录波形。 六、数据记录

见测试表

七、焊接电路板及调试组装

1.焊接与安装

（1）清查元器件的数量与质量，对不合格的元件要及时更换。 （2）确定元器件的安装方式、安装高度，一般它由该元器件在电路中

的作用、印制板与外壳间的距离以及该器件两安装孔之间的距离所决定。

（3）进行引脚处理，即对器件的引脚弯曲成形并进行烫锡处理。成形

时不能从引脚根部弯曲，尽量把所有字符的器件面置于观察的位置，字符应从左到右（卧式），从上到下（直立式）。

（4）插装：根据元件位号对号插装，不可插错，对有极性的元器件，插孔时应特别小心。

（5）焊接：各焊点加热时间及用锡量要适当，对耐热性差的元器件应

使用辅助工具散热。防止虚焊、错焊，避免因拖锡造成短路。 （6）焊后处理：剪去多余引脚线，检查所有焊点，对缺陷进行修补，

必要时用无水酒精清洗印制板。

（7）盖后盖上螺钉：盖后盖前需要检查1）所有与面板孔嵌装的元件

是否正确到位；2）变压器是否座落在安装槽内；3）导线不可紧靠铁芯；4）是否有导线压住螺钉孔或散露在盖外。 2.测试与调整

总装完毕，按原理图及工艺要求检查整机安装情况，着重检查电源线、

变压器连线、输出连线及两块印制板的连线是否正确、可靠，连线与印制板相邻导线及焊点有无短路及其他缺陷。一切正常时用万用表欧姆档测得电源插头二引脚间的电阻大于500Ω以上，即可通电检测。

（1） 测试1）接通电源，绿色通电指示灯（LED1）亮；2)空载电压：

空载时测量通过十字插头输出的直流电压，其值应略高于额定电压；3）输出极性：拨动S2开关，输出极性应相应变化；4）负载能力：当负载电流在额定值150mA左右时，输出电压的误差小于±10%；5）过载保护：当负载电流增大到一定值时LED1绿色指示灯逐渐变亮，LED2逐渐变暗，同时输出电压下降。当电流增大到500mA左右时保护电路起作用，LED1亮，LED2灭。若负载电流减小则电路恢复正常；6）充电电流:充电通道内不装电池，置万用表于直流电流档，当正负表笔分别触及所测通道的正负极时（两节电池为一组），被测通道充电指示灯亮，所显示的电流值即为充电电流值。也可用仪器测量1、2、3的测试点。

（2） 调整：1）若稳压电源负载在150mA时，输出电压误差大于规定值

的±10%时，3伏档更换R4，6伏档更换R5，阻值增大电压升高，阻值减小电压降低；2）若要改变充电电流值，可更换R7（R9），阻值增大，充电电流减小。阻值减小，充电电流增大。

八、注意事项

1．注意所有与版面孔嵌装元件的高度与孔的配合（如发光二极管的

圆顶部应与面板孔相平，面板与拨动开关S1、S2是否灵活到位）； 2. VT1、VT2、VT3采用横装，焊接时引脚稍微留长一些； 3．由于空间不够，C1、C2、C3卧装，R4、R7、R9、R11直立装，其

他电阻元件一律卧装； 4．整流二极管全部卧装；

5．从变压器及印制板上焊出的引线长度应适当，导线剥头时不可伤及铜芯，多股芯线剥头后铜芯有松散现象，需捻紧以便烫锡，插孔，焊装；

6.为了便于焊接，可根据具体情况采用分类，分片焊装；

7.变压器次级导线以及负极板的连接线和电源输出插座的导线都应通过穿线孔焊在电路板上，负极电路板和电源输出电路板的导线也应通过穿线孔再焊在各自的电路板上；

8．测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏；

9．注意三极管的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接；

10. 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。

附 元件清单表

序名称 型号规格 位号 数量 序号 名称 型号规位数量 1 二极管 1N4001 2 三极管 9013 3 三极管 8050 4 三极管 8550 VD1-6 6支 18 负极弹簧片 VT1、3 2支 19 主线路板 VT2 4个 1块 1块 1块 1张 1张 1支 20 负极线路板 VT4、5 2支 21 电源插座 5 发光二极Φ3绿色 LED1、22 支 22 直流电源插座 Φ2、1 DC 1个 6 发光二极Φ3红色 LED3、42 支 23 功能指示不干2孔 7 电解电容470 μF/16VC1 8 电解电容22 μF/10V C2 9 电解电容100 μF/10VC3 10 电阻 1Ω、Ω 100Ω 1支 24 产品型号不干30×46 1支 25 电源插头线 1m 1支 26 十字插头输出 1根 1根 6根 R2、R9 各1支27 短导线 R4 10cm 11 电阻 12 电阻 13 电阻 14 电阻 330Ω、470R6、R5 各1支28 热塑套管 2cm 2根 1套 各1个

2粒 4粒 2粒 15Ω、24ΩR11 、R72 支 29 外壳上盖、下盖 560Ω 1KΩ R8、R102 支 30 透明盖、塑料腰 R1、R3 2支 31 自攻螺丝 T 1支 32 自攻螺丝 Φ×5 Φ×10 Φ3×6 15 变压器 220V， 16 直脚开关1 ×2、2×2S1 、S2 各1支33 自攻螺丝 17 正极片 九、实验心得

4个 34 装配说明 1份 学习模拟电路之后，理论分析会了，但是到了实际中要分析原理时就不会了，会分析原理，到实际来焊板子就又不一样了，动手实践之后，亲手做出了自己的充电器，心里还是很高兴的，因为初次进行电子器件的制作，期间遇到诸多困难，焊接工艺和测试方法上面都有不足，比如有些铜片掉了要飞线，焊锡过多很臃肿，还有测试内容不明白具体操作要求，都通过查阅资料，分析原理，询问学长学姐以及同学之间互相交流解决了。

学习到了很多焊接和测试方面的只是，积累了宝贵的经验，感谢老师和学长学姐们的指导。