毕业设计---跟踪式稳压电源.doc

1 毕业设计论文 0-15v 跟踪式稳压电源 系 别 电子信息工程系 专业名称 应用电子技术 班级名称 电子 073 学生姓名 xxx 学号 0701023333 指导教师 xxxx 职称 实验师 2 目录目录 摘要：摘要： .3 1 1 引言引言 .4 1.1 原理分析5 1.1.1 电路介绍.5 1.2 电路原理图5 1.3 方案论证7 1.4 电路框架图7 1.5 应用领域8 2 2 电路原理电路原理 .9 2.1 组成结构9 2.2 整流滤波稳压电路9 2.3 稳压电路10 2.4 调压电路11 2.5 差分放大器 ,+6.8v 辅助电源 .11 3 3 总电路的原理功能分析总电路的原理功能分析 .13 3.1 电路中各元器件功能13 3.2 总电路的原理分析14 4.4.参考文献参考文献 .15 5 5 结语结语 .16 3 摘要摘要： 跟踪式稳压电路是从 0 起调至15v 直流稳压电源。用 lm317 和 lm337 三 端可调集成稳压器，故内部有线电流、短路和热保护等完善功能。其独特之处： 仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节，具有线路简单、调节 方便、性能优良等特点。本电路由降压整流滤波电路、稳压器、调压电路、差 分放大器、6.8v 辅助电源组成。因此，该系统不仅功能强大，而且实用性强。 关键词：关键词： lm337 三端可调集成稳压器；整流滤波；6.8v 辅助电源；调压电路；差分放 大器；稳压器。 4 1 1 引言引言 在传统直流稳压电源中，控制部分按模拟信号来设计和工作的。在六、七 十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路的基础上的。但是，现在数字式 信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越 来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信 号的干扰（提高抗干扰能力） 、便于软件包调试以及容错等技术的植入。 本文采用 lm317 以及 lm337 两种芯片进行研究，起初在设计电路时采用 7805 稳压块， 7805 虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如 lm317，前者是固 定输出稳压 ic，后者是可调输出稳压 ic，最重要的是 7805 不允许 gnd 端悬空， 否则器件极易损坏。而 lm317 即使 adj 端悬空，各种保护功能仍然有效。两种 芯片的售价又相近，采用 lm317 才是更为合理的改进。 5 1.11.1 电路设计电路设计 1.1.11.1.1 电路介绍电路介绍 跟踪式稳压电路是从0起调至15v 的直流稳压电源。用 lm317 和 lm337 三端可调集成稳压器，故内部有限流、短路和热保护等完善功能。其独特之处： 仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节，具有线路简单、调节 方便、性能优良等特点。 1.21.2 电路框架图电路框架图 跟踪式稳压电源的电路框图如图 1-4-1 所示。 降压整流滤 波 +6.8v辅 助电压 差分 放大器 正输出 负输出 -6.8v辅 助电压 差分 放大器 稳压器 稳压器 调压电路 采样 图 1-2-1 跟踪式稳压电源的电路框图 1.31.3 方案论证方案论证 为设计 0-15v 跟踪式稳压电源，系统应具有差分放大器，稳压器，降压 整流滤波,6.8v 辅助电源和采样等单元。由于功能定为 0-15v 跟踪式稳压 电源，因此采用 lm317 和 lm337 三端可调集成稳压器。 lm317 和 lm337 三端可调集成稳压器，故内部有限流、短路和热保护等完 6 善功能。其独特之处：仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节， 具有线路简单、调节方便、性能优良等特点。 2 2 各模块电路设计各模块电路设计 2.12.1 组成结构组成结构 本电路由降压整流滤波电路、稳压器、调压电路、差分放大器、6.8v 辅 助电源组成。由于正负电路结构与原理相同所以在次不做重复。 2.22.2 降压整流滤波电路降压整流滤波电路 整流的任务是将正弦波变换成直流电压；滤波的任务是将全滤波性通过 rc 滤波网络以后变成更平坦的直流电压，减小脉动，提高整流的效果；稳压的任 务是要求输出恒定的直流电压，且要达到课题所提出的要求。整流滤波稳压电 路如图 2-1 所示。 图 2-1 整流滤波稳压电路图 t 是一个交直流转换器，它实现的动能是将 220v 交流电压转换成为 7 15.5v，1.5a 的直流变压器，这样就确保了电路的正常使用，由于交流电压过 大，会使得在小功率电路中电路中的元器件损坏。 vd1vd4 是由四个二极管组成的桥式整流电路，在摆放四个二极管的时候 要保持方向一致，不然任何其中一只因极性不正确会使得电路短路或者烧坏电 路元件。 c1 是一只 2200uf/25v 的电解电容，它在电路里起的作用是将整流之后的 电压进行滤波，使得输入电路的电压更接近于直流电压，获得上下对称的22v 直流电压。 2.32.3 正稳压电路正稳压电路 正稳压的作用是通过通常稳压二极管都是与串联电阻组合使用的，稳压二 极管是并联在输出两端。当输入电压高于稳压二极管的稳定（击穿）电压时， 稳压二极管有电流通过，加大了在串联电阻上的电压降，使输出电压不高于稳 压二极管的稳定（击穿）电压。稳压电路如图 2-3-1 所示。 图 2-3-1 稳压电路图 vd7 是二极管，作用是当有反向电压时，可以直接从 vd7 流过，防止电压 过大损坏稳压管 ic1，防止外接负载加大有电容放电，致使 ic1 与 ic3 输出端 损坏。 r3、r6、r7、rp1：构成稳压输出值调整电路； r1、r2:决定 vd5、vd6 稳压管的偏置电流； lm317 是可调节 3-端正电压稳压器，在输出电压范围为 1.2v 到 37v 时能够 提供超过 1.5a 的电流。此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输 出电压。此外还使用内部限流、热关断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断 保险丝。lm317 元件外形图如图 2-3-2 所示。 8 各管脚作用：1.调节端 2.vout 3.vin 图 2-3-2 lm317 元件外形图 2.42.4 负稳压电路电路负稳压电路电路 负稳压的作用是通过通常稳压二极管都是与串联电阻组合使用的，稳压二 极管是并联在输出两端。当输入电压高于稳压二极管的稳定（击穿）电压时， 稳压二极管有电流通过，加大了在串联电阻上的电压降，使输出电压不低于稳 压二极管的稳定（击穿）电压。稳压电路如图 2-3-2 所示。 2.42.4 调压电路调压电路 调压电路时通过调节电路中的电阻来改变，电路图如 2-4-1 所示。 图 2-4-1 调压电路图 9 rp1: 改变输出电压 2.52.5 差分放大器差分放大器 ,+6.8v,+6.8v 辅助电源辅助电源 分别接在运放 ic4 和运放 ic3 的 v+与 v-端，以保证 ic3、ic4 的工作电压 不超过极限范围。差分放大器及辅助电源如图 2-5-1 所示。 图 2-5-1 差分放大器及辅助电源图 1.31.3 系统整体电路图系统整体电路图 跟踪式稳压电源的电路原理图见图 1-2-1。 10 图 1-2-1 跟踪式稳压电源的电路原理图 11 3 3 总电路的原理功能分析总电路的原理功能分析 3.13.1 电路中各元器件功能电路中各元器件功能 t:把 220v 交流电压转换成 15.5v、1.5a 交流电压； vd1vd4:组成桥式整流电路； vd5:稳压二极管； vd6:稳压二极管； vd7: 当有反向电压时可以直接从 vd7 流过，防止电压过大损坏稳压器 ic1； vd7、vd8: 防止外接负载加大有电容放电，致使 ic1 与 ic3 输出端损坏； vd9、 vd10: 防止因某种原因 ic3 输出正饱和和 ic4 输出负饱和而将 ic1、ic2 调节端击穿，因 ic1 与 ic2 的调节端不允许流入反相电流； c1、c2: 将整流之后的电压进行滤波，使得输入电路的电压更接近于直流电压， 获得上下对称的22v 直流电压； c3、c4:用来消除大的瞬变电流相互间的影响； c5、c6:与 c1、c2 功能一样，只是输出的； c7、c8:与 c3、c4 功能一样，只是输出的； 12 r1、r2:决定 vd5、vd6 稳压管的偏置电流； r3、r6、r7、rp1 构成稳压输出值调整电路； r4:反相端输入电阻； r5:反馈电阻； r8:稳压器输入端电阻； r9、r10:反相端输入电阻； ic1:稳压器； ic2:稳压器； ic3:运放，接成差分输入； ic4:运放，接成反相输入； rp1: 改变输出电压； 3.23.2 总电路的原理分析总电路的原理分析 1.正输出电路由稳压器 ic1 及相关元器件组成，通常接在稳压器 ic1 的调 节上电位器另一端是接地的。假如 rp1 电阻调至 0 值，那么输出电压 vout=1.2v，即电路内部基准电压为 1.2v，同时在电阻 r3 上产生 10ma 恒流， 只要改变 rp1 的阻值即可改变输出电压。这里，将 rp1 接地端改接在运放 ic3 的输出端，并设法使 ic3 的输出电压为-1.2v，以抵消 ic1 的基准电压+1.2v， 这样便可实现从 0 起调，要实现上述目的也很简单，只要将运放 ic3 连成差分 放大器，进行减法运算即可。由图可知，同相输入端电压为 v1，而反相输入端 电压为 v2，因 r4=r5=r6=r7，故 ic3 的输出端电压 vo=r5/r4 （v1-v2）=- 1.2v，同理也可得出稳压器 ic1 的输出电压+vout5mar310mapr1- 1.2v。 2.负输出电路由稳压器 ic2 及相关元件组成，这里省去了 ic2 调节端上原 设置的电位器 rp3，改接在运放 ic4 的输出端，由 ic4 的输出电压控制调节端， 同样可以达到调节稳压器的输出电压目的。由于运放 ic4 接成增益为 1 的反相 放大器，其反相输入端连到正输出电路的稳压器输出端上，所以负输出稳压器 便产生极性相反幅度相等的稳压电压，即-vout=-r10r9（+vout），因 r9=r10，所以-voutvout，即负输出电压跟踪正输出电压。 3.电路中二极管 d7 与 d8 用以防止外接负载加大有电容放电，致使 ic1 与 ic3 输出端损坏；另外二极管 d9 与 d10 为防止因某种原因 ic3 输出正饱和和 13 ic4 输出负饱和而将 ic1 和 ic2 调节端击穿，因 ic1 与 ic2 的调节端不允许流 入反相电流。 4.4.参考文献参考文献 1.谢自美主编。电子线路设计、实验、测试。武汉：华中理工大学出版社， 1994。 2.孙义芳，庄慕华编。电子技术基础实验。北京：高等教育出版社，1992。 3.孟贵华主编。电子技术工艺基础。北京：电子工业出版社，1996 4.张璞，李庆常编著。电子技术课程设计。北京：北京理工大学出版社， 1994。 5.清华大学电子学教研组孙梅生等编。电子技术基础课程设计。北京：高等教 育出版社，1989。 6.张连春编著。收音机扩音机录音机和电视机用稳压电源的制作。北京：人民 邮电出版社，1995。 14 5 5 结结语语 本次论文通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，再加上指导老师指点，结 合生活中对遥控器的功能特性要求，设计出了这一套以模拟电子技术为核心技 术的 0-15v 跟踪式稳压电源，基本完成了课题的要求。 从开始接到论文题目到电路图的确立，再到论文文章的完成，每走一步对 我来说都是新的尝试与挑战。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。 当然在做的过程中也遇到过很多的麻烦，一些没有接触过的元件，它们的封装 需要自己去书籍、网上搜索，在更新的时候会有一些错误，自己很难改正，只 得求助老师，最后得以解决。 这次毕业设计使我开始了自主的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让 自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一 次改进都是我学习的收获。各种系统的适用条件，各种程序的选用标准，各种 元件的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老 师的沟通交流更使我对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。课题设计 过程中我不怕失败，在失败中总结经验，为成功积累素材；学着自我超越，敢 于尝试，在尝试中进步，这对我能力的提高大有好处。每一次老师交代的任务， 每一个任务都是一个锻炼的机会和成长的过程，我在规定的时间尽善尽美的完 成，把自己的能力发挥到最大限度。这些本是我工作后才会意识到的问题，通 过这次毕业设计