制作双路输出可调直流稳压的方案.doc

电子报/2008年/10 月/5 日/第 010 版 职业技能 基于 LM317/337 的双路输出可调直流稳压电源 为了配合无线音频转发系统的调试， 笔者特意制作了双路输出连续可调直流稳压电源,经过比较多种电源方案后,最终确定采用以LM317/337为核心的双电源方案,其电压连续可调,内置有多重保护电路。该电源内阻小,电压稳定,噪音极低,输出纹波小。虽然功率较小,但是用于给一般的电子小制作供电也足矣,况且其输出电压连续可调使用起来十分方便。本电源只需要正电源输出,但是也同时设计了负电源输出、以备用于以后的电子制作。 一、工作原理 本直流电源由电源、滤波、保护、稳压等四个基本模块组成,如图 1 框图所示,其电路如图 2所示。 1.电源变压器 采用降压变压器，将电网交流电压 220V变换成需要的交流电压。此交流电压经过整流后,可获得电子设备所需要的直流电压。 2.整流电路 利用单相桥式整流电路,把 50Hz 的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高、纹波电压较小,变压器的利用率高。本设计用桥堆 RS808 做全桥整流,最大电流可达 8A,配合本设计的大滤波电容,使得本电源的瞬时大电流的供电特性好、噪声小、反应速度快、输出纹波小。 3.滤波电路采用电容滤波电路,将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。本电路采用 4700F/50V的大电容C3、C4 使输出电压更加平滑,电源瞬间特性好,适合带感性负载，如电机的启动。C3、C4 各并联了一只 0.1F/63V 的 CBB 电容，滤去高频干扰,使输入到集成电路 L11、L12 的直流电尽可能的平滑和纯净。 4.稳压电路由 LM317 输出正电源,LM337 输出负电源。LM317 和 LM337 均使用了内部热过载,包含过流保护、热关断和安全工作区补偿等完善的保护电路,使得电源可以省去保险丝等易损耗器件。 调节电路:为适应不同应用场合的需要而将电压设置为可调。输出电压的计算 Uo=1.25(1+Rf/R),可调电阻选用精密可调电阻,保证输出电压的精确可调。如本文选用的 Rf 为 5k、R 为270的组合,可以分别对 1.25V24V-1.25V-24V之间实现连续可调。 5.保护电路 因为线性电源发热量较大，所以本电源中加了足够的散热器。 由于采用高性能的集成电路,从而简化了电路的结构,突出了电源变换问题中的关键部分。通过调试与检测,电路整体性能良好。本电源不仅可以单独使用,还可以置于其他电子设备中用作稳压或稳流源使用。 二、参数计算 1.LM317 与 LM337的选择 LM317/LM337 的电压输出范围是1.25V37V， 负载电流最大为 1.5A,仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。此外,它的线性调整率为 0.01 和负载调整率 0.1%也比标准的固定稳压器好。此外该器件内置过载保护电路、安全保护等多重保护功能。内阻小、电压稳定、噪音极低、输出纹波小(输出端最小仅用 100F),实际使用效果比 LM78、LM79等稳压模组好。 2.稳压电阻 R1、R2 的选择 要保证 317 在空载时能够稳定地工作,只要保证 Vo / (R1+R2 )1.5mA就可以了。 1.5mA为 317稳压块的最小稳定工作电流。我选择 R1、R3 分别为 5k和 270的固定电阻。改变 R1 的值可以调节输出电源值,输出电压计算公式如下: Vout=1.25(1+R2/R1)=1.25(1+R2/270) 3.二极管 1N4007 的选择 D5、D6 的作用是防止输入短路时,C5、C6 经集成电路放电;D7、D8 的作用是防止输出短路时，C9、C10 通过集成电路放电。D5、D8 和 D6、D7 的组合,防止输入短路时 C9、C10通过集成电路放电。 4.C9、C10 的选择 C9、C10 用于抑制纹波电压对电源调整的干扰,防止输出电压增大时纹波被放大。在 10V 应用中,10F电容在 120Hz 处改进纹波抑制约 15dB。 5.变压器及电容选择 考虑到平时使用的电源大多在 015V 之间，而且 LM317/LM337 的极限电压 37V,所以选用变压器的输出电压为18V,因为二极管 0.7V 的压降，则每一路输出为17.3。按照输出电流Io=1.5A， 则单路最大输出功率； Po=UoIo=17.3V1.5A=25.95W； 单路消耗的总功率为:Pi=UiIi=18V1.5A=27W(i=1,2);两路共消耗的功率为 P=2Pi=272=54W。考虑其效率设为 80%,则电源消耗的功率为 Pall=P/80%=54/80%=67.5W。 三、参数测试 1.稳压电源输出电压调整范围如表 1、表2 所示。 2.测量输出电阻 R(如表 3 所示). 保持稳压电源的的输入电压Ui=V,测出输出电压U01,输出电流I01,然后接上负载R2,测出输出电压 U02 和输出电流 I02,则输出电阻为: ？ 3.测量稳压系数。 用改变输入交流电压的方法,模拟 Ui 的变化,测出对应的输出直流电压的变化(如表