可调直流稳压电源论文.doc

可调直流稳压电源摘要：在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，小功率的稳压电源是由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成。本文应用变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压源。输出电压在1.5V-12V范围内连续可调，输出电流最大可达1A; 输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于3%，输出电阻小于0.1。由于本次设计能力有限，不能达到如此高的要求，所以只能简单的用于实验作为可调电源使用。直流稳压电源具有高准确度、精确度和高稳定性的特性，在研究单位、实验室作为可调电源或是生产线上作为产品寿命试验的固定电源，它是最好的选择，再则它具有完善的保护线路，更能满足使用者简单、方便的使用需求。Summary：In electronic circuits, usually required the dc voltage stability voltage power supply, small power manostat is by power transformer, rectifying circuit voltage circuit, filter circuits and four components. This paper applied transformer, rectifier diode, filter capacitance and integrated voltage source to design the dc voltage stabilizer. Output voltage in 12V range 1.5 V - continuously adjustable output current biggest can reach 1A; Output ripple voltage less than 5mV voltage coefficient is less than 3%, output resistance less than 0.1. Because of this design ability is limited, cannot achieve such a high demand, therefore can only simple used in experiment as adjustable power use. Dc voltage stabilizer with high accuracy, precision and high stability characteristics, research units, laboratory as adjustable power or line as a product of life test power source, it is fixed the best choice, moreover, it is the perfect protection circuit, which can better satisfy users simple, convenient use requirement. 关键词：电源变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器1引言近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千，直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备，常见的直流稳压电源，大都采用串联式反馈式稳压原理，通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄，使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图1所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 图1 直流稳压电源基本组成框图由稳压电路所要求的输入直流来选择合适的变压器，确定整流滤波的电路形式，选择满足要求的整流桥和滤波元件；由输出电压和输出电流确定稳压电路形式，计算各项极限参数来选择稳压电路器件；组装电路，总体调试。实现了同时输出1.5V电压，输出电流为2A。满足集成稳压电源的技术指标。直流电源输出电压和电流连续可调、稳压与稳流自动切换，输出电压从0伏起调，在额定输出电压范围内任意线性调节，限流保护点可任意设置。双路直流电源可独立输出，也可串联使用，串联时直流电源的从路输出电压跟踪主路输出电压，串联输出电压是额定值的2倍，并联输出时电流是额定值的2倍。该直流电源与开关电源相比，具有精度更高，纹波更小，无高频辐射干扰等特点，更具有适用场合广等优点。2基础理论2.1电源变压器 城市电网提供的一般为220V（或380V）/50HZ的正弦交流电，电源变压器的作用是将电网交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。如图2所示是各种变压器的符号。图2变压器符号2.2变压器部分参数介绍 1、电压比 初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即: 2、效率 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即: 变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。 3、额定电压 指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。 4、额定功率 额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。 5、调整率 变压器的调整率=（空载电压-满载电压）/满载电压。一般10W以下变压器的调整率在20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如3W的变压器的调整率为28%，使用功率为1.5W。2.3整流电路 桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。图3 整流电路2.4滤波电路滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。图4 滤波电路及其波形2.5稳压电路 稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。 随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。目前已能大量生产各种型号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小，可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活，价格低廉，被广泛应用于仪器，仪表及其它各种电子设备中，特别是三端集成稳压器。2.6电路原理图图5 整机电路3元器件选择 3.1输出电压调整3.2确定值由设计性能知：即：选：即：3.3 R1的选定（180250）1、LM317稳定工作要求的最小电流为：2、证明3、R1取值过小会使LM317的电流分流过多,导致IL下降 ，所以R1的下限取为180 图6 LM317电路3.4、集成电路1、LM317性能 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调整稳压器集成电路。 （1）输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A，典型线性调整率0.01%，典型负载调整率0.1%，80dB 纹波抑制比，输入输出电压差2V。 （2）使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 （3）内置有多种保护电路，如过载保护，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保护。 （4）通常不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 （5）另有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。2、W7800,W7900系列：三端集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V七个档次，输出电流最大可达1.5A(加散热片),同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A。W7900系列稳压器输出的是同规格的负极性电压。下图7(a)、(b)分别为W7800系列的外形和接线图： （a） (b)图7 W7800系列的外形和接线图4安装调试4.1 PCB板图图8 PCB版图4.2调试1、含义 在电路安装结束后,为实现电路指标而进行的“测量判断调整再测量”。即包括两个部分: 1)测试 2)调整2、调试前的直观检查电路安装完毕，通常不宜急于通电，先要认真检查一下。检查元、器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，相邻焊点有无短路,有无漏焊，二极管、三极管、集成电路和电解电容极性等是否连接有误。 通电观察:方法:”视,听,嗅,触”。 接通电源，观察有无异常现象： 有无冒烟； 有无异味；手摸元器件有无过热(烫手),特别是LM317散热板是否发烫。如果出现异常，应立即切断电源，待排除故障后才能再通电。3、由前向后测量 交流电压测量 交流电源电压220V10，变化范围(242V,198V)(均为有效值)。 变压器次级:是否为15V (有效值)。 如U215V,变压器有问题。 直流电压测量 注意：电压表表笔的极性。 a)整流滤波后的电压：约为18V左右? b)LM317的引脚2和引脚1之间电压UO= 1.25V? (若不等则LM317有问题)。 c)UO = 12V ，对电位器RP1、RP2进行调整，若不等于12V则LM317有问题。 d)调整范围: (1.5V-12V)； 调RP1=1.5K实现粗调，调 RP2=200实现细调。 e) 输出电流调整: 改变RL的值，RL= 120IO=100mA左右； RL=240 IO=50mA左右。4.4常见故障排除方法a、 故障：做电压源使用时自动跳到电流源（电流源指示灯亮）可能原因与排除方法： 可能原因：有短接排除方法：断开电路并检查是否有短路b、 做电压源用时，电压不能调节可能原因与排除方法：可能原因：电流调节旋钮左旋到底，此时做电流源排除方法：电流旋钮右旋到底c、受控启动后直流电源无输出可能原因：(1)T2原边VT3、VT4推动管损坏，R54电阻阻值变大；(2)半桥功率变换电路开关管VT1、VT2至少有一个开路；(3)防偏磁电容C8容量变小或开路。d、电源有输出，但开机不自检这主要是因为电源的PW-OK信号延迟时间不够或无输出造成的。开机后，用电压表测量PW-OK的输出端(电源插头的8脚)有无+5V。此时应检查比较器LM393是否损坏。如因延时不够，则应检查延时电路中的电阻R104和电容C60。e、电源负载能力差电源负载能力差主要表现为：电源在轻负载情况下，如只向系统板、软驱供电时，能正常工作，而在配上大硬盘、扩充其他设备时，往往电源工作就不正常。这种情况一般是功率变换电路的开关管VT1、VT2性能不好，滤波电容器C5、C6容量不足。5 主器件清单元件型号/规格数量变压器220/15V， 15W1整流桥2A1电解电容C11000uF/25V1三端可调稳压器LM3171涤纶电容C20.1uF/63V1金属膜电阻R1200,1/8W1电位器Rp11.5K,1/8W1电位器Rp2220,1/8W1电解电容C310uF/16V1电解电容C4100uF/16V1二