可调集成直流稳压电源课程设计报告解读

1、:划#1丄寧暁模拟电子技术课程设计说明书可调直流稳压电源院、 部:电气与信息工程学院学生姓名： 何国前指导教师： 贾雅琼职称讲师专业：自动化班级：自本1001班完成时间：2012. 6. 3摘要直流稳压电源一般由电源变压器， 整流滤波电路及稳压电路所组成。 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。 本设计主要采用直 流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将 220V 交流电， 变为稳定的直流电，并实现电压可在 3-9V 可调。 关键词：直流；稳压；变压ABSTRACTDC powe

2、r supply is generally composed of a transformer, a rectifying filter circuit and a voltage stabilizing circuit. Transformer to power AC voltage into a needed for low voltage AC. A rectifier converts the alternating current to direct current. Through the filter, regulator then unstable DC voltage int

3、o a stable DC voltage output. This design mainly adopts DC constitute the integrated voltage stabilizing circuit, through the transformer, rectifier, filter, regulator of 220V alternating current, change into the stable direct current, and realizes the voltage can be 3-9V adjustable.Key words: DC vo

4、ltage; voltage;transformer9 1011 11.12 1213八 结论与心得15目录绪论1二 设计要求 22.1设计一集成稳压电路要求 22.2通过设计集成直流稳压电源，要求掌握 2三 实验原理及设计方案 33.1直流稳压电源的基本原理 33.2设计方案选择 4四 单元电路设计与参数计算 64.1 集成三端稳压器 64.2选择电源变压器 64.3选择整流电路中的二极管 74.4滤波电路中滤波电容的选择 7五 总原理图及元器件清单 95.1总原理图95.2 PCB 图5.3元件清单六 安装与调试 6.1安装与调试七 性能测试与分析 7.1. 输出电压与最大输出电流的测试7

5、.2稳压系数的测量致谢 16参考文献 17绪论在本学期开设的模拟电子技术基础第十章中，我们学习了直流稳压电源，通过学习我们了解到，在电子线路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。 小功率稳压电源是由（图1-1）电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。Am电源稳压申骼电路图i-i集成直流稳压电源结构图其中，交流电网220V的电压通过电源变压器将变为我们需要的电压值，然 后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。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波，从而得到平滑的直流电压。但这样的 电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电 路之后，

6、还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。此次集成直流电源的课程设计，要求输出电压可调：Uo二，3V 电压,最大输出电流：Io max = 800mA，输出电压变化量：厶Uo叮5mV，稳压系数：Sv E 0.003。全部过程（从构思设计到实物制作及性能调试） 都将由我们自行完成，这就 需要我们不仅熟悉了解课本上的知识，还要学会将理论知识应用到我们的实践 中，并学会利用书籍资料来帮助自己。因此，动手参与设计直流稳压电源能巩固、 深化和扩展学生的理论知识与初 步的专业技能，为以后的专业学习打下坚实的基础。除此之外，通过课程设计， 使学生在理论计算、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力

7、 得到训练和提高。通过此次课程设计，培养学生综合运用所学知识分析和解决工 程实际问题的能力，培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃 认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。二设计要求1设计一集成稳压电路要求：（1）输出电压可调：Uo3V 9V（2）最大输出电流：Io max二800mA（3）输出电压变化量：AUo 15mV稳压系数：Sv乞0.0032通过设计集成直流稳压电源，要求掌握：（1）选择适当方案设计电路（2 ）计算电源变压器的效率和功率（3）选择整流二极管及计算滤波电容（4）安装调试与测量电路性能三实验原理及设计方案1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源是一种将220

8、V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置, 它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤 波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：(a)稳压电源的组戚框图.0W整流与稳压过程“图3-1直流稳压电源框图及各级输出波形其中：(1) 电源变压器：是降压变压器，它的作用是将 220V勺交流电压变换成整流 滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器的变比由变压器的副边按确定， 变压器副 边与原边的功率比为P2/P仁n,式中n是变压器的效率。(2) 整流电路：利用单向导电元件，将50HZ勺正弦交流电变换成脉动的直流 电。图3-2整流电路(3) 滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分

9、大部分滤除。滤波电 路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。选用桥式整流滤波。图3-3桥式整流滤波o乏3t4图3-4 滤波后波形图(4) 稳压电路：稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变 化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的 压降来达到稳定输出电压的目的。2 设计方案选择：(1)方案一：采用7805三端稳压器电源：固定式三端稳压电源（7805）是由输出脚Vo,输入脚Vi和接地脚GND组成, 它的稳压值为+5V,它属于CW78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤 波，输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路的稳定性也比较好，

10、只是 采用的电容必须要漏电流要小的钽电容，如果采用电解电容，则电容量要比其它的 数值要增加10倍,但是它不可以调整输出的直流电源；所以此方案不易采用.（2）方案二：采用LM317可调式三端稳压器电源：LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压 .不过它只能 连续可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻（R）和一个可 变电位器（RP）组成电压输出调节电路，输出电压为：Vo=1.25（1+RP/R）.由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好，所以此此方案可选，此电源就选用了 LM317三端稳压电源，也就是方案二.四单元电路设计与参数计算1集成三端稳

11、压器LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。调整端使用滤波电容 能得到比标准三端稳压高得多的纹波抑制比。可调整输出电压低到1.25V，保证1.5A输出电流，过流、过热保护。LM317特性参数：可调范围为1.25V-37V最大输出点流为1.5A输入与输出工作压差为U二Ui Uo : 3V-40V。输出表达式为：Uo = (1 R3)* U REFR2其中，Uref是集成稳压器件的输出电压，为1.25V。如图所示，改变R2的值，Uo的值即可改变。当R2短路时，Uo最小，为Uref即1.25V；当R2大于零时，Uo都大于Uref，最大可达37V,如右图所示。图4-1 LM317特性参数确

12、定图2. 选择电源变压器1 )确定副边电压U2:根据性能指标要求：Uomin二Uo max = 9V又 Ui -Uo max - （Ui -Uo） min （4-1）Ui -Uo min 乞（Ui -Uo）max （4-2）其中：（Ui -Uo max）min =3V（4-3）（Ui -Uo min） max 二 40V.12V 100CM ,1.5A1也可用1N4001C1电容2200uF1C2电容10 nF1C3电容1CuF1C4电容1uF1D2D3二极管1N40011R1电阻1KQ1R2电阻1.4KQ1R3电位器4.8K01U二端稳压器LM317可调范围1.2537V1六安装与调试先将所

13、设计的电路图在 Multisim上进行仿真，仿真达到设计所需要求后，再 在Protel上画出所设计的电路图，画出 PCB图，再按PCB图制作好电路板。安 装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装 上电容。安装时要注意，二极管和电容的极性不要接反。检查无误后，才将电源 变压器与整流滤波电路连接，通电后，用万用表检查整流后输出LM317输入端电压Ui的极性，检测无误后接通电源，调节R3的值，若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行各项指标的测试。-JMli图6-1电位器R3取最小时，Uo=8.932VN164BI2C2 - tOM=.

14、伽FC3.站 1 ；:T-ft图6-2电位器R3滑到最大时，Uo=3.068V电位器在0到4.8K之间，输出电压连续可调：约为 3V9V。七性能测试与分析1输出电压与最大输出电流的测试测试电路如图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流Io要小于最大输出电流lomax，取lo=0.7A，可算出RL =12门,工作时RL上消耗的功率 为PL =Uolo =9x：0.7=6.3W 故Rl取额定功率为10W，阻值为200的电位器。测试时，先将Rl =15门，交流输入电压为220V，用数字电压测量的电压指示Uo。然后慢慢调小Rl，直到Uo的值下降5%。此时流经Rl的电流就是I记下lomax后，要

15、马上调大Rl的值，以减小稳压器的功耗Uo 下降 5%时（8.52V），Io=0.69A图7-1 RL=15欧姆时测试图2稳压系数的测量在Ui=220V时，测出稳压电源的输出电压 Uo,然后调节自耦变压器是输入电压Ui=198V,测出稳压电源的输出电压 Uo2。则稳压系数为:Sv 丄Uo UoUi220 Uo1-Uo2x269 -184 Uo(7-1)SV2 6。1Uo2Uo(7-2)因为在调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):5=200V, Uo=8.807VU1=220V, Uo=8.932VU1=236V, Uo=8.793V图 7-2 U1=200V,

16、 Uo=8.807V图 7-3 U1=220V, Uo=8.932V表8-1设计要求测试结果误差分析Uo=+3V+9V3.068V8.932V0.76%lomax=800mA621.313mASv兰3汉10；0.001590X1-5M2.C1I伽F-1BH62 :U1：: LM317AHM2L1Ay:24WE图 7-4 U1=236V,所以，稳压系数：Ui=8.793VS =2.68.807 -8.7938.807-0.001590(7-3)八 结论与心得经过学习与实践，我还是把我的课程设计报告完成了。通过这一次的学习与实践，让 我对模电知识更近一步的了解， 对模电课程中直流稳压电源这一章所涉及的部分元件有了一 定的认识；掌握了选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源， 学会了用 multisim 仿真软件对直流稳压电源进行调试及各部件主要技术指标的测试。本次课程设计，培养了我运用互联网