串联集成稳压电源设计

1、模拟电子技术课程设计报告 题 目： 集成稳压电源设计 2011年 6月27日目 录1课程设计目的 12课程设计题目描述和要求 13课程设计方案选择及论证 13.1 设计方案的选定与说明 13.2论述方案的各部分工作原理 23.3相关的计算 64总结 8参考书目 91.课程设计目的课程设计是某门课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:1.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中

2、搜集)的能力；2.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；3.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；4.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。1. 课程设计题目描述和要求（1）课程设计题目为集成稳压电源设计，其中电源变压器只做理论设计，合理选择集成稳压器，合理设置保护电路，确定电路形式，选用合理的整流二极管和滤波电容，选择电源变压器，计算确定元件参数。（2）设计一个直流稳压电源，性能指标要求为：输出电压可调Uo = +3V+ 9V最大输出电流Io max =800mA纹波电压的有效值 稳压系数 3.课程设计方案

3、选择及论证3.1 设计方案的选定与说明 集成稳压电源按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器；按电路的结构形式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器；按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。但集成稳压器充分利用集成技术的优点，在线路结构和制造工艺上都采用很多基本的模拟集成电路方法。而且，集成稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点。电子设备工作时，一般都需要直流供电，这些直流电源大多采用把交流电转变为直流电的直流稳压电源。3.2论述方案的各部分工作原理直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。电网

4、供给的交流电压U1 (220V，50Hz)经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电流U2 ，然后有整流电路变换成方向不变，大小随时间变化的脉动电压U3 ，再用滤波器滤去其交流分量，就可以得到比较平直的直流电压UI 。这时的直流输出电压UI还会随交流电网电压的波动或负载的变动而而变化，所以在对直流供电较高的场合还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _（a） 稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）

5、 整流与稳压过程图1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程1电源变压器 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为： (31)其中：P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率副边功率效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。2整流和滤波电路常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图2（a）、（b）、（c）所示。 （a）全波整流滤波电路 （b）桥式整流滤波电路 （c）二倍压整流滤波电路图2 常用的整流

6、滤波电路 (a)电感滤波电路 （b）LC型滤波电路 (c)电容滤波电路图3 常用几种滤波电路在这个稳压电源中选用桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路选用电容滤波，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为： （32）在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： （33）流过每只二极管的平均电流为： （34）其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足： （35）其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。3稳压电路由于输入电压u1发生波

7、动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。（1）固定电压输出稳压器常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固

8、定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI - Uo 2V。稳压器的静态电流Io = 8mA。当Uo = 5 18V时，UI的最大值UImax= 35V；当Uo=18 24V时，UI的最大值UImax= 40V。如图4、图5。 1 CW78XX 3 CW78XX UI C1 2 CO UO 1 2 3 Ui 地 Uo 图4 CW78系列的引脚图及应用电路 CW79XX 1 2 3 UI C1 1 Co UO 2 3 CW7

9、9XX 地 Ui Uo 图5 CW79系列的引脚图及应用电路（2）可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2 37V，最大输出电流Iomax =1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：UI -Uo = 3 40V。如图6、图7。 3 CW317 2 CW317 1 R1 D5 1 2 3 UI C1 Co Uo RW C2arj Uo Ui 图6

10、CW317系列引脚图及应用电路其中：C1= 0.01F，C2 =10F，CO =1F， R1 =200，RW =3k，D5用IN4001 RW CW337 C2 UI C1 Co Uo 1 2 3 R1 D5 3 CW337 2 arj Uo UI 图7 CW337系列引脚图及应用电路其中：C1= 0.1F，C2 =10F，CO =1F， R1=200，RW =3k，D用IN4001此次设计,集成稳压器选用CW317，因为输出电压范围为：，最大输出电流Iomax为1.5A，符合指标要求。3.3相关的计算1） 集成稳压器用CW317，其输出电压范围为：，最大输出电流为1.5A。所确定的稳压电源电

11、路如图8所示。 D6 3 CW317 2 保险丝 D1 D4 1 C R1 D5 u1 D2 D3 C1 Co Uo 220V u2 C2 RW 图8 输出电压可调的稳压电源图8中，取C1 = 0.01F，C2 =10F，C0 = 1F，R1 = 200，RW = 2k，二极管用IN4001在图8电路中，和组成输出电压调节电路，输出电压 为 （36）取，流过的电流为。，则由，可求得：，故取为的精密线绕电位器。 2）选择电源变压器由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值，输入电压与输出电压差的最大值，故CW317的输入电压范围为： （37） 即 ， 取 变压器副边电流： ，取，因此，变压器副

12、边输出功率： 由于变压器的效率，所以变压器原边输入功率 （38）为留有余地，选用功率为的变压器。3）选用整流二极管和滤波电容由于：，。IN4001的反向击穿电压，额定工作电流，故整流二极管选用IN4001。根据 ，和公式 （39）可求得： 所以，滤波电容： （310）电容的耐压要大于，故滤波电容C取容量为，耐压为的电解电容。4.总结通过本次设计,让我更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标.也让我认识到在此次设计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获. 我们这次设计的这个直流稳压电源电路;采用了功率为的变压器、桥式整流滤波电路、集成稳压器选用CW317。为完成这次设计我查阅了很多资料和书籍，我发现查资料也是一门学问，要会查才能找到你所需的内容，同时也大量的浏览了网络资源，随着了解的深入对设计有了基本的思路。这个课程设计是我第一次的设计，给我带来了丰富的经验， 相信以后还会有很多，不过经过了这次，相信我以后设计出更好的课程设计，继续加油的！参考书目：1陈仲林 王靓 武玉升主编，模拟