可调稳压直流电源课设

1、南昌航空大学科技学院课程设计报告课程 名称： 电子技 术课程 设计 设计题目:1.2512V直流可调稳压电源姓名 组员 班级 学号指导老师:日期：二零一三年十二月二十日目录摘要。设计目的 。 3设计任务及要求3o o o o o o o电路设计步骤ooooooooooooooooo o o o o o o1. 电路图设计方法。oooooooooooooooo2. 设计的电路图。ooooooooooooooooo四电路设计思路及原理。 51. 直流稳压电源设计思路。 52. 直流稳压电源原理。 。 61. 直流稳压电源。ooooooooooooo2. 整流电路。ooooooooooooo。83.

2、 滤波电路电容滤波电路。4. 可调稳压电路。 11五六器件选择及确定。 11器件清单oooooooo七ooooooooo制作与调试13八o o o o。 14 课程设计报告总结 。 14o o o o o o o摘要：随着现代科技的不断发展，各种各样的电气、电子设 备已经广泛的应用于日常工作、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求 日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出 了更高的要求。对电源的研究和开发已经成为新技术、新 设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。 本设计分别用 LM317 三端稳压芯片稳压电路， LM317 三端 稳压芯片

3、稳流电路和单相全波整流电路，电容滤波电路设 计直流稳压电源，。通过相关知识计算出各电路中各个器 件的参数，使电路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等各项指标。关键词：电源； LM317 三端稳压芯片稳压电路；滤波 电路；整流电路；一、设计目的1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌 握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设 计与调试能力。2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方 法。3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力 。二、设计任务及要求1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指 标要求： 输入 <AC) : U=220V,

4、 f=50HZ ; 输出直流电压：U0=1.25v - 12v; 输出电流： I0<=1A； 纹波电压： Up-p<30mV；2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参 数，画出实用原理电路图。3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需 仪器及元器件的规格、数量。三、电路设计步骤1.电路图设计方法 <1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成， 各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。<2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式<3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块 电路中元件的参数。<4）总电路图：连接各模块电路。<

5、5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各 项指标。<6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有 过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设 计一电压补偿电路可实现输出电压从1.25V 起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以 适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低 且组装方便、可靠性高。2、设计的电路图1N4001loi»1VolTn y OluFp 2 lOfiJ :Ui&丄lOknlOuFGND2200uF四、电路设计思路及原理1、直流稳压电源设计思路<1）电网供电电压交流220V（有效值>5

6、0Hz，要获得低压 流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所 需要交流电压。<2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大 < 即脉动大）。<3 ）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小 的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。<4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到 基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。2.直流稳压电源原理1、直流稳压电源直流稳压电源是一种将 220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四 个环节才能完成。直流稳压电源方框图/W團2直漩稳压电源的方框團其

7、中：<1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的 变比由变压器的副边电压确定。<2）整流电路：利用单向导电元件，把 50Hz的正弦交流电 变换成脉动的直流电<3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大 部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。<4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。2、整流电路<1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路 如图3所示。<2）工作原理设变压器副边电压u2=V2U2sin gtU2为有效值。在u2的正半周内

8、，二极管D1、D2导通，D3、D4截 止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正 负半周内部都有电流流过的负载电阻 RL,且方向是 一致的。如图4所示團4单相桥式整流电路简扇郦扱波形團在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导 电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的 平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大 反向电压为（U2是变压器副边电压有效值。3、滤波电路 电容滤波电路采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分 ，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波 、电感滤波和复式滤波等。在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个 电容量较大的电解电容C,则构

9、成了电容滤波电路， 如图5所示电路，因为滤波电容与负载并联，也称为 并联滤波电路。0刪團理相桥遵漩电容滤波电牆从图4可以看出，当u2为正半周时,电源u2通过导通的 二极管VD1、VD3向负载RL供电，并同时向电容C充 电将电能存储在电容里，女口 t1t2），输出电压uo=uc u2; uo达峰值后u2减小，当uou2寸，VD1、VD3提前截止，电容C通过RL放电，输出电压缓慢下 降如t2t3），因为放电时间常数较大，电容放电 速度很慢，当uC下降不多时u2已开始下一个上升周 期，当u2 uo时，电源u2又通过导通的VD2、VD4向 负载RL供电，同时再给电容C充电如t3t4），如此 周而复始。

10、电路进入稳态工作后，负载上得到如图中 实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动 直流虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。显然，放电时间常数RLC越大、输出电压越平 滑。若负载开路RL=« ），电容无放电回路，输出 电压将保持为u2的峰值不变。1）输出电压的估算 显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常 数t =RL（有关，T应远大于u2的周期T，分析及实验表明，当t =RLC 5） T /2时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即U8 1.2U22 ）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流， 要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足IFM > 2IV=IO

11、<3 ）在已知负载电阻 RL 的情况下，根据式子选择滤波电容C的容量，即C> <3- 5） T /2RL若容量偏小，输出电压 U0将下降，一般均选择大容量的电 解电容；电容的耐压应大于 u2的峰值，同时要考虑电网电 压波动的因素，留有足够的余量。电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的 场合。4、可调稳压电路 在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感 器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电 容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的 。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=（1.11.2>U2，直流输出电流：I2是变压器副边电

12、流的有效值），稳压电 路可选集成三端稳压器电路。五、器件的选择及确定1、根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。 因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器 ，可调式集成稳压器，常见主要有 CW317、CW337、LM31 7、LM337 。 317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.25V36V，最大输出电流 为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路， 具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的 可调电压稳压电源。 输出电压表达式为：Uo=U32（1+R2/R1>=1

13、.25（1+R2/R1>式中，1.25v是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通 过输出电压调节电位器 ， 一般使用精密电位器，与其并联 的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。输出电压可调范围：1.25V37V输出负载电流： 1.5A能满足设计要求 故选用LM317组成稳压电路。<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=3V Uomax=9V又/ Ui-Uoma泪（Ui -Uo>min Ui- Uoin<（U-Uo>max其中： <Ui-Uoin ）min=3V ， （U

14、i-Uo>max=40V 12V< Ui < 43V此范围中可任选 ： Ui=14V=Uo1 根据 Uo1=（1.1 1.2>U2可得变压的副边电压：2 ）确定变压器副边电流 I2Io1=lo 又副边电流 12=（1.5 2>101 取IO=IOmax=800mA 则I2=1.5*0.8A=1.2A 3 ）选择变压器的功率 变压器的输出功率： Po>I2U2=8W <3）选择整流电路中的二极管查手册选整流二极管 IN4001 ，其参数为：反向击穿电压 UB R=50V>17V 最大整流电流 IF=1A>0.4A<4）滤波电路中滤波电容

15、的选择滤波电容的大小可用下式求得。1）求 Ui:根据稳压电路的的稳压系数的定义：S= AU0/ Uf设计要求 A Uo< 15mV, SV< 0.003 Uo=1.25V37VUi=14V代入上式，则可求得 A Ui2 ）滤波电容 C设定 Io=Iomax=0.8A ， t=0.01S则可求得 C。电路中滤波电容承受的最高电压为 14V ，所以所选电容器的 耐压应大于 17V。注意： 因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感， 易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输 出端常 并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高 频干扰。六、器件清单器件规格数量变压器8w,12

16、v(输出 >1二极管IN40015电阻10Q1可调电阻器V3296W103)010k Q1/小电<100nj100)0.1 iF2大电容2200 H1LM317芯片1七、制作与调试1发现问题在把整个电路连接并焊好后，我们发现接上电源后电路输出端用万能表测不到电压。2、解决问题经过检查，电路连接正确。而通过在通电状态下， 用万能表测试输入端到输出端各焊点的电压时发现有一焊 点没有电压，因此我们判断该焊点可能是虚焊。断电后， 我们重新熔掉焊点再焊好。然后，插上电源用万能表测输 出端电压，可以发现当我们调节可调电阻器的阻值时，万 能表的读数随电阻增大而增大，且其最小值为1.25V。当万能

17、表读数为1.25V时，把电阻器的阻值调小不影响表上的读 数。可见，我们的设计成功实现了1.25V12V的可调直流稳压电源。八、课程设计报告总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模拟 电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题 ，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出 了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经 验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的 知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断 发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测 调试环节，本身就是在践行过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，

18、在设计中遇到了很多问 题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的 发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题 就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一 一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能 在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不 可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人 对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及 专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课， 给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时 ，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试； 熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如 何提高电路的性能等等，掌握了可调直流稳压电源构造及 原理。我认为，在这学期的实