12V_1A可调线性稳压电源设计

1、12V/1A可调线性稳压电源设计、电路图如图1,电路由变压器，整流桥以及 LM317稳压电源电路组成图1 LM317稳压电源电路原理图、工作原理决定LM317输出电压的是电阻R1,RP1的比值，假设RP1是一个固定电阻， 阻值为2K欧。因为输出端的电位高，电流经 R1, RP1流入接地点。LM317的 控制端消耗非常少的电流，可忽略不计。所以，控制端的电位是 I*RP1,又因为 LM317控制端和输出端接脚间的电位差为，所以输出电压 U。的电压是：Uout=+I*RP1接下来，计算lout与ADJ接脚间的电位差为，电阻R1,电流I是：R1。Uout=+I*RP1=+R1)*RP1=*(1+RP

2、1/R1)=结论：适当调整R1, RP1,可以改变输出电压。本次设计R1选取固定电阻为200欧，RP1选才12K欧姆电位器，使用户可 以调整电位器阻值的大小进而调整输出电压，输出电压在至之间。三、元器件选型1变压器:由于LM317是悬浮工作的，且设计时输出电压可调至12V,因此输入电压AC0 17V或者DC025V。因此变压器选择220V转15V的工频变压器。为保证 输出电流1A,因此该变压器的功率应大于15W,购买时根据实际情况选择功率 大于20W的变压器。2.整流二极管：ab图3-1可控整流电路的原理图如图3所示a图为单相电容滤波不可控整流电路的原理图，b图为工作波形图。空载：Ud 2U2

3、= 2 15重载：Ud 0.9U2 =1流过某个二极管的电流ivD Id /2 Ir/2=1a2二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压最大值：J2U2 21.21V。整流二极管最大反方向电压约为，一般选择二极管的反向电压为二极管所承 受反相电压峰值的2-3倍，因此选择市面常见的1N4002二极管。因为线性电源 的输入输出电流大小相等，所以流过二极管的电流的平均值为ivD Id/2 Ir/2a2选取二极管电流大小时通常选取二极管正向平均电流为实际电流的倍。 所以整流 二极管选择1A。考虑到安全裕量，整流二极管选择，反向电压 100V以上，电 流1A的整流二极管。设计选用1N4002。1N40

4、07二极管主要参数见表 3-1表3-1 1N4002主要参数反向重复峰值 电压直流阻断电压均方根值反向 电压最大平均正向整 流电流1000V1000V700V1A3 .保护二极管：VD1为保护二极管，在输出电压超过25V或高电容值(C4>25uF,C3>10uF) 时，二极管D1防止输入短路时C0经集成电路放电。VD2防止输出短路时电容 C3放电对集成电路放电。、VD1和VD2的组合防止输入短路时 C3通过集成电路放电。这两个二极管也选用1N4007。4 .调压电阻：R1选择市面常见的200欧姆电阻。RP1选择精密可调电阻3296W-1-202LF 为2k欧姆。因为有：Vout=+

5、I*RP1所以为了使输出在至12V之间可调，RP1选if¥2K欧姆大小电位器。由于电 流I=0.006A,所以R1电阻功率为，所以R1为200欧，2W电阻。5 .电容：C1:设计中要求输出电流为1A,滤波电容容量C1根据负载电流选用，根35据负载选择电容C: 3-2T RC , T为交流电源周期，此时Ud 1.2U2=。2T为交流电压周期，值为1/50。R为1=欧姆。所以有：O0.001F同时按经验数据为，负载电流为1A时，电容选用1000UF。因为电压为12V。 留出足够裕量C1选用2200uF/50V电容。C2:的无极电容，作为输入旁路电容减小对输入电源阻抗的敏感性。C3:在调节

6、端加滤波电容可阻止当输出电压增大时纹波被放大，采用10uF滤波电容可将纹波抑制80dB。C4:采用100uF电容作为输出电容消除过分振荡，改善负载效应起稳压作 用。6 .熔断器:查资料可得电子整流元件熔体额定电流x整流元件额定电流。额定电流 为1A。为留有足够裕量，选择3A/250V的熔断器。7 .散热片：相关参数注释：Rjc：管芯到管壳的热阻Rcs：器件与散热器之间的热阻Rsa：散热器将热量散到周围空间的热阻值Rja：总热阻值 Rja=Rjc+Rcs+RsaPD:半导体器件使用的耗散功率，W;Tj:最大允许结温Ta：环境温度要求 Rja(Tj-Ta) /PD最大允许的散热器到环境热阻Rsa

7、Tj Ta Pd Rjc RcsRcs与安装技术器件的封装有关 加导热油脂或导热垫Rcs为01r 0.2 C/W为留有裕量，变压器二次侧整流输出电压按 U 2计算可得：Ud 1.25 18V在负载最大时，芯片的损耗为 PD,其中耗损功率PD的计算公式为：PD= (VinVout) *Iout本电路中 Vin=18, Vout=, Iout=1。所以 PD=。对于LM317允许的最大工作结温我125度。假设该电品&工作在30度环境有:Rja(125-30) /Rja /W设计在安装是选用导热硅胶因此可以取 Rcs为0.2C/W,再根据数据手册提供的Rjc管芯到管壳的热阻，即可以计算出散热

8、器与空气之间的热阻所需要满足的条件。就可以通过散热器材料的热阻数据，查出散热器的表面积。如图 3-2为图3-2铝散热板的热阻铝散热板的热阻的数据。实际选用时还需要进行负载测试，以确定散热器的尺寸。/W。因为 Rja=Rjc+Rcs+Rsa,LM317 的 Rjc 为5c/W,Rcs为 0.2 C/W,Rja所以RsaK 05c ZWo查LM317数据手册，Rsa=70所以必须要装散热片，根据铝热散热板的热阻图可以算出要使Rsa<05cZW,则散热片面积约为103cm o实验一 输由电压与最大输由电流的测试测量电路输出电压与最大输出电流二、实验器材12V1A可调线性电源、万用表，负载 Rl

9、 14可调电阻。三、实验原理一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流I。要小于最大输出电流lomax, 取Io=0.9A,可算出负载电阻RL 13 ，工作时Rl上消耗的功率为 Pl = U。Io=12 0.9=10.8w。所以Rl取额定功率为20W,阻值大于20欧的电 位器。四、实验步骤1 .将Rl调至13 ,接入交流输入电流220V。测量此时输出电压U。2 .调小Rl,直到U。的值下降5%,测量流经Rl的电流。此时该电流为Iomax o3 .记录完lomax后，马上将Rl调至13 ,以减小稳压器功耗实验表格：输出电压U o输出电流I oRl 13u o为初值95%实验二稳压系数的测试计算出电

10、路稳压系数、实验器材12V1A可调线性电源、万用表、自耦变压器三、实验原理稳压系数计算公式:通过改变二次侧电压，同时测出输出电压来计算出稳压系数。四、实验步骤1 .测量变压器一次侧220V时电路输出电压U 0 °2 .测量变压器一次侧240V时电路输出电压Uo13.测量变压器一次侧200V时电路输出电压U02。3.用公式：Svo/220 Uo1 Uo2"1-算出Sv。Ui 240 200 UoUoUo1Uo2SvUo实验表格:附录DescriptionPart TypeDesignatorFootprintquantity整流二极管1N4002BD1BRIDGE4附表i器件

11、清单二极管1N4002VD11二极管1N4002VD21电位器3296W-1-202LFRP1VR21编程电阻200R/2WR11电解电容2200uF/50VC1.41瓷片电容104/25VC2CAP11电解电容10UF/50VC3.41电解电容100UF/50VC4.41变压器AC220V/15VT11芯片LM317U1TO-2201端子CON2UOUT1端子CON2AC2201熔喻3A/250VFUFUSE11散热片10W1导热硅脂15g1附表2 BOM表DescriptionPart TypeDesignatorFootprintquantity五套数 量购买 数量二极管1N4007VD1, VD2, BD163050电位器3296W-1-202LFRP1VR21510编程电阻200R/2WR11510电解电容2200uF