直流稳压电源09.05.25A.pps

直流稳压电源09.05.25A.pps

《直流稳压电源09.05.25A.pps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压电源09.05.25A.pps（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20多路输出直流稳压电源的设计多路输出直流稳压电源的设计学习目标：

学会用集成稳压器或运算放大器构成直流稳压电源，掌握线性稳压电源的工程设计方法；学会用EDA软件（Proteus）仿真稳压电源的工作状态；掌握稳压电源的安装、实验调试方法；研究提供电源质量指标的技术方案。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20一、设计任务与要求一、设计任务与要求设计由集成稳压器或运算放大器构成的单路输入多路输出直流稳压电源；用Proteus软件绘制电原理图，并对所设计的电路进行仿真；实验测试电路的性能指标。

1.给定条件及具体要求.输入交流电压:

U=18V10%（单路）.输出直流电压:

Uo1=15V,Uo2=1.55V（连续可调）Uo3=-6V,其中Uo1独立输出，Uo2和Uo3共地输出。

.输出电流:

Io1=500mA,Io2=100mA,Io3=-100mA.主要元器件：

三端稳压器7815、7812、LM317，运算放大器LM324（单电源、四运放），UA741（双电源、单运放）。

大功率三极管;TIP41C（NON）,TIP42（PNP）,负载电阻：

100/1W。

2.性能指标：

.稳压系数：

Su=（Uo/Uo）/（UI/UI）0.05.具有电流过载保护。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20二、课题分析及设计思路二、课题分析及设计思路该课题的特点是只有一路交流输入，通过整流滤波后利用集成稳压该课题的特点是只有一路交流输入，通过整流滤波后利用集成稳压器可获得单路电压输出。

其方案可直接用三端稳压器器可获得单路电压输出。

其方案可直接用三端稳压器78157815如图如图11，也可，也可以用以用78127812、LM317LM317实现可调输出如图实现可调输出如图22所示。

所示。

对于图对于图22，其输出电压为，其输出电压为Uo=U32（1+R2/R1）Uo=U32（1+R2/R1）课题要求课题要求Uo2Uo2和和Uo3Uo3共地输出，通常只须将两电源串联即可，如图共地输出，通常只须将两电源串联即可，如图33所示。

但用三端稳压器构成的电源不能直接这样应用，因为它需要两路输所示。

但用三端稳压器构成的电源不能直接这样应用，因为它需要两路输入的交流电源。

图入的交流电源。

图44是用三端稳压器构成的正负电源方案。

是用三端稳压器构成的正负电源方案。

由于课题给定一路交流输入，当负载接入（或不同），其电源要流经由于课题给定一路交流输入，当负载接入（或不同），其电源要流经稳压器基准回路，从而使输出电压不稳。

解决问题的关键要将负载地与稳稳压器基准回路，从而使输出电压不稳。

解决问题的关键要将负载地与稳压器的地分离，并为各负载提供电流通路。

电位分离技术可利用集成运放压器的地分离，并为各负载提供电流通路。

电位分离技术可利用集成运放的虚短特性，将其接成电压跟随器即可。

但由于运放输出电流有限，需要的虚短特性，将其接成电压跟随器即可。

但由于运放输出电流有限，需要加电流扩展电路，图加电流扩展电路，图55是实现该思路的一种方案。

是实现该思路的一种方案。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20在图4的基础上，用6V稳压二极管代替7905后可作为图5的基准源（见图6）。

但其电压稳定性还将受可调电源的影响。

为了使输出电压有更好的稳压性能，可将Uo2和Uo3的基准分离，稳压管采用恒流供电，如图7所示。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20三、单元电路设计及元器件选择三、单元电路设计及元器件选择1.AC/DC变换器设计AC/DC变换器是将交流220V电压经变压器降压为所需的低压U2，再经整流、滤波后成为稳压器的直流输入电压。

电路如图8所示。

图中输出直流电压UI与交流电压U2的有效值U2之间的关系为UI=（1.1-1.2）U2。

电源变压器通常根据副边输出功率P2来选择，一般通过选取U2UImin/1.1，I2Iomax来确定。

整流二极管应根据其反向击穿电压URMU2m，平均电流IFIomax来选择。

滤波电容可由下式估算：

C=Ict/UI式中，t为电容C的放电时间（t=T/2=0.01s），Ic为电容C放电电流，可取Ic=Iomax，滤波电容C的耐压值应大于U2m。

UI为稳压器输入端的变化量，可由稳压系数Su求得：

UI=UoUI/UoSu多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20

（1）选电源变压器对于LM317：

Vomax+（Vi-Vo）minViVomin+（Vi-Vo）max6V+3VVi3V+40V，9VVi43V副边电压V2Vimin/1.1=9/1.1V，取V2=9V，副边电流I2Iomax，取I2=1A，则变压器副边输出功率P2I2V2=9W，查表可得变压器的效率=0.6则原边输入功率P1P2/=15W。

对于78、79系列：

15+（35）VVi15V+35V副边电压V2Vimin/1.1=18/1.1V，取V2=17V，副边电流I2Iomax，取I2=1A，则变压器副边输出功率P2I2*V2=17W，查表可得变压器的效率=0.7P1P2/=24W综上两路考虑，为留有余地，选功率为30W的电源变压器多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20

（2）滤波电容的选择滤波电容C可由纹波电压VOP-P和稳压系数SV确定已知VO=15V，Vi=18V，VOP-P=5mV，SV510，由式Sv=（Vo/Vo）/（Vi/Vi）Vi=VoppVi/VoSv=1.2V得电容C=Ict/Vi=833uF取C=1000uFt为电容C的放电时间，t=T/2=0.05S为电容C的放电电流，可取滤波电容的耐压值应大于同理对于317，C=1333uF，可取1000uF与470uF并联耐压值大于2V2=91.414=12.75V4.选择整流二极管及滤波电容整流二极管D选1N4001或1N4002其极限参数为:

VRM50V，IF=1A满足VRM2V2IFIomax的条件如果负载变动频繁，在7815输出也可接-10100的电解容多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.202.DC/DC变换器（稳压电路）设计一般稳压电路通常选用三端集成稳压器，常用的产品有固定正电压输出78XX系列，负电压输出79XX系列；输出连续可调的有LM317（正）、LM337（负）系列。

应用该类稳压器时，其输入UI与输出电压Uo之间的压差不低于35V。

LM317、LM337的最小输出电压U32=1.25V，R1中的电流一般为510mA，R1的取值可取120240。

其封装见图9.若采用图7和图5实现正负电源时，LM317的输入电压应大于Uo2+Uo3+3=5+6+3=14V,集成运放应选用单电源运放如LM324,6V基准电源可采用温度特性好的稳压管，恒流源的设计要使Uo2在整个调节范围内，其电流保持不变，因此利用+15V稳压器的输出作为恒流管的偏置和电源。

在图7中，设恒流源的电流Ic=Iw，则Uo2的最大调节范围为Uo2=IwR2=Uo2-1.25选定稳压管工作电流Iw后就可以确定R2的值。

而Iw可由偏置电阻R3设定。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20在图5中，Q3、Q4和RI构成限流保护电路。

取样电阻RI可由Ube/1.2Iomax=R来确定。

可取Ube=0.5V作为限流保护电路的初始值。

功放管Q1、Q2的选择按照功率放大器的设计原则进行。

即功放管的最大功率PCM0.2Pom，最大电流ICMIomax。

管子的选择应使运放有足够的驱动能力。

即Iomax/Ioh，式中Ioh为运放的额定输出电流。

本课题给定的功放管TIP41C（NPN）、TIP42C（PNP），其相关参数如下：

30，ICM=6A,PCM=2W（如加散热片PCM=65W）,VCEO=100V。

功率放大器的偏置电阻R3的选择对电源的稳定性有重要影响，当Uo2在最低电压输出，且为RL2提供最大电流Iomax时，R3的电压为UR3=Uo2min-Ube-URI=1.5-0.7-0.5=0.3V,因此，R3的选择应有足够的电流保证Q1的驱动和D2的正常偏置，即：

R3UR3min/（IB3+ID2）;但在Uo2max最大时，ID2将过大。

为保证ID2不受Uo2影响，可将R3、Q1接入+15V。

为了提高电源的稳定性，运放的电源最好也采用+15V的稳压电源供电。

LM317中R1和RW的选取：

为保证稳压器空载时也能正常工作，要求流过R1的电流不能太小，一般可取IR1=510mA，故R=VREF/IR1=120240取R1=240，输出电压Vo=1.25（1+Rw/R1），因最大输出电压为6V，所以RW取1K可调即可，电路中Ci的作用，抵消线路的电感效应，防止自激一般为0.1uF0.33uF.CO的作用,滤除输出端的高频信号,改善负载的瞬态响应一般为0.1uF-1uF多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20四、电路仿真四、电路仿真用Proteus软件绘制电源理图，并对所设计的电路进行仿真，模拟电路的实际工作状态。

通过仿真测试，了解所设计的电路是否满足各项性能指标要求。

仿真内容主要有以下几个方面：

1.测试主要元器件的静态电流和电压；2.测试Uo2和Uo3额定（Uo2=5V;Uo6=-6V）时的稳压系数Su（RL=100）;3.测试Uo2和Uo3的限流（RL=50）;4.仿真分析整流电路的输入、输出波形及电源的输出纹波。

电路通过仿真后，确定实验前的元件参数。

多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20五、调试步骤五、调试步骤1.电源电路由于元件少，线路简单，所以应力求保证连线正确

（1）整流桥，要分清交流输入端和直流输出，否则会引起变压器短路。

（2）三端稳压器要检查三个脚不能接错。

78系列和790系列1，2脚连线刚好相反，切忌弄错。

（3）滤波电解电容一定要分清正负极性，否则会产生爆炸。

一般是正端接高电位，负载接低电位。

2.接通电源后，首先静态几分钟，如无异常，无怪味，方可进入正常测试。

否则应断开220V电源，排除故障。

3.电路无故障，测量相应点波形，一般为变压器输出或整流桥输入交流波形及大小，整流滤波输出或稳压器输入波形及电压大小，最后输出电压大小及纹波电压大小，测量时在额载荷下进行，速度要快。

4.若要观察滤波电容变化对输出影响，可在断开电源后更换.5.如果负载变动频繁，在各输出也可接-个10100的电解容多路輸出直流穩壓電源的設計長江大學電工電子實驗中心熊幫新2009.05.20六、测试内容六、测试内容1.1.变压器交流电压的测量变压器交流电压的测量（单独测量单独测量）1）测量21-22的电压V12。

2）测量22-23的电压V23。

3）测量31-32的电压V32。

2.整流滤波电路测试（用第三绕组8V）1）取RL100，不加滤波电容，测量直流输出电压VL及纹