直流稳压电源的设Word格式.docx
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第三章：
变压器
3·
1变压器的功能说明
2变压器的功能验证
3理论值与仿真结果的比较
第四章：
整流电路
4·
1整流电路的功能说明
2整流电路的功能验证
4二极管的选取
第五章：
滤波电路
5·
5·
4参数选取
第六章：
稳压电路
6·
1稳压电路的功能说明
2二极管稳压电路和串联型稳压电路
３LM317的工作原理
第七章：
设计的总电路和指标测试及说明
7·
1设计电路
2理论值和实际参数及技术指标
7.2.１电阻的取值
7.2.２输出电压
7.２.3最大输出电流的测量
７.２.４稳压系数的测量
７.２.５纹波电压的测试
7.2.6电阻的取值
7.２.3·
最大输出电流的测量
７.２.４·
稳压系数的测量
７.２．５纹波电压的测试
第八章：
误差分析
四：
总结
五：
附录
在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。
一个稳定的直流供电电源是电子电路及设备正常工作的必要，所以对直流稳压电源的设计具有重要的实际意义。
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。
大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。
当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。
超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。
通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。
袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。
不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。
可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。
由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。
提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。
直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
第二章设计原理的概述
本设计采用一般直流稳压电源的设计方法，该直流稳压电源采用市电（220v）供电，经过变压器降压后再对交流电进行处理，变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑，最后通过稳压电路使输出电压基本不受电网电压波动和负载电阻的变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
在稳压电路中采用调整管提高输出电流。
其中在稳压电路中采用比较精确的LM317，并通过稳压管实现从零伏起调，通过电位器和固定电阻的配合实现电压的连续可调。
其方框图及各电路的输出电压波形如图1—1所示：
过程
图1-1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程
电源变压器
电源变压器T的作用是将电网U1=220v，频率为50hz的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2,变压器的功率比为P2/P1=η，始终η为变压器的效率。
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
0.6
0.7
0.8
0.85
因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。
设计选用TS_POWER_10_TO_1变压器。
2设计的参数验证
仿真电路和仿真结果如图3.2.1所示，
图3.2.1仿真电路和仿真结果
3理论值与仿真结果的比较
理论值：
U2=U1/10=220/10=22V,
u2vpp=31.1V,
Multisim仿真所得波形如图3.2.1所示，仿真值
U2’=21.998V
u2vpp’=32.710V
第四章.整流电路
整流电路有多种方式：
常用的有单相半波整流，单相桥式整流。
单相半波整流电路简单易行，所用二极管数目最少。
但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压很低，交流分量很大（即脉动大），效率低，因此本设计采用单相桥式整流电路。
在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，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。
滤波电路一般由电容组成，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。
由于本设计需要用到正负电压，因此将线圈的中心接地。
从而轻易的得到需要的正负电压。
2整流电路的功能仿真
仿真电路及仿真结果如图4.2所示
理论值计算：
实际仿真值：
U3（AV）’=0.928.808/=18.34v
4二极管的选取：
在单线桥式整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：
流过每只二极管的平均电流为：
脉动系数S=0.67
若考虑电网电压的波动范围为50%，在选择二极管时：
最大整流电流I>
1.5*ID,最大工作反相电压U>
1.5URM.
I
整流电路的输出电压虽然时单一方向的，但还有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要。
因此在整流后还需要用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。
但容滤波电路是最简单的也是最常见的滤波电路。
滤波电容容量较大一般采用电解电容。
电容滤波利用电容的充放电作用，是输出电压趋于平滑。
滤波的电路如图：
滤波后的波形如图5.2所示。
图5.2滤波的电路和波形
当负载开路时，即RL=时U4（AV）=
T=0.02s
RLC=（3~5）T/2=0.03~0.05
若RL取10uf则
取RL=100仿真波形如图所示滤波效果并不明显若取时由图可以看出滤波后的电压脉动明显减小并且平均值得到很大提高。
考率到电网电压的波动范围电容的耐压值应大于。
在半波整流中为获得较好的滤波效果，电容容量应选的大一些，本设计采用100uf的电容足以满足需要。
滤波电路及滤波后的波形如图5.2所示
5.4参数选取：
为了获得比较好的滤波效果，在设计中应选取滤波电容的容量满足RC=（3~5）T/2的条件。
其中：
T=20ms是50Hz交流电压的周期。
稳压管稳压电路
虽然整流电路能将正弦交流电压变为比较平滑的电压，但是，一方面由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；
另一方面，由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生变化，于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。
因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。
为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。
由稳压管和限流电阻组成的稳压电路是一种最简单的直流稳压电源，如图所示6·
2.1所示：
图6.2.2
它利用稳压管所起的电流调试作用，通过限流电阻上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。
但是稳压管输出电流小，输出电压不可调，不能满足很多场合的需要。
串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大反馈电流，在电路中引入负反馈是输出电压更加稳定，并且通过改变反馈网络参数使输出电压可调。
电路如图６.２.３
图６.２.３
本设计采用的是集成稳压器LM317，
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
317系列稳压块的型号很多：
例如LM317HVH、W317L等。
电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。
稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。
仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。
然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。
317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。
在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。
由于本设计的设计目标是0~15v的可调直流稳压电源，Vo＝1.25（1＋R2/R1），只能的到比1.25v大的电压，因此它需要一个稳压二极管来抵消1.25时，从而使R2最小时，输出为零，又由于稳压管工作在反相击穿的状态，所以需要一个负电压，为了充分利用资源，本设计利用变压器下面的线圈经过整流滤波后的电压作为稳压二极管的输入电压，由于两个二极管导通后的电压钳位在1.3v左右，本设计采用两个二极管串联来代替1.25v的稳压管，设计电路如下
设计电路和指标测试及说明
1设计电路如图7.1所示
图7.1设计电路
2实际参数及技术指标
7.2.１电阻的取值：
因此当R2=0时，,由R2最大时，UO=15v得到但并不是所有符合该比值的电阻都可以，317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。
最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。
因此R1的取值不能太小。
否则不再满足上述公式。
由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。
当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。
当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。
如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：
稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。
再加上钳位二极管内流通电流的限制，使得电阻的合理选择比较困难。
经过调试比较后本设计采用R1=159，R2=2k的电阻。
此外本设计采用复合管晶体管来放大输出电流ilamx=（）（iomax-ir）
最终设计结果：
当r2=0时，uo=0.03v，当r2最大时uo=14.908v。
电压范围为０.０３～１４.９０８Ｖ
测试时，在输出端接一电位器，交流输入电压为220V，用数字电压表测量的电压值就是Uo。
然后慢慢调小，直到Uo的值下降5%，此时流经的电流就是，记下后，要马上调大的值，
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