模电课设可调直流稳压电源.docx

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模电课设可调直流稳压电源

学号

模拟电子线路课程设计

设计说明书

可调直流稳压电源

起止日期：

年月日至年月日

学生姓名

班级

成绩

指导教师（签字）

电子与信息工程系

2010年12月30日

目录

一、概述………………………………………………………………2

§1.1前言………………………………………………………2

§1.2设计目的…………………………………………………2

§1.3设计任务、技术指标及要求……………………………2

$1.4设计原理分析……………………………………………2

二、总体设计思路……………………………………………………2

§2.1集成稳压器LM317介绍…………………………………2

§2.2直流稳压电源的基本原理………………………………3

三、电路图……………………………………………………………4

四、综合总结…………………………………………………………5

五、参考文献…………………………………………………………5

一、概述

1.1前言

直流稳压电源是电子电路中必不可少的电路之一，也经常制作成独立的设备作为电子技术中最常使用的仪器。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，核心部分采用LM317集成稳压器，电路还包括了自举电路和采样电路。

1.2设计目的

（1）通过本课题设计与装配、调试，提高学生动手能力，巩固已学的理论知识。

（2）了解稳压电源电路的工作原理、电路的应用。

掌握稳压电源电路设计方法及调试。

（3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

1.3设计任务、技术指标及要求

（1）设计输出电压可调的稳压电路，输入电压220v50Hz；输出电压范围：

0-+9.9V；输出电压纹波：

≤20mV。

（2）设计电路结构，选择合适的电路元件，，画出实用原理电路图。

（3）对调试过程中出现的问题进行分析。

1.4设计原理分析

直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路，如图1

1.1单相桥式整流电路工作原理

图2单向桥式整流电路

图3整流堆管脚图及内部结构

1）整流电路的作用

电路中用了四个二极管，接成电桥形式，利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。

2）整流电路的主要参数

a．输出直流电压Uo

b．输出直流电流Io

c．脉动系数

3）选管原则

根据二极管正向平均电流ID和二极管最大反向峰值电压URM进行选择，即

1.2电容滤波工作原理

1）电容滤波电路作用

利用电容元件储能的特性，将整流后输出电压的能量储存起来，然后缓慢的释放给负载，尽可能地将单相脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。

图4桥式整流及电容滤波电路

2）主要参数计算

a.耐压电流

b．放电时间常数范围

c．输入输出关系

d．脉动系数

3）电容滤波电路的特点

（1）电容滤波电路适用于小电流负载。

（2）电容滤波电路的外特性比较软。

（3）采用电容滤波时，整流二极管中将流过较大的冲击电流。

必须选用较大容量的整流二极管。

（4）电容滤波后，输出直流电压提高了，同时输出电压的脉动成分也降低了，而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC→∞，Uo=1.41U2，S=0。

4）选电容原则

电容放电的时间常数τ=RLC愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。

故应该选择一个大容量的电容作为滤波电容。

1.3稳压电路工作原理

图5直流稳压电路

1）直流稳压电路作用

使输出的直流电压，在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。

本次课程设计中，稳压电路选择用三端集成稳压器W7815和W7915以及电容组成。

2）三端集成稳压器介绍

随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。

由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。

W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。

W7800系列固定输出正电压，W7900固定输出负电压，档位一般有±5V、±6V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V。

二、总体设计思路

2.1集成稳压器LM317介绍

1、可调式集成稳压器LM317工作原理

可调式集成稳压器LM317是新一代的稳压器，比起固定式集成稳压器LM78XX，前者在电压调整率、负载调整率、纹波抑制及温度系数诸方面都有了很大改进，不仅具有可调输出，在过载保护、过热保护方面的功能也很完善，极大地方便和简化了使用者在电源设计制作方面的工作。

图1

见图1，经过整流滤波后的直流电压加在LM317的输入端（IN）和地之间，稳压后的电压由LM317的输出端和地之间引出。

UOUT-UADJ=UREF称为参考电压，它被设计为1.25V，并且不随输入电压和输出电流而变化。

从调整端（ADJ）流出的电流非常小（<50uA），通常可以忽略不计。

取R1=240Ω，则IR1=1.25V/240Ω≈5mA，正好满足LM317最小输出电流的要求。

输出电压

=

（R1+R2）=

（1+

），可见输出电压完全由R1、R2两个电阻的比值决定，而与输入电压和输出电流无关。

只要改变R2大小，就可以调整输出电压。

=

+

（1）

需要指出的是，负载电流并不经过R2，流过R2的电流仅仅是流过R1的电流（～5mA），所以可以采用小电流控制电路（如运放电路）来控制

。

从

（1）式可知，当

=0时，

=

=1.25V。

这就是正常接法下，LM317的最小输出电压。

要想获得0V的电压输出，必须使

=-1.25V。

相应的接法见图2：

图2

2、可调式集成稳压器LM317的性能参数：

2.2可调直流稳压电源的基本原理

电路主要由三个部分组成，自举电路（电压跟随器）、可调稳压电路和采样电阻=路。

其中自举电路是指：

在电路里，一点的电位，与参考点有关系，可是两点的电位差即电压与参考点没关系。

当电压U一定时，如果设法让这个电压U的低电位端电位升高U1，那么这个电压U的高电位端电位也随之升高UI。

这时电压U的高电位端对参考点的电位即电压就是U+UI，而且这个升高过程，就是电压U有关电路自己完成的。

本电路将uA741设计成电压跟随器形式也就相当于一个自举电路。

可调稳压电路的核心器件是LM317。

因为LM317的输出端OUT和调整端ADJ两端输出电压固定为1.25V，所以必须采用自举电路将输入电压进行放大，再输出。

采样电路主要由R1、R2和R3三个采样电阻组成，当输出电压发生变化时，采样电阻对变化量进行采样，并送入电路。

电容C1的主要作用是维持电压不变，改善纹波电压。

电容C0与负载并联，使负载两端电压波形比较平滑，可以改善负载的瞬态响应。

需要注意的是：

C1与C0必须直接接在集成稳压器的引脚处。

三、电路图

1、电路原理图

2、实验结论图

四、综合总结

我们本次设计的这个直流稳压电源电路稳流部分使用LM317可调式三端稳压电源管来实现。

电路中包含自举电路，采样电阻等。

通过本次实验设计，我更进一步的了解了直流稳压电源的工作原理、电路构成以及相关的性能指标。

也让我认识到了自己在这些知识点方面存在的不足和问题。

通过和同伴不断的探讨和研究，解决了在设计实验的过程中遇到的一些问题。

总之，本次实验不仅提高了我对书本上理论知识的掌握，在设计和调试过程中也提高了我动手实践的能力，而且在和伙伴的讨论中也让我体会到了团队协作的重要性，使我感受到了集体的力量。

此次实验设计也对我以后的学习和工作积累了宝贵的经验。

五、参考文献：

【1】杨素行主编,《模拟电子技术基础简明教程》,高等教育出版社。

【2】郭永贞主编，《模拟电子技术实验与课程设计指导》，东南大学出版社。

【3】李万臣主编，《模拟电子技术基础实验与课程设计》，哈尔滨工程大学出版社。