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09041307B
课程设计说明书
课程设计名称：
模拟电路设计
课程设计题目：
串联型连续可调直流稳压正电源
学院名称：
信息工程学院
专业：
电子信息工程班级学号：
09041307
姓名：
俞建明同组人：
陈焕强
教师：
张琦叶爱华
2011年3月3日
摘要
直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
本次课题设计的目的是：
设计一串联型连续可调直流稳压正电源电路，由电容、电位器和芯片LM317起着关键性的作用。
电容实现滤波的作用；LM317的作用是将15V的正电源转换成可调节的正电源；电位器起着调节LM317两端输出电压的作用；同时电路中的大功率电阻起到保护电路的作用，防止电流过大烧坏负载。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.5-5V可调。
关键词：
直流；连续可调；稳压；变压直流稳压电源的设计
目录
前言··················································4
第一章设计内容及要求·····························5
第二章系统设计方案选择
2.1方案一·····················································6
2.2方案二·····················································6
第三章系统组成及工作原理
3.1系统组成···············································7
3.2工作原理·············································8
第四章单元电路设计、参数计算、器件选择
4.1参数计算····························`9
4.2器件选择···························9
第五章调试及测试结果与分析
5.1仿真···································10
5.2焊接·······································10
5.3调试······························10
5.4测试结果及分析························11
结论············································12
参考文献··········································13
附录一····································14
附录二··································15
附录三··········································16
前言
科学技术是第一生产力。
以前的三次工业革命使我们的社会发生了天翻地覆的变化，我们从手工时代进入了电器时代，同时科技在国防事业中发挥了重要的作用。
只有科技发展了才能使一个国家强大。
而作为二十一世纪的主人，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更重要的是要将所学知识用于实际生活之中，使理论与实践能够结合起来。
电子课设是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论与实际相结合的环节，是真正锻炼学生时间能力的环节。
电子电路要正常工作，电源的作用是不可忽视的，电源性能的好坏，对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备（如电机）中，对电源的性能要求更高。
在很多应用直流电机的场合中，要求为电机驱动电路提供一个其输出能从1.5V开始连续可调1.5V～5V的直流电源，并且要求电源有保护功能。
实际上就是要求设计一个具有足够的调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。
这样一个电路的设计,其关键在于稳压电路的设计，要求：
一、输出电压从1.5V开始连续可调；二、所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；三、输出电压应能够适应所带负载的启动性能。
此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。
第一章设计内容及要求。
〖基本要求〗：
1）输出最大电流300mA;
2）输出直流电压1.5V-5V可调;
3）稳压系数Sr<=0.05。
〖提高要求〗：
1）有电流扩展功能;
2）具有过流保护功能。
第二章系统设计方案选择
方案一
采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元器件。
220V的市电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。
比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节;同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。
单纯的串联式直流稳压电源电路是很简单的，但增加了辅助电源后，电路比较复杂，由于都采用分立元件，电路的可靠性也难以保证。
方案二
采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管等元器件。
首先将220V的市电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。
W317系列稳压器输出连续可调的正电压，可调范围为6V~13V，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。
由于上学期刚学过直流稳压电源的设计，而且LM317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围为1.2V到37V时能够提供超过1.5A的电流。
此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压。
并且刚好能满足本次设计要求的输出电压
1.5到5V，最大电流300mv。
因此在本次设计中我选择方案二。
第三章系统的组成及工作原理
3.1系统的组成
本系统主要由桥堆、电容、芯片以及负载组成.
桥堆：
15V的交流电通过桥堆整流成15V的直流电压.
电容：
C1、C2电容的作用是滤波,把直流源中存在的交流滤掉,减小对实验的影响。
C3、C4、C5的作用是电路工作更稳定。
特别是C3对除去纹波非常有效。
芯片：
芯片LM317是一种常见的降压型稳压器。
LM317的输出电压范围是1.2V—37V，负载电流最大为0.5A-5A。
它的使用非常简单，仅需一个定值电阻和一个电位器来调节输出电压。
此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。
芯片LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
负载：
负载采用大功率的电阻。
它有两个作用：
使通过负载时电流的最大值为300mA和防止因电流过大，烧坏负载，具有过流保护功能。
3.2工作原理
电路220V的交流电源通过变压器的作用，使电压降为15V，15V的电压通过桥堆整流后成直流。
直流电压通过电容时滤波，将在整流过程中还有的交流电压滤掉，经过滤波之后，再通过芯片的输入端，从输出端输出1.5V—10V范围内的电压，最后通过负载。
电路流程见图3.1
图3.1串联型连续可调直流稳压正电源电路图
第四章单元电路设计、参数计算、器件选择
4.1参数计算
滤波电容C可由纹波电压Vop_p和稳压系数Sv来确定
因为Sv≤0.05取Sv=0.003
Vo=10VVi=13VVop_p=5VSv=0.003
Vi=Vop_p*Vi/Vo/Sv=2.167V
t=T/2=0.01S
C=Iomax*t/Vi=3700Uf
电容C的耐压应大于17V
故取C1为220UFC2为100UF电压都为25V的电容并联。
4.2器件选择
电阻的选择
因为LM317输出电压为1.25V
设接入电阻为100Ω根据公式U0=1.25*（1+R3/R1）.
则可推出可变电阻的变化范围为0Ω到700Ω
实际可选1KΩ
因此R1=100Ω，R3=1KΩ
第五章调试及测试结果与分析
5.1仿真
先理论计算结果，设计出电路图，用仿真软件仿真，得到正确的仿真结果。
再进行焊接。
5.2焊接
备齐该实验所需所有元器件，合理安排版面布局，将此次试验的元器件依次焊接在电路板上，为防止虚焊，用万用表不断地检测线路之间的连通性。
5.3调试
给焊接好的电路板信号输入，调节电位器，读出万用表上显示的数值，并且与试验预期效果进行比较
调试中也出现一些问题，电流开始一直达不到300毫安，后来发现是因为输出功率达不到要求值。
经过一段时间的调试和改进，终于出了结果。
5.4测试结果及分析
Sr=（Uo/Io）
/（Ui/Ii）
Uo=（1+R4/R1）*Vref（Vref=1.25V）
当R4=0时Uo=1.25V
当Uo=1.5V时R3=24Ω
当Uo=7.06V时R3=1062Ω课设数据测试结果见下表
电压值/V
7.06
1.5
1.25
电位器测量值/Ω
1062
24
20
电位器理论值/Ω
1000
20
0
误差/%
6.2
20
误差分析：
①万用表的量化误差及读数误差
②输入电压的显示值与真实值之间的误差
③电容、电阻的标称值与实际值间的误差
④系统误差
⑤外界信号的干扰
根据上表中数据的比较可得：
实际课设效果与预期效果非常相近，达到了此次课设的目的。
结论
通过本次设计,让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标。
也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题。
在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。
我们这次设计的这个直流稳压电源电路;LM317可调节3端正电压稳压器来实现电路的构成。
掌握了芯片LM317的用法及功能，同时也有一些问题还没有解决：
限流扩展功能。
此功能受限于专业知识，同时也发现自己的专业知识不够，需在以后的学习当中，加强这方面的锻炼。
当然，通过这次课设使我的动手能力有了更大的提高。
更加理解理论与实践相结合的重要性。
参考文献
◆《电子线路基础》,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社.
◆《电子技术基础》,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。
◆《电子线路设计》,（第二版）华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.
◆《电子线路设计、实验、测试》，（第二版）谢自美.华中理工大学出版社。
◆《电子线路设计应用手册》.张友汉.福建科学技出版社。
附录一
LM317的管脚识别
附录二元器件清单
序列
类型
型号
数量
1
桥堆
1B4B42
1
2
芯片
LM317
1
3
电容
220uF
2
4
10uF
1
5
100uF
1
6
电阻
100Ω
1
7
1000Ω
1
8
电位器
1K
1
9
二极管
DIODE_VIRTUAL
2
附录三设计电路图
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