第八组直流稳压电源设计报告.docx

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第八组直流稳压电源设计报告

题目名称：

直流稳压电源设计

摘要：

稳压电源由变压器整流滤波和稳压等四部分组成。

变压器是将交流220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。

但这样的电压还随电网电压波动负载和温度的变化而变化。

因而在整流滤波电路之后还需接稳压电路。

稳压电路的作用是维持输出直流电压稳定。

其中还需三端集成稳压器78057905LM317。

关键词:

变压器整流电路滤波电路78057905LM317

Abstract:

theregulatedpowersupplyiscomposedofatransformerrectifierandregulatorandotherfourparts.TransformeristhevoltageAC220Vvariabletotherequiredvoltage,andthenthroughtherectifiercircuittoACvoltageintoDCvoltageripple.AstheDCvoltagepulsecontainslargeripple,mustbefilteredthroughthefiltercircuit,andgetthesmoothDCvoltage.Butthisalsowiththevoltagefluctuationofgridvoltageloadandtemperaturechange.Soafterrectifyingandfilteringcircuitisconnectedwithvoltagestabilizingcircuit.VoltageregulatorcircuitistostabilizetheoutputDCvoltage.Italsoneedsthreeintegratedregulator78057905LM317.

Keywords:

transformerrectifierfiltercircuit78057905LM317

1设计题目………………………………………………………………………1

2方案论证与比较………………………………………………………………3

2.1整流电路………………………………………………………………3

2.2滤波电路………………………………………………………………4

2.3稳压电路………………………………………………………………4

3系统设计……………………………………………………………………4

3.1总体电路设计…………………………………………………………4

3.11电路原理框图………………………………………………………4

3.12电路原理………………………………………………………5

3.2单元电路设计…………………………………………………………5

3.21电源变压器…………………………………………………………5

3.22整流电路……………………………………………………………6

3.23滤波电路……………………………………………………………7

3.24稳压电路……………………………………………………………8

3.2.5总电路……………………………………………………………10

4电路的调试及仿真数据……………………………………………………11

4.17805稳压器输出电压测试…………………………………………11

4.27905稳压器输出电压测试…………………………………………11

4.3LM317K稳压器输出电压测试………………………………………12

5测量仪器与设备清单………………………………………………12

6结论………………………………………………………………………13

7参考文献…………………………………………………………………14

8附录……………………………………………………………………14

2方案论证与比较

2.1整流电路

方案一：

单向半波整流电路

单向半波整流简单，使用器件少，他只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。

但由于只利用了交流电的一般波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，

变压器的利用率较低。

方案二：

单项全波整流电路

使用的整理器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。

无滤波电路时的输出电压

变压器的利用率比半波整流时高。

变压器二次绕组需中心抽头。

整流器件所承受的反向电压较高。

方案三：

单相桥式整流电路

使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。

综合三种优缺点：

选用方案三

2.2滤波电路

方案一：

电容滤波电路

电容滤波电路用于小功率电源中，电路简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，适用于负载电路较高，负载变动不大的场合。

方案二：

电感滤波电路

电感滤波电路用于大功率电源中，整流管的导电角较大，无峰值电流，输出特性比较平坦，用于低电压，大电流场合。

综合二种优缺点：

选用方案一

2.3稳压电路

方案一：

串联反馈式稳压电路

串联反馈式稳压电路的调整管是工作在线性放大区，利用控制调整管的管压降来调整输出电压，它是一个带负反馈的闭环有差调节系统，用于小功率供电系统中。

方案二：

开关式稳压电路

电路中调整管工作在开关状态，即调整管主要工作在饱和导通和截止两种状态。

管耗主要发生在状态开与关的转换过程中，电源效率可提高到75%~90%，体积小，重量轻。

输出电压中所含纹波较大，电路复杂，对元器件要求较高。

综合二种优缺点：

选用方案一

3系统设计

3.1总体设计

3.11电路原理框图

一个完整的直流稳压电源分为变压、整流、滤波和稳压四个部分。

其框图及对应的特征波形如图所示

图3.11直流稳压电源图

3.12电路原理

变压是利用电源变压器将电网220V的交流电压U1变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。

当用11的变比来变压时，通常称为信号隔离。

整流是利用二极管的单向导电作用，构成单相半波、全波、桥式或倍压整流电路，或利用其它半导体器件，如SCR可控硅等，将双向的交流电压U2变成单向脉动直流电压。

滤波是利用电容、电感等储能元件的平波作用构成滤波电路滤除纹波，输出较平滑的直流电压U1。

稳压电路的作用是提高输出直流电压Uo的带负载能力和稳定性，分立元件稳压电路和集成电路常采用串联负反馈式。

本实验采用的集成稳压器进行稳压。

3.2单元电路设计

3.21电源变压器

直流电的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。

变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。

根据实验要求，变压器变压后的电压为+12V、-12V。

图3.21电源变压器图

3.22整流电路：

单相桥式整流电路

为了将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，通过整流电路实现。

查阅资料可知单相整流电路有单相桥式整流电路（全波整流电路）。

桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器次级电压的极性分别导通，将变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

单相桥式整流电路，具有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。

所以在电路中采用单相桥式整流电路。

图3.22单相桥式整流电路

3.23滤波电路

整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。

一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。

所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。

理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。

在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足

C=（3~5）T/2的条件，为了获得更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。

复式滤波电路的效果最好，所以在电路中采用RC∏型的复式滤波电路，如图所示：

图3.23电容滤波电路

3.24稳压电路

稳压电路的作用是提高输出直流电压Uo的带负载能力和稳定性，分立元件稳压电路和集成电路常采用串联负反馈式。

本实验采用的集成稳压器进行稳压。

（1）固定式三端稳压器

常见产品有CW78、CW79（国产），LM78、LM79（美国），78系列稳压器输出固定的正电压，如7805的输出为+5V，79系列稳压器输出固定为负电压，如7905输出为－5V，其封装为三个管脚单列直插式（输入、输出、公共端），不需要外接元件，使用起来十分方便。

它们的引脚功能及构成的典型电路如图所示。

其中输入端接电容，如图3.24（a）

图3.24（a）

Ci可以进一步滤除纹波，输出端接电容Co能消除自激振荡，确保电路稳定工作。

Ci、Co最好采用漏电流小的钽电容，如果采用电解电容，电容量要比图中数值增加10倍。

（2）可调式三端稳压器

可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压，常见产品有CW317、CW337（国产），LM317、LM337（美国）。

317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2～37v,最大输出电流Iomax为1.5A。

稳压器内部含有过热、过流保护电路，具有安全可靠、使用方便、性能优良等特点。

CW317与CW337系列引脚功能相同，图3.24（b）是它们构成的典型稳压电路。

图3.24（b）

其中R1与RP1组成电压输出调节电路，输出电压Uo的表达式为

式中：

R1＝120～240，流经R1的泄放电流为5～10mA，RP1为精密可调电位器，电容C2与RP1并联组成滤波电路，减小输出的纹波电压，二极管VD1的作用是防止输出端对地短路时，C2上的电压损坏稳压器，二极管VD2的作用与VD1相同，当RP1上电压低于7v时可省略VD2，317是依靠外接电阻给定输出电压的，所以，R1应紧接在稳压输出端和调整端之间，否则输出端电流大时，将产生附加压降，影响输出精度。

图3.247805稳压器电路图

3.25总电路：

图3.25直流稳压电源设计总电路图

4电路的调试及仿真数据

4.17805稳压器输出电压测试

通过7805稳压器输出的电压理论值是+5V，现在用数字万用表测出7805两端电压U1,如图4.1（a）

测量次数

1

2

3

4

5

6

平均值

电压（v）

+5.01

+5.01

+5.00

+5.02

+5.01

+5.01

+5.01

如图4.1（a）

4.27905稳压器输出电压测试

通过7905稳压器输出的电压理论值是-5V，现在用数字万用表测出7905两端电压U2,如图4.2（a）

测量次数

1

2

3

4

5

6

平均值

电压（v）

-5.12

-5.11

-5.12

-5.12

-5.10

-5.11

-5.115

图4.2（a）

4.3LM317K稳压器输出电压