课程设计.docx
《课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
课程设计
课程设计报告
设计课题：
直流稳压电源设计
学院：
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
设计时间：
目录
一、设计任务与要求1
二、方案与论证1
1.稳压电源组成：
1
2.整流电路：
2
3.滤波电路：
2
4.稳压电路：
3
5.保护电路3
三、单元电路设计与参数计算3
1.电源变压器：
3
2.整流电路：
3
3.选择集成三端稳压器：
5
4．选择电源变压器：
6
5.选用整流二极管滤波电容：
7
6滤波电容：
7
7．保护二极管选择：
8
四、总原理图及元器件清单8
五、安装与仿真10
六、调式与性能分析：
11
七、结论与心得11
八、参考文献12
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。
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。
本设计主要采用输出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+6+24V可调。
关键词：
直流；稳压；变压；LM317。
直流集成稳压电源设计
一、设计任务与要求
设计一集成直流稳压电源，性能指标要求：
Uo=+6~+24V，输出电流Imax=1A，纹波电压≤5mV，电压调整率：
Ku≤3%,电流调整率：
Ki≤1。
二、方案与论证
直流集成稳压电源设计思路：
（1）供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电压降低获得所需要交流电压。
（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流，但其幅度变化大（即脉动大）。
（3）脉动大的直流电压经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电。
（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。
1.稳压电源组成：
电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路
稳压电源组成如图：
+电源+整流+滤波+稳压+
u1u2u3uIU0
_变压器_电路_电路_电路_
稳压电源整流与稳压过程如图：
U1U2U3U4
0t0t0t0t
2.整流电路：
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。
电路如图所示：
3.滤波电路：
电容滤波电路：
电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，它的负载能力比较差，只是用于负载较轻且变化不大的场合。
电路图如图：
4.稳压电路：
因为设计要求可调式直流稳压器，所以应用可调式稳压芯片设计电路。
5.保护电路
采用二极管防止电路短路，损坏原件。
三、单元电路设计与参数计算
1.电源变压器：
电源变压器是将交流220V的电压变为所需要的电压值，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
2.整流电路：
整流电路常采用二极管的单相全波整流电路。
在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3,D4截止；在u2的负半周内，二极管D3,D4导通，D1,D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载，且方向是一致的。
电路的输出波形如图：
在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即
。
电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
（U2是变压器副边电压有效值）。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。
选择电容滤波电路后，直流输出电压：
Uo1=（1.1～1.2）U2，直流输出电流：
（I2是变压器副边电流的有效值。
），稳压电路可选集成三端稳压器电路。
总体原理电路见图：
3.选择集成三端稳压器：
因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。
我选用LW317。
LM317其特性参数：
输出电压可调范围：
1.2V～37V
输出负载电流：
1.5A
输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：
3～40V
能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
4．选择电源变压器：
电源变压器的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。
变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。
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
。
由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值
，输入电压与输出电压差的最大值
，故LM317的输入电压范围为：
即
，取
变压器副边电流：
取I2=1A
因此，变压器副边输出功率：
P2≥I2U2=14W
由于变压器的效率
，所以变压器原边输入功率
≥
=20W，为留有余地，选用功率为30w的变压器。
5.选用整流二极管滤波电容：
二极管的选择：
，
。
1N5408的反向击穿电压为1000V，额定工作工作电流ID=3A≥1A，故整流二极管选用1N5401。
6滤波电容：
滤波电容选择：
，纹波≤5mV
和公式RC=（3~5）T/2可求得：
R=Uo/I=15Ω
C=（3~5）
=
=2000uF~3300uF
电容的耐压要大于
U2=
×14≈21V，故滤波电容C取容值为4200uF，耐压为25V电解电容。
7．保护二极管选择：
因为输出最大电流1A，所以保护二极管选用IN4007，反向击穿电压为1000V，额定工作工作电流ID=1A
四、总原理图及元器件清单
1．总原理图、PCB图如下：
2.元件清单
元件序列
型号
元件参数值
数量
备注
J1
变压器
14V
1
实际输入U>14V
D301~D304
二极IN5408
U≥1000V,3A
4
D30，D31
二极IN4007
U≥1000V,1A
2
C300
电解电容
2200uF
1
C302
电容
10uF
1
C301
电容
0.33uF
1
C303
电容
0.1uF
1
R102
电阻
690
1
R101
电阻
240
1
REX
滑动变阻器
1．3K
1
用4.7k代替
U1
三端稳压器LM317
可调范围1.2V~37V
1
五、安装与仿真
按PCB图所示焊接。
焊接时，先固定原件，在焊接导线，先安装比较小的元件，所以先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上滤波电容。
安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。
接通电源，用数字万用表检查整流后输出LM317输入端电压Ui的极性，若Ui的极性为负，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路，就会损坏集成稳压器。
若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行各项指标的测试。
具体的仿真调试图如下：
六、调式与性能分析：
（1）先调试输出电压，由4.93V~20V，由于滑动变阻器过大，使输出电压上限增加，符合要求。
（2）观测纹波，将输出接入示波器，纹波小于10mv,由于电路焊线过多，产生干扰，符合要求。
（3）观测输出电流，输出段接入100偶的电阻，测的电流为0.14A，此时的电压为14.13V，符合要求。
七、结论与心得
经过了将近一个月的努力，本次的集成直流稳压电源的课程设计也终于完成了。
这次课程设计，虽然是可以勉强完成，但是也发现自己的动手能力很差。
首先我发现我对PROTEL的使用很不熟悉，并且很多元器件的封装都是通过自己在网上查找资料才知道的。
其次是仿真软件Multisim应用很吃力。
通过这次的课程设计，使我更清楚的了解了理论与实际相结合的重要性，在以后的学习和生活中，我会更注重培养自身的实践能力以及自学能力，并加强专业知识的系统性，努力扎实自己的专业基础，进而提高自身的实际操作以及应用能力。
八、参考文献
1.数字电子技术基础（第五版）高等教育出版社；
2.模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社；
3.二极管资料；
4.LM317资料。
升级会员 