集成直流稳压电源设计.docx

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集成直流稳压电源设计

摘要

随着科技的发展电气，电子设备已经广泛应用于日常科研，学习等各个方面。

电源作为电气，电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能，稳定性等各项指标也提出了更高的要求，对电源的研究和开发已经成为新技术，新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。

本文设计采用了LM317和AZ7805T-E1两种集成稳压器，通过并联设计，可输出5V的恒源电压和1.25V-37V范围内的连续可调电压，与传统的稳压电源相比，具有操作方便，应用范围广，输出电压稳定等特点。

通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中的各项技术指标。

目录

1概述...........................................................3

1.1设计概述………………………………………………………………………………3

1.2设计目的及要求……………………………………………………………………3

1.3设计内容………………………………………………………………………………3

2直流稳压电源基本原理……………………………………………………4

2.1直流稳压电源基本原理……………………………………………………………4

2.2电源变压器……………………………………………………………………………4

2.3整流滤波电路…………………………………………………………………………4

2.4稳压电路………………………………………………………………………………5

3集成直流稳压电源的总体设计方案……………………………………6

3.1电源变压器选用………………………………………………………………………6

3.2整流二极管及滤波电容的选用……………………………………………………6

3.3稳压器选用……………………………………………………………………………6

4元器件清单……………………………………………………………………9

5集成直流稳压电源原理总图………………………………………………9

6心得体会………………………………………………………………………10

7参考文献………………………………………………………………………10

1概述

1.1设计概述

在电子电路及电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，作为电子电路中必不可少的组成部分，它的作用之一是为各级电路中的三极管提供合适的偏置，其次是作为整个电子电路能量来源。

常见的供电方式有两种，一是采用电池向电路供电，其缺陷在于能量使用受实际条件限制，另一种是采用电网向电路供电，这种供电方式是把电网的交流电通过降压，整流，滤波和稳压之后，转化为直流电向电路提供能量，它由电压变压器，整流，滤波和稳压电路四部分组成。

1.2设计目的及要求

（1）掌握用变压器，整流二极管，滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的方法。

（2）掌握基础直流稳压电源的实验方法。

（3）掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数测试方法。

（4）熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。

1.3设计内容

（1）输出电压5V1.25-37V

（2）输出电流1A

（3）输出过流保护功能

2直流稳压电源基本原理

2.1直流稳压电源基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路四部分组成。

其基本框图如下

图表1直流稳压电源基本框图

2.2电源变压器

变压器的作用是将电网220V的交流电压u1变换成整流滤波电路所需要的交流电源u2。

变压器副边与原边的功率比为

P2/P1=n

式中，n表示变压器的效率。

一般小型变压器的效率如表5-1所示。

表5-小型变压器的效率1

副边功率P2

＜10V﹒A

10～30V﹒A

30～80V﹒A

80～200V﹒A

效率n

0.6

0.7

0.8

0.85

通过表5-1可以算出变压器原边的功率P1。

2.3整流滤波电路

整流二极管VD1～VD4组成单相桥式整流电路，将交流电压u2变成脉动的直流电压，再经滤波电容C滤出纹波，输出直流电压Ui。

Ui交流电压U2关系为

Ui（1.1～1.2）U2

式中，U2交流电压u2有效值。

每只整流二极管承受的最大反向电压Um为

Um=

U2

通过每只二极管的平均电流ID

ID0.5IR0.9/2R=0.45U2R

式中，R为整流滤波电路的负载电阻，为电容C提供放电回路。

Rc电时间常数应满足：

Rc＞（1.5～2.5）T

式中，T为50HZ交流电压的周期，即T=20ms.

2.4稳压电路

调整管VT1与负载电阻RL相串联，组成串联式稳压电路，VT2与稳压管VDZ支路组成比较放大电路，当稳压器的输入电压Ui波动或输出负载电流I0变化时，输出电压U0应保持不变，稳压过程如下：

设输入电压Ui波动，如Ui下降，则

Ui↓－U0↓－Ub2↓－Uc2↑－Ub1↑－U0↑

设输出负载电流I0变化，如I0下降，则

I0↓－U0↑－Ub2↑－Uc2↓－Ub1↓－U0↓

3集成直流稳压电源的总体设计方案

3.1电源变压器选用

通常根据变压器的副边输出功率P2来选取变压器，由LM317的输入电压Ui的范围为

Uomax+（Ui-U0）min≤Ui≤U0min+（Ui-U0）max

9V+3V≤Ui≤3V+4V

则12V≤Ui≤43V

U2≥Uimin/1.1=12V/1.1=11V

I2＞I0max=0.8A

这里取I2=1A

变压器副边输出功率P2≥I2U2=11V

由表5-1可得变压器的效率n=0.7,则原边输入功率P1≥P2／n=15.7W，由上分析可选副边输出电压为12V，输出电流为1A的变压器。

3.2整流二极管及滤波电容的选用

整流二极管VD选用IN4001，其极限参数Um＞50V,而□

U2=15.4V，则Um满足要求：

IF=1A，而I0max=0.8A,则IF亦满足要求，由

SU=（△U0/U0）/（△Ui/Ui）式中U0=9V，Ui=12V,△U0≤5mV,Su≤3×10-3

则△Ui=2.2V

得滤波电容为C1=Ict/△Ui=3636uF

电容C1的耐压应大于

U2=15.4V,故取2200uF/25V电容。

3.3稳压器选用

（1）固定式是三端稳压器

主要有7800系列（输出正电压）和7900（输出负电压），后两位数字通常表示输出电压的大小，图5-3为外形图和电路符号，加散热片后允许功耗达到7.5W，普通型稳压器最大输出电流为1.5A。

图表2固定式三端稳压器外形图及符号

图5-4为LM7805基本应用电路，Ｖ１和Ｖ０间的压差，即∣Ｖ１－Ｖ０∣≈（３～５）Ｖ，图中Ｃ１用于抑制芯片自激，应尽量靠近稳压器管教，Ｃ２用于限制芯片高频带宽，减小高频噪声，如对输出要求高，还应接１０ｕF以上电解电容作滤波用。

图表3LM7805基本应用电路

（2）可调试三端稳压器

常见产品有LM317，LM337等，国产型号有CW317,CW３３７.后两位数字为１７的为正电压输出，如是３７则为负电压输出。

其特点是输出电压连续可调，调节范围较宽，其电压调整率，负载调整率等指标均优于固定式三端稳压器，图５－５为其外形图和电路符号。

图表4可调试三端稳压器外形图及符号

图５－６为ＬＭ３１７应用电路，可调范围为１.２～３７Ｖ，最大输出Ｉ０＝１.５A，Ｖ０＝１.２５（１＋ＲW／R）。

1.25是输出与调整端之间的参考电压VREF，R的选择应使流过其自身的电流大于IA，一般取R=（120～240）欧，RW使用可调电阻，C2可进一步减小输出大于的纹波，二极管可防止输出端与地短路时，C2上的电压损坏稳压器。

图表5LM317基本应用电路

4元器件清单

12V/1A变压器一个

电阻：

1Ｋ欧两个２２０欧一个可调电阻一个

二极管：

ＩＮ４００１七个发光二极管两个

电容：

２２００ｕＦ一个１００ｕＦ三个１０ｕＦ一个

集成稳压器：

ＬＭ３１７一个ＡＺ７８０５Ｔ－Ｅ１一个

5集成直流稳压电源原理总图

图表6集成直流稳压电源原理总图

6心得体会

在本次设计的过程中，我发现很多问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它设计出来是很难得一件事，主要原因是我们没有经常动手设计电路。

还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助。

我相信通过这次的课程设计，在以后的学习中我会更加努力，力争把这方面的知识学好，学精，同时通过本次设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上联系起来。

7参考文献

（1）张元敏.宋庚寅电子技术实验与设计制作西南交通大学出版社2009

（2）刘颖摸拟电子技术北京.清华大学出版社北京交通大学出版社2008

（3）陈锦玲电路设计与制版人民邮电出版社2008

（4）艾永乐付子义模拟电子技术基础中国电力出版社2008