可调的直流稳压电源设计报告Word文档下载推荐.docx

1、 2013 年 6 月 2 日输出电压可调的直流稳压电源设计摘 要 本文介绍了输出电压可调的直流稳压电源的原理分析和设计过程，通过对相关参数的计算来选择恰当的元器件，设计出电路，经过仿真和焊电路板的实验结果表明，此可调的直流稳压电源满足设计要求。关键词：直流稳压电源；整流；滤波；稳压1、 引言现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用的是能将交流电网电压转换成直流电压的直流电源，可见直流稳压电源似乎各类电子设备的重要组成部分，为设备的稳定工作提供能量。2、 设计原理及设计过程直流电源分为两类：一类是能直接供给直流电压或电流的，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅

2、光电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳压的直流电流或电压的，这类变换电路统称为直流稳压电源。2.1 设计目的 1）掌握集成直流稳压电源的设计方法； 2）焊接电路板，实现设计指标；3）掌握可调的直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法；2.2 技术指标 1）设计一个可调直流稳压电源。2）输出电压 Uo = 1.25V-13.75V ，最大输出电流 Iomax = 1A 。3）输出纹波电压Uop-p5mV ,稳压系数SU510-3 。4）输出限流保护电路。2.3 设计原理我们所设计的直流稳压电源为小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转化为幅值稳定、输出电流为1A以下的

3、直流电压。交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图如图1所示。2.3.1 电源变压器 电源变压器是利用电磁感应原理，将输入的有效值为220V的电网电压转换为所需的交流低电压。变压器的副边电压有效值由后面电路的需要决定。2.3.2 整流电路 利用二极管的单向导电性，将交流电压（电流）变成单向脉动电压（电流）的电路，称为整流电路。小功率电路中一般采用单相半波、全波、桥式整流电路和倍压整流电路，其中，最常用的是单相桥式整流电路。我们的设计也是采用桥式整流电路。1） 原理 单相桥式整流电路（如图2 所示）是由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器的副边电压u

4、2 的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。当u2 为正半周时，电流方向如图3 所示；当u2 为负半周时，电流方向如图4 所示；这样，由于两对二极管的交替导通，只是负载电阻在整个周期内都有电流通过，而且方向保持不变，输出电压为 整流电路的输入输出的波形如图5所示。2） 电路的主要参数 对整流电路 输出电压平均值：输出电流平均值：对二极管 考虑到电网电压的波动范围为10%，实际选用二极管时，应至少有10%的量。最大整流电流：最高反向工作电压：2.3.3 滤波电路 电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻两端）并联一个电容即构成电容滤波电路，如图6 所示。滤波

5、电容的电容量较大，因而一般采用电解电容，且电容值愈大电路带负载的能力愈强，滤波效果愈好。原理 电容滤波电路是利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。当副边电压u2处于正半周期并且数值大于电容两端电压uc 时，对电容C 进行充电；当u2 达到峰值后开始下降是，电容C 通过负载RL 放电；当u2 的负半周幅值变化到恰好大于uc 时，再次对C 进行充电。（电流方向如图7 所示） 滤波电路的输出电压曲线如图8 所示。通过可以看出，经滤波后的输出电压不仅变得平滑，而且平均值也得到提高。2.3.4 稳压电路稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。在设计中，常利用电容器两

6、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。2.3.5 LM317的应用LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。lm317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子

7、爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo=1.25（1+R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo=1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo=1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压

8、块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。2.4 设计过程首先，根据要求选择三端稳压器。然后，根据三端稳压器对输入电压的要求和桥式整流滤波电路的电压关系，计算出电源变压器副边电压U2 的值，再根据输出电流的要求选择电源变压器。接着，根据桥式整流电路和电网变化情况，计算出二极管的最大反向电压URM 和最大平均整流电流ID（max），查手册确定整流二极管或整流桥的型号。最后，根据电路要求和电网变化情况，计算出电容量和耐压值，查手册选定滤波电容的标称值和耐压值。3、 电路仿真3.1 电路图3.2 仿真结果4、 实验结果4.1 实际电路4.2 测量结果5、 实验总结实

9、验一定要思路清晰，按步骤有计划地进行实验：1. 首先，要熟悉研究课题背景，明确实验的意义；2. 然后，要做好电路理论分析，弄清楚各部分原理和参数的来源，才能够在之后的实践中胸有成足；3. 接着，要明确设计要求，严格按照设计要求做好仿真，得到正确的仿真结果，还要学会熟练地使用Multisim软件；4. 再次，要注重动手实践，包括列元件清单、采购元件、焊接电路、电路调试、参数测试等等，只有自己动手了才能够感受到电子设计与制作过程中的精细操作；5. 最后，要能条理清晰地将所研究的内容通过研究报告的形式表现出来。6、 遗留问题本次研究性学习从仿真到实际制作出电路板，过程十分顺利但是，通过做实验热然发现一些尚未解决的问题。从理论上分析以电路图所设置的电阻阻值搭配来看，输出电压范围应该为13.75V到1.25V，但实际电路板的输出上限达到了22V，此问题在本次研讨中未能解决。参考文献1路勇 刘颖.模拟集成电路基础.中国铁道出版社，20102路勇.佟毅等.电子电路实验及仿真M.第二版.北京:清华大学出版社，2010.3宋学君.模拟电子技术M.北京:科学出版社，20064侯建军 佟毅 刘颖 曾涛 马英新.电子技术实验、综合设计实验与课程设计.高等教育出版社，20075童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第三版）.高等教育出版社，2000