可调直流稳压电源设计.docx

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可调直流稳压电源设计

一、设计的任务与要求…………………………………………………3

1.1设计任务……………………………………………………………3

1.2设计要求……………………………………………………………3

二、方案的选择…………………………………………………………3

2.1方案设计……………………………………………………………4

2.2方案论证与比较……………………………………………………4

三、系统工作原理………………………………………………………5

3.1电源变压器…………………………………………………………6

3.2整流电路……………………………………………………………6

3.3滤波电路……………………………………………………………7

3.4稳压电路……………………………………………………………8

四、实现中出现的问题…………………………………………………9

五、实验数据及处理……………………………………………………10

六、收获体会……………………………………………………………11

七、参考文献……………………………………………………………11

一、设计的任务与要求

1.1设计一个直流稳压电源，满足：

（1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压+3V~+9V；

（2）最大输入电流：

Iomax=800mA

（3）稳压系数﹤=0.003；

1.2.通过设计集成直流稳压电源，要求掌握：

（1）如何选择变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。

（2）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法

二、方案的选择

2.1.电路设计

方案设计主要在可调电压输出部分，要求输出电压从0V开始连续可调。

因此，以下主要对三种方案进行论证与选择。

方案一：

晶体管串联式直流稳压电路

输入交流电压经过蒸馏滤波后，得到平滑的直流电压，作为稳压电路的输入电源输入，同时，运用了比较放大电路，它的核心是调整管，输出电压的稳定是管的降压相应改变，使输出电压保持稳定

方案二：

采用三端集成稳压器

采用输出电压可调且内部有过载保护功能的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压1.5V起连续可调，因要求电路具有较强的带负载能力，该电路所用的器件较少，成本低且组装方便，可靠性高

2.2方案论证与比较

方案一：

结构简单，用的元器件大多是常用的，在实验室可以容易获取，造价成本也不会高，但电路复杂，元器件太多，不利于实际操作，且精确度不太高；

方案二：

稳压部分采用一块三端稳压器，其他分立元器件，元器件先进，技术成熟，完全能达到题目要求，虽然成本比方案一高点，但精确度较方案一高，且电路相对没那么复杂。

所以，综上考虑，选择方案二好。

三、系统工作原理

直流稳压电源方框图及波形图

可调直流稳压电源原理电路图

可调式集成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所组成，各部分电路的形式于作用如下。

3.1电源变压器

降压变压器。

它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui，变压器的变比由变压器副边确定，电压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,n为变压器效率。

3.2整流电路

利用单向导电原件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。

整流电路的种类如下：

1.半波整流电路：

半波整流电路只利用电源的正半周期，电源的利用率非常低，所以半波整流电路仅在高电压，小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。

2.全波整流电路

全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电源的一半，比半波整流小一倍。

由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，所以实际中很少使用。

3.桥式整流电路

桥式整流电路使用普通的变压器，每个整流二极管上流过的电流时负载电流的一半，与全波整流相同，桥式整流比全波整流电多用两个整流二极管，由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以叫桥式整流电路

由于桥式整流电路克服半波整流和全波整流的缺点，所以本次采取桥式整流电路。

3.3滤波电路

对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成分很少的直流电源。

滤波电路实际上是一个低通滤波器，截止频率低于整流输出电压的基本频率。

本次设计采用的是电容滤波电路

电容滤波原理：

在电容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的速度，取决于充放电时间常数，时间常数越大，电荷改变得越慢，则电压变化也越慢，即交流分量越小，也就是“滤除”了交流分量。

3.4稳压电路

由于输入电压发生波动，负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压会随着变化，为了稳定输出电压，采取稳压电路。

稳压可用稳压管也可以用三端集成稳压管，但由于稳压管没有过流过热等保护功能，且设计要求实现连续可调电压，所以选用可调式三端稳压器。

三端集成稳压器电路框图

四、实现中出现的问题

1.变压器

（实验室提供“面包板”的变压器）

2,整流二极管的选择。

（实验室提供“面包板”的整流二极管）

3，滤波电容的选取。

（实验室只有2200uF的电容），通过并联使用电容来解决

4，三端集成稳压管的选择，选择LM317还是LM7805

综合分析，可知，LM317的滤波效果明显比LM7805的好，所以选取LM317为适当的。

五、实验数据及处理

1.由于整流二极管所承受的最大反向电压和平均电流为：

URM=

U2=

×11V=15.55VIomax=0.8A,

2.二极管IN4001的反向击穿电压URM≥50，额定工作电流Id=1A>Iomax

故整流二极管选用IN4001

3.根据题目要求：

Sv=0.003，Uomax=9V,Uomin=3V：

由公式

可求得：

ΔUI=0.005×（12/10）×3×0.001=2.04V

所以，滤波电容：

Ci=Iomax×（T/2）÷ΔUI=0.8×（1/50）×（1/2）÷2.04=3921F

故滤波电容Ci取容量为4700μF

3.由LM317的输出电压要Vo＝1.25（1＋RW＋R2/R1），如设计Vo=+3V～

+9V的直流稳压电压源，可取R1＝240Ω，则（RW＋R2）min＝336Ω

电容：

电路的输入端一般要并联电容Ci，约为0.33μF，用以消除

电路的电感效应引起的自激振荡，但是若Ci容量较大，一旦输入端断开，

Co将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏。

因此，可在稳压

器的输入端和输出端之间跨接一个二极管D1，起保护作用。

通常电路中

C2的作用是减小纹波电压，C2选择10μF。

电容Co的作用是为了进一

步消除电压震荡，是电压稳定。

二极管：

D1的作用是防止输入端短路Co放电对稳压器照成影；D2

的作用是防止输出端短路时C2放电损坏集成稳压块。

D1和D2一般选用

二极管IN4001.

六、收获体会经过一个星期的学习和实践，我对模电知识有了更进一步的了解，对模电课程中直流稳压电源这一章节所涉及的部分元件有了一定的认识，掌握了选择变压器。

整流二极管，滤波电容及集成稳压器来说设计直流稳压电源。

我也学会了Multisim仿真软件对直流稳压电源进行调试及格部件主要技术指标的测试。

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识及专业技能上的提升，同时又是一门思辨课，给了我莫大的空间思考。

设计，让我感触很深，是我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试，熟悉常用仪器，仪表，了解电路的连接方法，以及如何提高电路的性能等等，掌握可调直流稳压电源构造及原理。

我认为，这次课程设计，不仅培养了独立思考，动手操作能力，在各种其他能力都有了提高。

更重要的是，我们学会了很多学习的方法，而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发会的挑战，只有不断学习，实践，再学习，再实践。

以后，不管有多现其中的奥妙

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或网上查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。

鸣谢课程设计过程中同学的帮助和葛卫清老师的衷心的指导！

七、参考文献

【1】《模拟电子技术基础》第三版童诗白华成英高等教育出版社

【2】《电子技术课程设计》杨志忠机械工程出版社

【3】

【4】