直流稳压电源课程设计(-部分)(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业直直 流流 稳稳 压压 电电 源源 设设 计计一、设计任务与要求1.输出电压OU在 1015V 之间连续可调；2.最大输出电流mAIOM500；3.稳压系数05. 0rS，电源内阻1 . 0or；4.有过流保护环节，最大输出电流不超过mA600。二、方案设计与论证直流稳压稳压电源基础功能由由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 1 所示，在这四部分基础功能上按设计要求需要在添加上过流保护环节。+电源+整 流+滤 波+稳 压+u1u2u3uIU0_变压器_电 路_电 路_电 路_（a）稳压电源的组成框图u1u2u3uIU00t0t0

2、t0t0t（b）整流与稳压过程图 1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程方案一：单相半波整流电路：单相半波整流简单，使用器件少，它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半波形，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，Vo=0.45Vi，变压器的利用率低。方案二：单相全波整流电路：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业使用的整流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Vo=0.9Vi，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

3、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。综合综合3 3种方案的优缺点种方案的优缺点: :决定选用方案三。决定选用方案三。三、单元电路设计与参数计算整流电路采用桥式整流电路，电路如图 2 所示。在 u2 的正半周内，二极管 D1、D2 导通，D3、D4 截止；u2 的负半周内，D3、D4 导通，D1、D2 截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻 RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图 3 所示。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

4、管的平均电流等于输出电流的平均值的一半， 即即。 电路中的每只二极管承受的最大反向电压为22U(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：U Uo1o1=(1.1=(1.11.2)U1.2)U2 2，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 4。121ofII25 . 121IIot023422Ut0234ou22U图 2 整流电路图 3 输出波形图精选

5、优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3 31 1 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。可调式集成稳压器，常见主要有 CW317、CW337、LM317、LM337。317 系列稳压器输出连续可调的正电压，337 系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为 1.2V37V，最大输出电流maxOI为 1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317 系列和LM337 系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图 4 和图 5.图 4 管 脚图图 5

6、 典型电路输出电压表达式为:11125. 1RRPUo式中，1.25 是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压REFV，此电压加于给定电阻1R两端， 将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器1RP， 电阻1R常取值240120，取 R1=200 根据 LM317 输出电压表达式，以及输出电压是 10-15V 的要求可计算得到RP1=750，且 RP1 需串联一个电阻 R2，R2=1.4K。我们1RP一般使用精密电位器，与其并联的电容器 C 可进一步减小输出电压的纹波。图中加入了二极管 D，用于防止输出端短路时10F 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。稳压器的输出端不加电容亦能工作，由于稳

7、压器在 11 的深度负反馈下工作，当输出端负载为容性的某一值时，稳压器有可能出现自激现象。因此，在稳压器的输入端接入 0.1F 的电容 C1，输出端接入 1F 的电解电容 C5，图 4 稳压电路原理图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业提供足够的电流供给， 同时可以防止可能发生的自激振荡以及减小高频噪声和改善负载的瞬态响应。当输入端发生短路时，C5 通过稳压器的调整管放电，C5 值较大，则放电时的冲击电流很大， 电压会通过稳压器内部的输出晶体管放电， 可能造成输出晶体管发射结反向击穿。为此，在稳压器两端并接二极管 D2，输入端短路时 C5 通过 D2 放电，保护稳压器。LM317 其特性

8、参数：输出电压可调范围：1.2V37V输出负载电流：1.5A输入与输出工作压差U=Ui-Uo：340V能满足设计要求,故选用 LM317 组成稳压电路。3 32 2 选择电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：2P是变压器副边的功率，1P是变压器原边的功率。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2PVA10VA3010VA8030VA20080效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率2P后，就可以根据上表算出原边功率1P。由于 LM317 的输入电压与输出电压差的最小值VU

9、UoI3min， 输入电压与输出电压差的最大值VUUoI40max，故 LM317 的输入电压范围为：maxminminmax)()(oIoIoIoUUUUUUU即VVUVVI4010315VUVI5081VUUin36. 611 . 1811 . 1Im2， 取VU612变压器副边电流：AIIo5 . 0max2，取AI12，因此，变压器副边输出功率：WUIP6122212PP精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业由于变压器的效率7 . 0， 所以变压器原边输入功率WPP8522.21， 为留有余地，选用功率为W30的变压器。3 33 3 选用整流二极管和滤波电容由于：VUURM5 .2

10、581222，AI5 . 0max0。IN4001 的反向击穿电压VURM50，额定工作电流max01IAID，故整流二极管选用 IN4001。3 34 4 滤波电容根据300105,5,81,15vppISmVUVUVU，和公式常数常数oITIIvUUUUS00可求得：VSUUUUvIpopI2 . 11051581005. 030所以，滤波电容：uFFUTIUtICIIc4166416600. 02 . 1215015 . 02max0电容的耐压要大于VU5 .2581222，故滤波电容 C 取容量为F4700，耐压为V53的电解电容。四、总原理图及元器件清单1总原理图精选优质文档-倾情为

11、你奉上专心-专注-专业1元件清单元件序列元件序列型号型号元件参数值元件参数值数量数量备注备注T1T1变压器变压器18V18V1 1实际输入电压大实际输入电压大于于18V18VD1D1 D2D2 D3D3 D4D4 D5D5 D6D6二极管二极管1N40011N4001VURM50，1A6 6也可用也可用 1N4007Q1Q1三极管三极管2SC18152SC1815NPNNPN管管1 1也可用也可用90139013C1C1 C2C2电解电容电解电容4700uF/25V4700uF/25V2 2C3C3电解电容电解电容0 01uF1uF1 1C4C4电解电容电解电容10uF/25V10uF/25V1 1C6C6电解电容电解电容1uF/25V1uF/25V1 1R1R1电阻电阻7507501 1R2R2电阻电阻1.4K1.4K1 1R3R3电阻电阻2002001 1R4R4电位器电位器1.171.171 1U1U1三稳压器三稳压器LM317LM317可调范围1.2V37V1 1