可调集成直流稳压电源课程设计报告.pdf

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1、.-设计课题：可调集成直流稳压电源-专业班级：学生 XX：学号：指导教师：设计时间：-可修编.-一、设计任务与要求1.设计一集成稳压电路要求：(1)输出电压可调：Uo3V 9V(2)最大输出电流：Iomax800mA(3)输出电压变化量：Uo15mV(4)稳压系数：Sv0.0032.通过设计集成直流稳压电源，要求掌握：(1)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、方案设计与论证1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源是一种将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能

2、完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：其中，(1)电源变压器：是降压变压器，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的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。-可修编.-(2)整流电路：利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。(4)稳压电路:稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变

3、化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。2设计方案：-可修编.-方案一:采用 7805 三端稳压器电源：固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚 Vo,输入脚 Vi 和接地脚 GND 组成,它的稳压值为+5V,它属于CW78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好,只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容,如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加 10 倍,但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用.方案二:采用 LM317 可调式三端稳压器电源：LM3

4、17 可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压.不过它只能连续可调的正电压,稳压器内部含有过流,过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R).由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好,所以此此方案可选,此电源就选用了 LM317 三端稳压电源,也就是方案二.三、单元电路设计与参数计算1.集成三端稳压器LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压高得多的纹波抑制比。可调整输出电压低到 1.2V，保证1.5A 输出电流，典型线性调整率0.01%，80dB

5、 纹波抑制比，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保护，标准三极管封装。LM317 其特性参数：可调 X 围为 1.25V-7V最大输出点流为 1.5A输入与输出工作压差为U Ui Uo：3V-40V。-可修编.-输出表达式为：Uo (1R2)*UREFR1其中，UREF是集成稳压器件的输出电压，为 1.25V。如图所示，改变 R2 的值，Uo 的值即可改变。当 R2 短路时，Uo 最小，为UREF即 1.25V；当R2 大于零时，Uo 都大于UREF，最大可达 37V,如右图所示。2.选择电源变压器1）确定副边电压 U2：根据性能指标要求：Uomin 3VUomax 9V又Ui U

6、omax (Ui Uo)min Ui Uomin (Ui Uo)max其中：(Ui Uomax)min 3V,(Ui Uomin)max 40V12V Ui 43V此 X 围可任选：Ui 14V Uo1根据Uo1(1.11.2)U2可得变压的副边电压：U2 2）确定副边电流I2：Io1 Io又副边电流I2 (1.5 2)Io1取Io Iomax 800mA则I2 1.5*0.8A 1.2A3)选择变压器的功率变压器的输出功率：Po I2U2 14.4W3.选择整流电路中的二极管Uo112V1.15变压器的伏变电压U2 12V桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：2U217V桥式整流电路中

7、二极管承受的最高平均电流为：Io0.8 0.4A22-可修编.-查手册选整流二极管 IN4007,其参数为：反向击穿电UBR1000V17V最大整流电流IF1A 0.4A4.滤波电路中滤波电容的选择1）求Ui：根据稳压电路的稳压系数的定义：SV设计要求Uo 5mVUoUoUiUiSv 0.003 Uo 3V 9V Ui 14V代入上式，则可求得Ui UiUo Uo*Sv (4*0.005)(9*0.003)3.3V；2）求滤波电容 C设定Io Iomax 0.8A,t 0.01S所以滤波电容：C Iomax*t0.8*0.01 2424uF。Ui3.3电路中滤波电容承受的最高电压为2U217V

8、,所以所选电容器的耐压应大于 17V.四、总原理图及元器件清单1总原理图（简要说明工作原理）、PCB 图-可修编.-D51N4 0071N4 0011S1J121power1N4 0071N4 007+C4VINADJVOUT3U2R2190D61N4 007D2D1R12.7K2R3280C220u2200uRVRES 2+C7J212C30.1uF+C6100uFD3D4R422uFCON1N4 0071N4 007D10LED01K2元件清单原件序号J1型号变压器主要参数12V数量1备注实际输入电压大-可修编.-于 12VD1D2D3D4D5D6D7FUSHC2 C3C4C5C6SWR1

9、R2R3R4U二极管 1N4007发光二极管熔断丝电容电容电容电容开关电阻电阻电阻电位器三端稳压器 LM317URM1000V,1A1A0.1uF2200uF22uF100uF6111111111111也可用 1N40012.7K1902801K可调 X 围 1.2537V3.安装与调试（加仿真）按 PCB 图所示，制作好电路板。安装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，在安装稳压电路，最后再装上电路（电容）。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用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

10、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。然后接通电源，调节Rw 的值，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。-可修编.-电位器 RV1 取最大时，Uo=8.95V电位器 RV1 滑到最小时，Uo=2.94V电位器在 0 到 1K 之间，输出电压连续可调：约为 3V9V六、性能测试与分析1.输出电压与最大输出电流的测试测试电路如图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流 Io 要小于最大输出电流 Iomax，取 Io=0.7A，可算出RL12,工作时RL上消耗的功率-可修编.-为PLUoIo 9*0.7 6.3

11、W故RL取额定功率为 10W，阻值为20的电位器。测试时，先将RL 20,交流输入电压为 220V，用数字电压测量的电压指示 Uo。然后慢慢调小RL，直到 Uo 的值下降 5%。此时流经RL的电流就是Iomax，记下Iomax后，要马上调大RL的值，以减小稳压器的功耗。RV2=20 欧姆，Uo=8.95,Io=0.45AUo 下降 5%时（8.52V），Io=0.69A2.波纹电压的测试-可修编.-用示波器观察 Uo 的峰峰值，测量Uopp的值（约几 mV）。有示波器得出：Uopp 299.2uV3.稳压系数的测量在 Ui=220V 时，测出稳压电源的输出电压 Uo,然后调节自耦变压器是输入电

12、压 Ui=198V,测出稳压电源的输出电压 Uo2。则稳压系数为：SVUoUoUi220Uo1Uo2Uo1Uo2*SV 2.6*Ui269 184UoUo因为在调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):U1=184V,Ui=9.84U1=220V,Ui=11.8VU1=269V,Ui=14.4V-可修编.-Ui=12.4V 时，Uo=8.95VUi=14.4V 时，Uo=8.96VUi=9.84V 时，Uo=8.95V-可修编.-所以，稳压系数：SV 2.6*设计要求Uo=+3V+9VIomax=800mAVop p 5mVSv 3*1038.96 8.950.

13、00298.95测试结果2.94V8.95V690mA299.2uV0.0029误差分析1%14%299.2uV5mV3%在允许的误差 X 围内，本设计已达到要求。七、结论与心得经过一个的学习与实践，我还是把我的课程设计报告完成了。通过这一次的学习与实践，让我对模电知识更近一步的了解，对模电课程中直流稳压电源这一章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设计直流稳压电源，学会了用 Pretues 仿真软件对直流稳压电源进行调试及各部件主要技术指标的测试。从选题到画图这个过程并没有发费我太多的时间，因为上学期我才学过Ptotel 画电路板和 PCB 板

14、，其中老师也教过我们如何画原件封装，所以，这个过程没有给我造成困难。但是画 PCB 板关系到之后的印版，所以画 PCB 板的时候我特意向在行的同学寻求帮助，问他们哪些地方需要改进的。但任存在不足的是，容值较大的电容与稳压管的距离靠得太近，导致散热片不能正常接上去，影响了稳压管的散热。硬件的制作按流程操作并不是很难，我只用了一个晚上的时间，但是由于买不到与仿真等值的元件，难免造成误差，而且由于仿真软件本身的原因也可能造成误差，所以在完成硬件之后，我用万用表测得的输出电压X 围是 4.5V9.06V，与要求的输出电压值有较大的误差，我又将与变压器串联的电阻换成更小阻值的，之后测得的输出电压为2.7

15、1V9.04V，减少了误差。整个事件过程中最难的要数调试了。因为没有示波器，所以除了测电压电流用到实物外，其它参数设计只能用仿真软件测得。由于对仿真软件使用懂得不多，对模电知识学习的也不是很透彻，所以有些数据的测试是参考资料测试的。本次课程设计，培养了我运用互联网查找资料和综合应用课本理论知识解决实际问题的能力。启发了我，在今后的学习过程中不能懒懒散散，学的要懂不懂，要把课本上的知识-可修编.-学精通，同时也要多学习课外知识来扩 X 自己的知识面；在计算和动手方面要更加的耐心加细心，才能把事情做得更好；在生活和学习中，要和身边的人团结互助，能帮的就要尽力帮。由于能力有限，我的课程设计难免有一些误差和错误，还望老师批评和指正！八、致在本次设计中感谢老师及同学们在设计中对我的帮助和指导！九、参考文献1 模拟电子技术基础 王淑娟蔡惟铮齐明高等教育2.Preteus 教程电子线路设计、制作与仿真X 清慧X 凤蕊王志奎等清华大学3 电路原理图雨电路板设计教程Protel 99SE夏路易石宗义希望电子-可修编.-专业专业：班级班级：学号：课题名称设计任务与要求设计报告成绩可调集成直流稳压电源-可修编.-电子作品成绩课程设计成绩指导教师：指导教师：-可修编.