集成直流穩(wěn)壓電源的方案設(shè)計(jì)書(shū)與制作

1、一設(shè)計(jì)要求1.初始條件：（）集成穩(wěn)壓器選用LM317與LM337或其他芯片，性能參數(shù)和引腳排列請(qǐng)查閱集成穩(wěn)壓器手冊(cè)。（）電源變壓器為雙1525。（）其參考電路之一如圖1所示圖連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓器參考電路原理圖2.1）輸出電壓Vo：1.25-12V連續(xù)可調(diào)。（2）最大輸出電流Iomax=800mA（3）紋波電壓Vop-p5mV（4）穩(wěn)壓系數(shù)Sv3X103.1）依據(jù)已知設(shè)計(jì)條件確定電路形式。（2）計(jì)算電源變壓器的效率和功率。（3）選擇整流二極管及計(jì)算濾波電容（4）安裝調(diào)試與測(cè)量電路性能，畫(huà)出實(shí)際電路原理圖。（5）按規(guī)定的格式，寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)報(bào)告。二.總體設(shè)計(jì)思路在本次課程設(shè)計(jì)中我準(zhǔn)備采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

2、，集成穩(wěn)壓器選用LM317與LM337，電源變壓器選用雙1525。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。由于輸入電壓壓II穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種類型。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。本課程設(shè)計(jì)中采用三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317與LM337。1.LM317與LM337集成穩(wěn)壓

3、器的特性簡(jiǎn)介電壓為或。比較典型的產(chǎn)品有和等。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。其中的輸出電壓范圍是至，的輸出電壓范圍是至阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。特性簡(jiǎn)介可調(diào)整輸出電壓低到1.2V。保證1.5A輸出電流。典型線性調(diào)整率0.01%。典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護(hù)。過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。電壓范圍輸入輸出最小壓差降為0.2VLM317/LM3371.25V至37V連續(xù)可調(diào)。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。LM317與LM337集成穩(wěn)壓器的特性滿足設(shè)計(jì)要

4、求的輸出電壓Vo：1.25-12V連續(xù)可調(diào)。封裝形式TO-220塑料封裝，TO-3鋁殼封裝，TO-202塑料封裝，TO-39金屬封裝廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。圖3TO-220塑料封裝圖圖4TO-3鋁殼封裝圖圖5TO-39金屬封裝圖一般應(yīng)用電路圖是、組成可調(diào)輸出的電阻網(wǎng)絡(luò)。為了能使電路中的偏置電流和調(diào)整管的漏電流被吸收，所以設(shè)定為歐姆。通過(guò)瀉放的電流為。輸入電容器用于抑制紋波電壓，輸出電容器用于消震，緩沖沖擊性負(fù)載，保證電路工作穩(wěn)定。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。由于加外接保護(hù)電路的存在，容易發(fā)生電容器發(fā)電而損壞穩(wěn)壓器。若有外接保護(hù)二極管，電容器放電時(shí)，導(dǎo)通鉗位，使穩(wěn)壓器得到保護(hù)。是為了防止調(diào)節(jié)端旁路電容器

5、放電時(shí)而損壞穩(wěn)壓器的保護(hù)二極管。旁路電容器也是為了抑制波紋電壓而設(shè)置的。當(dāng)為時(shí)，能提高紋波抑制比。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。圖6LM317應(yīng)用電路圖圖7LM337應(yīng)用電路圖1，2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護(hù)LM317/337?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。這類穩(wěn)壓器是依靠外接電阻來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的,為保證輸出電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻,同時(shí)電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線上:預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。LM317的V=1.2V，I=50mA，由于II，所以2.穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為

6、兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。3.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的主要特點(diǎn)1穩(wěn)定性好當(dāng)輸入電壓Usr（整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓Usc的變化應(yīng)該很小一般要求。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù)S來(lái)表示：S的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條越小，電源的穩(wěn)定度越鳳襪備訊顎輪爛薔。件下，S越小，輸出電壓的變化高。通常S約為。擁締2.輸出電阻小負(fù)載變化時(shí)

7、（從空載到滿載），輸出電壓Usc，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。rn變化量之比。rn反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力，rn越小，則Ifz變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至001歐。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。3.電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來(lái)表示.壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。4.輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波

8、電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。三.設(shè)計(jì)的主要思路無(wú)線電愛(ài)好者的需要。但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對(duì)性能的要求，就必須再做一些改進(jìn)。從以下四個(gè)方面對(duì)它的性能加以改善，便可做成一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的穩(wěn)壓電源了。這就是：增加放大環(huán)節(jié)，提高穩(wěn)定性，使輸出電壓可調(diào)；用復(fù)合管做調(diào)整管，使輸出電流增大；增加保護(hù)電路，使電源工作安全可靠。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。直流穩(wěn)壓電源主要由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。如圖8所示：1電源變壓器：將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次?jí)電壓u2較小。2整流電路：將變壓器次級(jí)交流電壓u2變成單向的直

9、流電壓u3諧波分量。3濾波電路：濾除脈動(dòng)電壓u3u4隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化而變化。4穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化時(shí)，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標(biāo)。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。圖8直流穩(wěn)壓電源四.單元電路的設(shè)計(jì)串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路所組成，各部分電路的形式與作用如下。1.電源變壓器電源變壓器的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。電源變壓器的效率為：驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。PP其中：P是變壓器副邊的功率，P是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表所示：表小型變壓器的效

10、率副邊功率P效率因此，當(dāng)算出了副邊功率P后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率P。設(shè)計(jì)要求的電源變壓器為雙1525。原邊輸入功率為P。副邊輸出功率為PI因?yàn)樗x電源變壓器為雙1525，由表中數(shù)據(jù)可知，則PP/，所選25W符合要求。電源變壓器的實(shí)際效率為2.橋式整流電路,而是用四個(gè)二極管接成電橋形式，使在電壓V的正負(fù)半周均有電流流過(guò)負(fù)載，在負(fù)載形成單方向的全波脈動(dòng)電壓。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。圖9橋式整流電路主要參數(shù)：3.濾波電路整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠(yuǎn)。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗

11、婭薔。本設(shè)計(jì)中采用電容濾波電路圖10電容濾波電路圖10分別是橋式整流電容濾波電路和它的部分波形。這里假設(shè)t0時(shí)，電容器C已經(jīng)充電到交流電壓V的最大值（如波形圖所示）。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。整流二極管VL1VL4組成單相橋式整流電路，將交流電壓U2變成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電容濾除波紋Ui.Ui與交流電壓U2的關(guān)系為輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。Ui=(1.11.2)U2每支整流二極管的最大反向電壓Urm=U2。通過(guò)每支整流二極管的平均電流I。式中R為整流濾波電路的負(fù)載電阻，為電容提供放電回路，RC放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)該滿足RC/.式中T=20ms。4.電路參數(shù)設(shè)計(jì)（1）確定R1、R2的阻值。以LM317為

12、例說(shuō)明。電路圖如下所示：圖11LM317電路圖輸出電壓計(jì)算公式U01.25(1RR2)1帶入數(shù)據(jù)可得（1）（2）R取滑動(dòng)變阻器：R，則R116R116的阻值不是標(biāo)稱值，取標(biāo)稱阻值。（2）整流二極管及濾波電容的選擇整流二極管選其極限參數(shù)為而因?yàn)镮而,ioppmv,所以所以ooppIi濾波電容為IIoF電容C的耐壓應(yīng)大于ii故取只F的電解電容相并聯(lián)作為濾波電容。同理的參數(shù)為、。五.總體電路圖與工作原理1.總體電路圖圖總體電路原理圖2.電路工作原理三端可調(diào)穩(wěn)壓器的工作原理如下。輸出電壓取決于外接電阻、可調(diào)電阻的分壓比。輸出端與調(diào)整端之間的電位差恒等于，調(diào)整端的電流極小，所以流過(guò)、的堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆

13、贅。的電流要小于，這就限制了電阻的取值。此外，還應(yīng)注意：在不加散熱片時(shí)的最大允許功耗為。在加散熱板后，其最大允許功耗可達(dá)。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。六.電路的安裝與調(diào)試1.整流濾波電路的安裝首先應(yīng)在變壓器的副邊電壓接入保險(xiǎn)絲FU，以防電源輸出端短路損壞變壓器或其他元件，整流濾波電路主要檢查整流二極管是否接反，否則會(huì)損壞變壓器。檢查無(wú)誤后，通電測(cè)試（可用調(diào)壓器逐漸將輸入交流電壓升到），用滑線變阻器作等效負(fù)載，用示波器觀察輸出是否正常。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。2.穩(wěn)壓部分的安裝集成穩(wěn)壓器與散熱器之間絕緣，輸入端加直流電壓（可用直流電源作輸入，也出電壓隨之變化，說(shuō)明穩(wěn)壓電路正常工作。注意檢查在額定負(fù)載電流下的穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。3.組裝及指標(biāo)測(cè)試足設(shè)計(jì)要求：（1）為最高值，為最小值，測(cè)穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否小于額鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫(kù)。（）為最小值，并檢查輸出穩(wěn)壓