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1、课程设计说明书 第 16 页可调直流稳压电源设计摘 要本设计利用模拟电路，以变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器LMP317来设计直流稳压电源；直流稳压电源是一种简单、安全、运用非常广泛小型电源。本次设计把重点放在电路的设计和制作上。本次设计由于电路比较简单，故在很多参考书上都能找到相似的。实验目的是通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。关键词：整流二极管，LM317，稳压电源，一 设计任务书1.集成稳压电源的主要技术指标（1）同时输出电压、输出电流为2A。（2）输出纹波电
2、压小于，稳压系数小于；输出内阻小于0.1。（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。1.设计要求（1）电源变压器只做理论设计。（2）合理选择集成稳压器及扩流二极管。（3）保护电路拟采用限流型。二 基本原理1 电路框架图12 电路原理图 图23整流滤波电路 整流电路：利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。滤波电路：利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容C与整流电路的负载RL并联（或串联），就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。 图
3、3电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕阻和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。滤波电路利用电阻抗元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波6。电容器的特点就是：对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。对交流电，频率越高阻抗越小。利用电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫
4、“滤波”。经过滤波，交流成分都经过电容器回到电源去了，电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。利用同样的原理，我们可以通过电容器筛选出交流信号，把直流成分去掉。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。当U2为正半周并且数值大于电容两端电压UC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电
5、容C充电。当UCU2，D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，UC按指数规律缓慢下降。当U2为负半周幅值变化到恰好大于UC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，UC上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，UC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。4 稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化。因此，。压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。本
6、设计采用可调正压系列：W317系列稳压块能在输出电压为1.25V37V的范围内连续可调,外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内也有过流、过热和安全工作区保护。最大输出电流为1.5A。其典型电路如下所示。其中电阻与电位器RP组成电压输出调节电器，输出电压的表达式为：式中， 一般取值为（ ），输出端与调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V），所以流经电阻的泄放电流为510mA。 D6：选用1N4001或1N4007。作用：无D2，当LM317输入端元件短路时，出现UIUO,则会产生一个由其输出端经LM317流入输入端的反向泄放电流。这个电流将可能损坏LM317。接入D6后，D6提供
7、一个泄放电流的通路(D2正偏), 从而保护了LM317。 图4三 元器件介绍及选择1特殊元器件介绍1.1 LM317三端稳压器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。特性: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%。典型负载调整率0.1%。80dB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。
8、标准三端晶体管封装。电压范围LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调主要参数 输出电压：1.25-37V DC； 输出电流：5mA-1.5A； 芯片内部具有过热、过流、短路保护电路； 最大输入-输出电压差：40V DC， 最小输入-输出电压差：3V DC； 使用环境温度：-10-+85 。 存储环境温度：-65-+150 。内部结构图图52元器件选择2.1 输出电压Uo=Uo+URp1=(R1+PR1)Uo=(1+RP1/R1)Uo (Uo=1.25)2.2 确定 RP1,R1Uomax=12=(1+RP1/R1)Uo所以 RP1=(Uomax/Uo-1）R1=(12/1.25
9、-1)*200=1720在考虑到实验室元器件的库存问题，最后选择RP1=5K。 图6 2.3 R1的选定（180-250） LM317稳定工作的最小电流为： Iomin=1.5mA R1max=1.25/5*1000=250R1取值过小会使 LM317的分流过多，导致IL下降，所以R1取240.2.4电容选择C1：滤波，C1=1200 F；C2：抑制自激振荡， C2=(0.10.3)F/63V；C3：滤波，用以减小输出电压的波纹电压(即输出电压中的交变电压分量)。 C3=10uF/16V；C4：滤波作用，使Uo中的波动减小; C4=100F/16V。3 元件清单型号/规格数量变压器220/15
10、V， 15W1电解电容C11000uF/251三端可调稳压器LM3171电容C20.1uF/63V1电位器Rp15k1电容C310uF/16V1电容C4100uF/16V1二极管IN4001 or IN40076印制板11四 安装调试1 PCB板2出现问题及解决总 结通过本次设计，让我从中学到了不少新知识，本设计利用直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为 NE555提供工作电压；完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。对于楼道触摸延时开关的设计，我们应该抓住其本质，主要包括直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为NE555提
11、供工作电压；完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。自身的创新设计能力及动手能力得到了提高，为以后的设计供作打下了坚实基础。致 谢从拿到设计题目到设计整稿，从理论到实践，学习到了很多新的知识，也成长了好多，在此要特别感谢导师蔡艳艳的指导与帮忙，在导师的指导下才能够产生了不错的设计思路，在设计过程中，遇到不少问题，都能够得到导师的指点，让设计工作得以顺利进行，同时也要感谢同学与室友的帮助，及时帮我解惑，以及排除障碍等，让我在这次设计过程中增长知识，学会成长。参考文献1廖先芸.电子技术实践与训练M.北京高等教育出版社,2005.7.2沈任元，吴勇.常用电子元器件简明手册M.机械工业出版社2003.7.3肖景和.数字集成电路应用精粹M.北京人民邮电出版社,2002.4.4陈有卿.555时基集成电路原理与应用M.机械工业出版社,2006.5王卫平，陈栗宋.电子产品制造工艺.高等教育出版社M, 2004.6周良权，傅恩锡，期世馨.模拟电子技术基础第二版M.高等教育出版社,2000.7朱定华，陈林，吴建新.电子电路测试与实验M.清华大学出版社,2002.8臧春华.电子线路设计与应用M.高等教育出版社,2004.9 2004.7.9肖景和.数字集成电路应用精粹M.北京人民邮电出版社,2002.4.
