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1、计算机电源管理计算机电源管理直流稳压电源课程设计任务书一：设计任务及要求：1. 设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：（1）当输入电压在 220V 交流时，输出直流电压为 6V。（2）输出纹波电压小于 5mv，稳压系数 Imin受输入电压+12V 与 LM317 内部压降约为 1.7V 的影响,可能的最大电流为: Imax=(12-1.7)/22046.82mA ImaxIminImin 是由于 LM317 在小电流负载下稳压性能变差造成的.Imax,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社,1986 年 3 月. ,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社,1982
2、 年 6 月.,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社,2000 年 5 月. 回答者： weidong2007_co | 三级 | 2009-1-5 18:00 集成直流稳压电源的设计一、设计要求电源变压器只做理论设计，合理选择集成稳压器，合理设置保护电路，完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。主要技术指标1、同时输出15V 电压、输出电流为 2A。2、输出纹波电压小于 5mV，稳压系数小于 510-3；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。二、基本原理1 直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器 T、整流滤波电路及稳压电路
3、所组成，基本框图如图 1 所示。各部分电路的作用如下：图 1 直流稳压电源基本组成框图（1） 电源变压器 T 的作用是将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压 ui。（2）整流滤波电路整流电路将交流电压 ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压 Ui。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图（b）桥式整流电容滤波电路各滤波电容 C 满足：RL1C=（35）T/2式中 T 为输入交流信号周期；RL1 为整流滤波电路的等效负载电阻。（3） 三端集成稳压器常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型） ，
4、下面分别介绍其典型应用。 固定三端稳集成压器正压系列：78XX 系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78XX 系列又分三个子系列，即78XX、78MXX 和 78LXX。其差别只在输出电流和外形，78XX 输出电流为 1.5A，78MXX 输出电流为 0.5A，78LXX 输出电流为 0.1A。负压系列：79XX 系列与 78XX 系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。 可调式三端集成稳压器正压系列：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
5、一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过流、过热和安全工作区保护。最大输出电流为 1.5A。其典型电路如图 7-2-4 所示。其中电阻 R1 与电位器 RP 组成电压输出调节电器，输出电压 U0 的表达式为：U01.25(1+RP/R1)式中，R1 一般取值为（120240） ，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 R1 的泄放电流为510mA/。负压系列：W337 系列，与 W317 系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。图 7-2-4 可调式三端稳压器的典型应用2 稳压电源的性能指标及测试方法稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指
6、标。包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标。用来衡量输出直流电压的稳定程度。包括稳压系数（或电压调整率） 、输出电阻（或电流调整率） 、温度系数及纹波电压等。测试电路如图 7-2-6 所示，可简述如下：图 7-2-6 稳压电源性能指标测试电路 波电压纹波电压是指叠加在输出电压 U0 上的交流分量。用示波器观测其峰-峰值。Uopp 一般为毫伏量级。也可以用交流电压表测量其有效值。但因U0 不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。稳压系数及电压调整率稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。电压调整率:
7、输入电压相对变化10%时的输出电压相对变化量,即Ku=U0/U0稳压系数 Su 和电压调整率 Ku 均说明输入电压相对变化对输出电压的影响,因此只需测试其中之一即可.输出电阻及电流调整率输出电阻：放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值,即ro|U0|/|I0|电流调整率:输出电流从 0 变到最大值 ILmax 时所产生的输出电压相对变化值,即Ki=U0/U0输出电阻 r0 和电流调整率 Ki 均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此也只需测试其中之一即可.四.设计指导直流稳压电源的一般设计思路为:由输出电压 U0、电流 I0 确定稳压电路形式,
8、通过计算极限参数(电压、电流和功率)选择器件;有稳压电路所要求的直流电压(Ui)、直流电流(Ii)输入确定整流滤波电路形式,选择整流二极管及滤波电容并确定变压器的副边电压 Ui的有效值、电流 Ii(有效值)即变压器功率.最后由电路的最大功耗工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施.下图为集成稳压电源的典型电路.其主要器件有变压器 Tr、整流二极管 VD1VD4、滤波电容 C、集成稳压器及测试用的负载电阻 RL.图 7-2-7 集成稳压电源的典型电路下面介绍这些器件的一般原则.1.集成稳压器稳压电路输入电压 Ui 的确定：为保证稳压器在电网量低时仍处于稳压状态,要求UIUomax +(UI-U0
9、)min式中(UI-U0)min 是稳压器的最小输入输出压差,典型值为 3V.按一般电源指标的要求,当输入交流电压 220V 变化10%时,电源应稳压.所以稳压电路的最低输入电压U1minUomax+(UI-U0)min/0.9.另一方面，为保证稳压器安全工作，要求 UIUomin +(UI-U0)max 式中(UI-U0)max 是稳压器允许的最大输入输出压差,典型值为 35V.2.电源变压器确定整流滤波电路形式后,由稳压器要求的最低输入直流电压 Uimin计算出变压器的副边电压 Ui 、副边电流 Ii. 五.按指标设计电路图1. 器件选择电路参数计算如下:确定稳压电路的最低输入直流电压 U
10、iminUiminUomax+(Ui-U0)min/0.9代入各指标,计算得:Uimin(15+3)/0.9=20V取值为 20V.确定电源变压器副边电压、电流及功率UiUomax/1.1. I1Iimax所以我们取 I1 为 1.1A.UI20/1.1=18.2V ，变压器副边功率P220W变压器的效率 =0.7，则原边功率 P128.6W.由上分析,可选购副边电压为 19V,输出 1.1A,功率 30W 的变压器.选整流二极管及滤波电容因电路形式为桥式整流电容滤波，通过每个整流哦极管的反峰电压和工作电流求出滤波电容值。已知整流二极管 1N5401 ,其极限参数为 URM=50V,ID=5A
11、.滤波电容：C1(35)TIimax/2U1min=(16502750)F故取 2 只 2200F/25V 的电解电容作滤波电容。2.压电源功耗估算当输入交流电压增加 10%时，稳压器输入直流电压最大，即Uimax=1.11.119=22.99V所以稳压器承受的最大压差为：22.99-518V最大功耗为：UimaxIimax=181.1=19.8W故选用散热功率19.8W 的散热器.3.其他措施如果集成稳压器离滤波电容 C1 较远时，应在 W317 靠近输入端处接上一只 0.33F 的旁电路 C2。接在调整端和地之间的电容 C3，是用来旁电路电位器 RP 两端的纹波电压。当 C3 的电容电量为
12、 10F 时，纹波抑制比可提高 20dB,减到原来的 1/10.另一方面,由于在电路中接了电容 C3,此时一旦输入端或输出端发生短路,C3 中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器.为了防止在这种情况下 C3 的放电电流通过稳压器,在 R1 两端并接一只二极管 VD2.W317 集成稳压器在没有容性负载的情况下可以稳定的工作.但当输出端有 5005000pF 的容性负载时,就容易发生自激.为了抑制自激,在输出端接一只 1F 钽电容或 25F 的铝电解电容 C4.该电容还可以改善电源的瞬态响应.但是接上该电容后,集成稳压器的输入端一旦发生短路.C4 将对稳压器的输出端放电,其
13、放电电流可能损坏稳压器,故在稳压器的输入与输出端之间,接一只保护二极管 VD1。六.电路安装与指标测试1.安装整流滤波电路首先应在变压器的副边接入保险丝 FU,以防电源输出端短路损坏变压器或其他器件,整流滤波电路主要检查整流二极管是否接反,否则会损坏变压器.检查无误后,通电测试(可用调压器逐渐将入交流电压升到 220V),用滑线变阻器作等效负载,用示波器观察输出是否正常.2.安装稳压电路部分集成稳压器要安装适当散热器,根据散热器安装的位置决定是否需要集成稳压器与散热器之间绝缘,输入端加直流电压 UI(可用直流电源作输入,也可用调试好的整流滤波电路作输入),滑线变阻器作等效负载,调节电位器 RP
14、,输出电压应随之变化,说明稳压电路正常工作.注意检查在额定负载电流下稳压器的发热情况.3.总装及指标测试将整流滤波电路与稳压电路相连接并接上等效负载,测量下列各值是否满足要求: UI 为最高值(电网电压为 242V), U0 为最小值(此例为+5V),测稳压器输入、输出端压差是否小于额定值,并检查散热器的温升是否满足要求(此时应使输出电流为最大负载电流). UI 为最低值(电网电压为 198V), U0 为最大值(此例为+15V)测稳压器输输出端压差是否大于 3V,并检查输出稳压情况.如果上述结果符合设计要求,便可按照前面介绍的测试方法,进行质量指标测试.七、综合总结 通过本次设计,让我们更进
15、一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标.也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获.我们这次设计的这个直流稳压电源电路;采用了电压调整管(uA723)外加调整管(2SC3280)来实现电压的调整部分;还通过单片机(89C51)来实现电路的控制,也实现了扩充多功能;而稳流部分可调式三端稳压电源管来实现。 八、参考文献资料 ,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社.。,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社。图可能出不来，自己另外在百度上搜图。 （我也是网上找的，修改了一下）
