线性直流可调稳压电源完稿

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1、 目 录第一章 绪言.1第二章 芯片介绍.22.1 LM317 特性 .22.2 LM317 常用的电路 .3第三章 电路原理及元器件作用.43.1 电路原理.43.2 电路元器件的作用.5第四章 技术指标及制作.64.1 技术指标.64.2 制作安装要求.81带过流保护的直流可调稳压源 摘要 介绍一种性能优良、使用十分安全可靠、电路简洁和便于安装调试的可调直流稳压电源, 其主要性能特点是输出电压十分稳定, 温漂, 时漂都很小, 电压调整率及电流调整率都很低, 动态内阻小、纹波电压低; 输出电压可调范围宽和具有双重过流保护作用, 故十分适合于科研、生产部门及学校实验室使用。特别适合于那些对电源

2、要求较高的测试仪器设备中。其关键在于使用性能优良的第二代可调集成稳压器及合理选配元器件、配备可靠的过流保护装置, 还应注意合理的电路布局及制作工艺。第一章第一章 绪言绪言随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端稳压器应用最为广泛，现今市面上的电源种类多，功能齐全，虽然三段稳压器本身就带

3、有过流保护，但是整体设计带过流保护的相关产品甚微，因此下面就基于 LM317 和晶闸管设计的带有过流保护的连续可调直流稳压电源予以介绍。2第二章第二章 芯片介绍芯片介绍2.12.1 LM317LM317 特性特性LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路，其输出范围是 1.25V 到 37V，负载电流最大为 1.5 安。他的使用非常简单，外接两个电阻就可以设置输出电压，此外他的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好，LM317 内置有过流保护和安全区保护等多种电路，通常也不需要外接电容。特性简介：可调整输出电压到 1.2V。保证 1.5 安输出电流。典型线性调整率 0.0

4、1%.典型负载调整率 0.1%。80dB 纹波抑制比。输出短路保护、过热过流保护、调整管的安全工作区保护标准三端晶体管封装。电压范围：输入输出最下压降为 0.2VLM317/LM337 1.25V 至 37V 可调。LM317 与 LM337 集成稳压器的特性满足设计要求的输出电压 Vo: 1.251.25 - - 12V12V 连续可调封装形式 TO-220 塑料封装，T0-3 铝壳封装，TO-202 塑料封装，TO-39 金属封装3图图 1 1 TO-220TO-220 塑料封装图塑料封装图2.22.2 LM317LM317 常用的电路常用的电路图 2 LM317 典型电路工作原理：输出电

5、压)RR1.25(1U12 0 ，所以输出电压取决于外接电阻 R1、可调电阻 R2 的分压比。选取合适发的两个电阻的阻值变可以得到理想的输出电压，LM317 输出端与调整端之间的电位差恒等于 1.25V，调整端 1 的电流极小，所以流过 R1、R2 的电流几乎相等（约几毫安电流） ，通过改变电位器的阻值就能改变输出电压。LM317 稳压器为了保持输出电压的稳定性，要求流经 R1 的电流要小于 5mA，所以 R2/R1 的比值范围只能是 0-28.6，经计算可知 R1的最大取值为 R10.83K，R2 的最大取值为 R223.74K，必须保证R10.83K，R223.74K 两个不等式同时成立，

6、才能保证 317 稳压块在空载时能够稳定地工 作。4第三章第三章 电路原理及元器件作用电路原理及元器件作用3.13.1 电路原理电路原理1234D11 2J1CON222U/25V220U/35V47u 3300u35V22U/16V2KS1T1Vin1GND2Vout3LM317Q2 TIP4227K1001KR60.51K3.3K RES2R3 1kR24.7kR2 2kSCRD3Q1 s9013VIN图 3 系统总体原理图电路的原理如图三所示.，电路由整流滤波器, 过流保护电路及稳压电路三部分组成， 见图 3 所示。图中: R8 采用金属膜电阻; RW 采用多圈电位;R6 应采用线绕电阻

7、;TIP42 的 值应大于 80 倍; 无标瓦数的电阻均为 0.25w 。( 1) 整流滤波器: 由整流桥组成桥式全波整流电路, 整流输出经C1 电容滤波后, 取得比较平滑的直流电压, 经小功率三极管Q1( S9013) 与大功率三极管Q2( T IP42C) 组成的电子开关电路, 再送至集成三端稳压器LM317T 的输入端( 2) 过流保护电路: 由过流取样电阻R6和延时电路( 由R9、C3 组成) , 晶闸管( SCR)及电子开关电路组成截止式的过流保护电路。当稳压器输出电流超过额5定值的20% 时, 使过流取样电阻R6 上的电压降能够使晶闸管触发导通, 从而使晶闸管UAK 降至0.8-

8、1.0伏, 经电阻R2 与R3 分压后使三极管Q1 的Ube1降至0.2 伏以下, 即低于硅管的死区电压( 0.5v) , 使三级管Q1 与Q2 同时截止而切断稳压电路的供电电压, 从而起到过流保护的作用。( 3) 稳压电路: 由第二代集成稳压块LM317( 其内部电路原理、封装及主要参数见图2) 与取样电路组成的稳压电路, 见图3 所示。因LM317 的输出端与调整之间的电压恒定为1. 25 伏, 所以取样电阻R8= 100 欧接在输出端与调整之间, 产生12.5 毫安取样电流, 通过取样电阻R7 与电位器RW 产生降压, 只要合理选择R8、R7 及RW 的阻值,就可使稳压输出能在1. 25

9、 至24伏的范围内可调。按图3标出的阻值计算U0= 1. 25( 1+Rb/ Ra) = 1. 25 1+ ( RW / R7) / R8 = 1. 25v- 24. 5v 范围内可调。3.2 电路元器件的作用电路元器件的作用(1) 桥 堆( 3A/ 200V) : 组成桥式全波整流器。(2)C1( 3300UF/ 50V ) : 滤波电容器, 使整流输出电压较为平滑。(3) R1( 2K/ 2W) : 限流电阻, 用来限制晶闸管触发导通后的电流。但阻值不能过大, 应保证晶闸管导通电流大于其维持电流。(4) R2( 4.7K) , R3(1K) : 组成分压器,以保证在过流时, 晶闸管触发导通

10、后的导通压降UAK ( 约为0. 8伏) , 经R2、R3 分压后加至三极管Q1 的UBE1= 0. 16V, 以确保Q1 管可靠截止。(5) R4( 1K/ 2W) : Q1 管集电极限流电阻, 以保证三极管Q1 与Q2 的工作安全, 并且可以减少电路的静态功耗, 但是R4 的阻值不宜过大, 应保证有足够的Ib2 使三极管Q2 的集电极电流Ic2= Ib2 1. 2A。并应保证Q2 能在此电流以上处于饱和导通状态。( 6) R5( 3.3K) : 用来提高三极管Q2 的温度稳定性, 这是由于R5 的接入, 可使三极管Q2 的穿透电流ICE0大大地减少的原故。( 7) R6(0.5/2W) :

11、 过流取样电阻, 其阻值大小取决于过流保护电流的设定值, 对R6 要求阻值准确、稳定和有较大的耗散功率。故应采用线绕电阻。( 8) R9( 1K ) , C3( 22UF) : 组成延时电路, 其作用是将R6 的电压降延时一6段时间后才加至晶闸管的触发极, 以避开接通电源瞬间由于稳压电源输出端滤波电容C4 及外接负载电路中滤波电容有较大的充电电流流过R6 产生附加压降而引起晶闸管误触发。( 9) S 按钮开关: 复位开关, 可使晶闸管由导通状态转为截止状态。(10) R8、R7、RW : 稳压电源取样电路,其中R8 用于决定取样电流的大小, 而用R7并接在多圈电位器RW 两端是用来限制稳压输出

12、电压的调节范围, 使电位器Rw 调至阻值最大时, 最大输出电压略比设定值高一点。( 例如设定值为24V, 按图1 取样元件参数可调至24.5 伏。)( 11) C5( 22F/ 35V) : 用来进一步减少稳压输出端的纹波电压。这是由于C5 对交流的傍路作用使稳压输出端的交流成分全部加至LM317 的输出端与调整端之间, 这样可通过LM317 内部的比较放大器及调整电路的自动调整作用来达到降低稳压输出的纹波电压的作用。( 12) 二极管D: 1N4001, 用于保护集成稳压器LM317。电路各点电压值: 图1 当采用AC30V供电, 经桥式整流及大电容滤波后, 直流电压范围在( 0.9-1.4

13、2) 30V, 其大小取决于滤波电容量及负载电流大小, 在空载或轻负载时, 整流输出电压可达到1.4230= 42V 左右, 在1 安负载时, 约在( 1.1-1.2)30V=33V-36V 左右。( 1) 在额定负载条件下, UR6 0. 6V, 使可控硅触发导通, UAK= 0. 16V,UCE1 =38V, Ue2 =38V, UC2 =0V, 使稳压输出电压为0, 从而达到过流保护的作用。第四章第四章 技术指标及制作技术指标及制作4.14.1 技术指标技术指标1. 设计指标参数:(1) 稳定输出调节范围: 1. 25- 24V:( 1A条件下)(2) 额定输出电流1安。(3) 输出波纹

14、电压:小于等于 2 毫伏: ( 在输出24V/ 1A条件下) 。7(4) 动态内阻: 0.05- 0.1(5) 过流保护设定值: 1.2安左右。(6) 适应市电电压范围: 195V-245V2. 实际测试结果:(1) 稳压输出调节范围: 1.25- 24.5V( 在1安 条件下测试)(2) 动态内阻: 0.075欧姆(3) 纹波电压: 1.0mv ( 在输出24V/ 1A条件下测试) )(4) 适应市电电压范围: 185V- 250V(5) 稳压输出电压随温度的变化关系:当环境温度从20 升高到60 时, 输出电压则从24. 5V 下降至24.3V, 即下降0.2V, 输出电压的温度系数为0.

15、2V/ 24.5V/ 40 =0.02%/ 。(6) 输出电压随输出电流的变化关系见下面Uo- Io 关系表及曲线所示。Uo- Io 关系表输出电压Uo( V)24. 5024. 4924. 4824. 46 24. 44输出电流Io( A)0. 200. 400. 600. 801. 0084.24.2 制作安装要求制作安装要求1 LM317T 的最高输入电压U不得超过40V, 以免击穿损坏; 而输入端与输出端之间电压差不得低于3V, 以保证稳压性能。2 LM317T 必须加足够大面积的散热器。同时应选用散热效果较好和便于安装的散热器, LM317 与散热器之间必须用云母片等绝缘, 并且在它们之间涂以硅脂。率模块, 由IGBT 功率开关构成三相逆变