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1、稳压电源的研究摘 要直流稳压电源是各类电子设备的重要组成部分，为设备提供稳定的电压。目前，在大多数电子设备及仪器中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，最常用的是能将有效值为220V、频率为50Hz的交流电网的电压转换成一定幅值的稳定的直流电压。本文是基于Multisim仿真软件研究利用可调式稳压器LM317实现将220V的市电转变为1.25V12V可调性输出的直流稳压电源。整个电源电路主要由变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路四大部分组成。该类电源具有体积小,稳定性好且性价比较高的优点。本文主要介绍稳压电源的原理及其具体实现步骤,并分析具体硬件电路的工作原理及具体实现方法。经反复仿真
2、,结果表明设计的电源具有灵活的可调性和良好的控制效果，此类电源可广泛运用于电子仪器、仪表及其他电子控制电路等实验场合。关键词:Multisim；变压器；整流电路；滤波电路；稳压电路AbstractDC regulated power supply is very important part which can support device to work steadily. Nowadays, almost every electric device must use DC regulated power supply. The way that can translate AC to DC
3、 was wide used in the life.This system which we design is based on Mutisim software. We use LM317 chip to design DC regulated power supply. This system consists of transformer, rectifier, filter and a voltage regulator. In this paper, we introduce the step of DC power supply design and analyze its p
4、rinciple. Thought analyzing many times, we found the result meet the demand. And this power is small and stable and cheap. Therefore, it can widely use in most electric devices.Key Words: Multisim; Transformer; Rectifier ;Filter circuit; Voltage regulator目 录摘要IAbstractII1 引言11.1稳压直流电源的研究背景11.2稳压电源发展
5、现状及前景11.2本文主要研究内容及结构安排22 直流稳压电源的实现原理23 稳压电源系统的研究33.1变压器33.2整流电路43.2.1半波整流43.2.2全波整流53.2.3桥式整流63.3滤波电路83.4稳压电路103.5过流保护133.6直流稳压电源原理图154 测试结果及分析154.1测试结果155 总结17参考文献18致谢19181 引言1.1稳压直流电源的研究背景直流稳压电源一般由四大部分组成，它们分别是变压器部分，整流滤波部分，滤波部分以及稳压器部分。通过变压器把220V的市电变为电源所需要的低压交流电，然后经过整流器，把交流电变成直流电，但是这时候的直流电并不稳定，需要经过滤
6、波后，再由稳压器稳压输出稳定的直流电。本设计采用LM317芯片作为集成稳压电路的芯片，不仅电路简单，而且电压可以在1.25V12V内连续可调，而且它效率高，性能好，有较高的调整精度，各方面都适合设计的要求。本电源在市场上很有应用前景，可以作为收音机或掌机的外接电源，也可以用作手机电池的充电器，功率高点的还作为小型电视或其他家用电器的电源。直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一，它现在广泛的应用在学校教学，科学研究等领域，是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。在日常的电子电路中，供电电源常常要用到稳压直流电源。所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。在日常生活中，很多家用电器或
7、者IT产品都要用到稳压直流电源供电。但是在实际生活中，我们的家庭用电都是用到220V的交流电网。这就需要通过变压，整流，滤波，稳压电路来将交流电转换成稳压的直流电，供家用电器使用。变压器可以将220V的交流电转换成适合用电器的低压交流电。整流器由二极管组成，用于滤去整流输出电压中的纹波。本文主要研究利用可调式稳压器LM317实现1.25V12V可调性输出的直流稳压电源。整个电源电路主要由变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路四大部分组成。该类电源具有体积小,稳定性好且性价比较高的优点。该类电源具有灵活的可调性和良好的控制效果，此类电源可广泛运用于电子仪器、仪表及其他电子控制电路等实验场合。1.
8、2稳压电源发展现状及前景在电子线路的相关应用中,电源是其必不可的部分,电源系统质量的优劣和性能的可靠性直接决定着整个电子设备的质量，提供直流能量的就是直流稳压电源 ,在我们日常生活中很多地方都离不开电子设备，而电子产品的稳定性，可靠性和精度与直流稳压电源的性能是否良好有很大的关系。当今世界，科技水平相对以前，必然有巨大的改变，并且有了大提高，电源技术也随之发展,以前它还是一个不太复杂的电子线路，现已经发展成为具有强大功能的模块。人们对电源的质量、功能和性能要求也随之变得越来越高。因此设计性能高，并且能稳定工作的直流稳压电源是接下来的趋势。1.2本文主要研究内容及结构安排本文主要研究利用可调式稳
9、压器LM317实现1.25V12V可调性输出的直流稳压电源。整个电源电路主要由变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路四大部分组成。具体内容分为五节：第一节引言主要介绍了本课题的背景及研究意义、国内外现状及前景。第二节主要介绍了直流稳压电源实现的原理。第三节是本文的重点，分别依次介绍稳压电源系统中的四大模块，接着将所有模块连接在一起，完成稳压电源系统的设计。第四节根据设计的稳压电源系统，分三组测试，说明稳压电源的可调性。第五节总结本次设计。2 直流稳压电源的实现原理本设计电路主要采用三端可调式集成稳压器LM317设计的1.25V到12V输出可调的直流稳压电源。使用时,只需调节电源电压调节器,即可
10、得到所需的电压,使用方便,适应范围较广。变压器整流电路滤波电路稳压电路市电220V012V直流电源本电源电路的原理框图如图2-1所示 ,其主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分所组成。图2-1 直流稳压电路系统图u u u u u 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 图2-2 直流稳压电路的波形变化图直流稳压电源的电路组成：（1）变压器电路：变压器作用就是降压，它将电网220V交流电压变换成我们所需要的交流电压，然后将此电压送给整流电路。变压器在选择的时候，根据所需电压和220的比值进行选择变压器的变比。（2）整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电性，组成桥式整流电路，把5
11、0Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。（3）滤波电路：滤波电路是将整流电路输出电压中的交流成分加以滤除，但不是全部滤除，是大部分的交流成分得以滤除，从而得到相对比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的不太稳定的直流电压变得稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化，通常可以用一些晶体管组成的电路进行稳压，也可以利用一些集成芯片加上一些外围电路来实现稳压。3 稳压电源系统的研究3.1变压器变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压，这部分电路非常简单，常见的变压器的结构如图3-1所示。变压器的其入输出电压波形变化如图3-2所示，其中U1是输入信号的
12、电压，U2是输出信号的电压，它们之间有一个比例关系，这个比例关系是根据变压器的主副线圈匝数的比值得到的，也即为主副线圈匝数之比等于主副电压之比。 图3-1 变压器 U1 U2 0 t 0 t图3-2 变压器电路波形变化3.2整流电路电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，下面将分别介绍这三种整流电路。3.2.1半波整流半波整流是利用二极管的单向导电性实现的，其电路如图3-1所示。当输入信号处于正半周时，二极管处于导通状态，输出信号波形和输入信号波形几乎完全相同；当输入信号处于下半周时，二极管处于反向截止状态，这时没有输出信号，其输入输出波形如图3-2所示。图3-1
13、半波整流电路图3-2 半波整流电路波形如上图波形所示，其中，红色为输入电压波形，蓝色为输出电压波形，从图中可以看出，半波整流电路将有一半的波形输出，一般的波形被截止，这将会导致有一半的能量被浪费掉了，电流利用率比较低，因此不适合在电源中使用。3.2.2全波整流将上述的半波整流电流进行调整，就可以实现全波整流，如图3-3所示。全波整流电路可以看成是两个半波整流的合成，变压器次级线圈中间要引出一个抽头，这样把次级线圈分成两个对称的线圈。图3-3 全波整流电路由全波整流电路得到的信号，既有正半周的信号，也有负半周的信号，它将输入信号的正负半周的信号全部都整成正半周信号，实现的整流的作用，其输入输出信
14、号如图3-4所示，其中红色波形为输入信号，蓝色波形为输出信号。图3-4 全波整流电路波形从全波整流电路原理图可以看出，全波整流电路需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这将会带来制作上的麻烦。此外，这种电路中的二极管承受的最大反向电压是变压器次级电压的两倍，因此必须选择能承受较高电压的二极管，这又将导致设计成本增加。3.2.3桥式整流桥式整流电路是使用最多的一种电路，桥式整流器是利用四个二极管，依次连接，构成桥式形状，当输入信号为正半周时，其中对称的两只二极管导通，得到正的输出；当输入信号为负半周时，另外两只二极管导通，这样就可以将输入信号的正负半周的信号全不输出。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。图3-5 桥式整流电路桥式整流电路的工作原理如下：当变压器的次级线圈电压为正半周时，对V1、V3加正向电压，V1、V3导通，电路中构成次级线圈、V1、R1、V3通电回路，在R1上形成上正下负的半波整流电压，次级线圈上电压为负半周时，V2、V4导通。电路中构成次级线圈、V2、R1、V4通电回路，也在R1上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，就可以在R1上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的，如图3-6所示，从图中
