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1、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=0.01；（3）具有短路保护功能。(4) 最大输出电流为:Imax1.0A;2.通过集成直流稳压电源的设计，要求学会：（1）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。（2）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。3设计要求（1） 电源变压器只做选择性设计；（2） 合理选择集成稳压器；（3） 完成全电路理论设计、绘制电路图；（4）撰写设计报告。 目录一.设计任务及要求：二.基本原理与分
2、析三.三端集成稳压器四.稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求五.集成电路选用时应注意的问题六.参数性能指标及测试方法七.心得体会八.参考文献附：部分二、原理与分析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所组成，基本框图如下。各部分的作用： （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。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。（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。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波
3、等。 各滤波电容C满足RL-C（35）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL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。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、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2，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo1.25（1R2/R1）式中R1一般取120240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。 2
4、稳压电流的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、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）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。测试电路如图3。 图3 稳压电源性能指标测试电路（1） 纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。（2）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，即：（3） 电压调整率：输入电压相对
5、变化为10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。（4） 输出电阻及电流调整率输出电阻与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.电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率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。直流稳压电源设计 (未经整理仅供参考) 直流稳压电源设计 一. 设计任务与设计的基本要求： (1).直流稳压电源的任务： 利用所学的知识设计并制作交流变换为直流的稳压电源 (2)直流稳压电源的基本要求： A
6、稳压电源 在输入电压为220V50HZ. 电压变化范围为+10%-10%条件下： a. 输出电压可调范围为：+9V+12V; b. 最大输出电流为:Imax1.5A; c. 电压调整率0.2%(输入电压220V变化范围+10%-10%下，满载)； d. 负载调整率2%(最低输入电压下，空载到满载)； e. 纹波电压(峰-峰值) 5mV(最低输入电压下，满载); f. 效率40%(输出电压为+9V，输入电压为220V下，满载); g. 具有过流保护及短路保护功能; B. 稳流电源 在输入电压固定为直流+12V的条件下； a. 输出电流为：420mA可调； b. 负载调整率2%(输入电压+12V，
7、负载电阻由200300变化时，输出电流为20mA时的相对变化率); C. DC-DC变换器 在输入电压为+9V+12V条件下： a. 输出电压为+100V，输出电流为10mA; b. 电压调整率2%(输入电压变化范围+9V+12V)； c. 负载调整率2%(输入电压+12V下，空载到满载); d. 纹波电压(峰-峰值) 100mA(输入电压+9V下，满载); 注：以下是本电路的发挥部分： (1)扩充功能： a. 排除短路故障后，自动恢复为正常状态； b. 过热保护； c. 防止开, 关机时产生的”过冲”； (2)提高稳压电源的技术指标； a. 提高稳压调整率和负载调整率； b. 扩大输出电压调
8、节范围和提高最大输出电流值 (3)改善DC-DC变换器的性能； a. 提高效率(在100V, 100mA下测试); b. 提高输出电压 (4)用数字显示输出电压和输出电流 摘 要 本系统稳压电源部分采用电压调整器uA723外加调整管2SC3280实现此功能，再通过单片机MCS-51(89C51)来起控制电路，实现了扩充多种功能稳流部分采用了三端稳压调整器LM317T实现DC-DC变换器采用了两片PFM控制芯片MAX770来实现，使输出电压提高到+100V，输出电流最大可以达到100mA电压调整，负载调整率及纹波电压均优于指标要求可以说本系统比其它同类产品要好的多 二方案论证与比较 1稳压电源部
9、分 方案一：简单的并联型稳压电源； 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低,尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用此方案 方案二：输出可调的开关电源； 开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因而也不能采用此方案 方案三：由uA723组成的零伏起调电源； uA723内部设有高精度基准电压源和高增益的放大器，外围电路比较简单，电压稳定度也比较高，其典
10、型电压调整率为0.01%，负载调整率为0.03%，且热稳定性好，输出噪声也很小，还内设有过电流控制电路，使用安全可靠，具有较高的性价比，为首选方案，所以此方案为必选题 2稳流电源部分 方案一: 采用7805三端稳压器电源; 固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚Vo,输入脚Vi和接地脚GND组成,它的稳压值为+5V,它属于CW78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好,只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容,如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加10倍,但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用. 方案二
11、:采用LM317可调式三端稳压器电源; LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压. 不过它只能连续可调的正电压,稳压器内部含有过流,过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R).由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好,所以此此方案可选,此电源就选用了LM317三端稳压电源,也就是方案二. 3.DC-DC变换部分; 方案一:用正弦信号(几十赫兹以下)驱动硅钢型互感耦合变压器,经整流滤波后输出.由于硅钢的磁滞特性,这种电源的开关频率不算高,易出现磁饱和,因而不利于制作高效率的开关电源. 方
12、案二:采用高频磁芯和开关特性好的VMOS管的PFM或PWM型开关电源,负载调整特性好,效率高,性能优良,但制作调试复杂,所以此方案也不于采纳, 方案三:采用充电泵型变换器,该类电源以电容代替电感作贮能元件,为一个或多个电容供电.该类电源的最大特点是元件易得,体积小,电路比较简单,无电感;但由于对充电泵的要求严格,不适合于工作在大负载条件下,因而在大多数电源中没有被广泛使用. 综合考虑效率,输出功率,输入输出电压,负载调整率,纹波系数,本设计选用方案二.考虑到PWM对磁性元件,开关元件特性的要求较低,因而较易实现.对于效率和纹波的要求可以通过仔细调整磁性元件的参数(L,Q,M等)使其工作在最佳状态,所以我们在选择方案的时候考虑到电路要简单,元件要容易找,还有在电路设计的时候避免遇到某些不必要的问题,所以我们选择了上述的方案中的第二个方案;第二个方案就能够达到我们的要求,的所以方案二我们采用了,利用开关特性和负载调整特性好及效率高,性能优良,而采用了它.(方案二) 三.直流稳压电源电路的方框图如下: 220V电源部分-变压部分-
