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1、长春工程学院毕业设计（论文）毕业设计大功率线性直流稳压电源设计与实现Design and Implementation ofRegulated High-power Linear DC Power Supply学生姓名所在院系所学专业所在班级指导教师教师职称完成时间： ： 电气与信息工程学院 ： 电子信息工程 ： 电子0641 ： ： 教授 ： 2010年 6月18日 长 春 工 程 学 院28摘 要电源是电子电器设备重要的部件，本文所述及的大功率线性直流稳压电源可用于通信系统作通信电源。现市场上主流电源有开关电源，可控硅电源，和晶体管线性电源几种。线性电源虽然效率低，但由于特定场合对于电源纹
2、波和精度的要求，仍需使用线性直流源供电。如何提高电源效率和降低纹波也是本设计需要探讨的问题。通信系统一般要求电源输出功率较大，在较低输出电压（如13.8V左右）的情况下，则相对输出电流要求较大。如今市场上常见的通信电源功率可达300W。本文设计所做的300W线性稳压电源输出电流可达30A,为了更好的应用于各种场合，电源输出电压设计在1215V连续可调。 关键字大功率 线性调整 直流电源AbstractPower supply is the important equipment of electrical and electronic components; The high-power li
3、near DC power supply which I tell of can be used for communication system to serve as communication power. In the present market the mainstream power source has power switching power supply, SCR power supply, and several linear power transistors. Although the linear power source the efficiency is lo
4、w, an occasion for power ripple and accuracy requirements still using the linear DC course supply. How to improve power efficiency and lower ripple is the problem we need to probe. Generally, communication systems require a greater power output in the low output voltage (as 13.8V or so), so need the
5、 relatively large output current requirements. Today, communication power supply in market, the common power come up to 300W. The design I made the linear regulated of 300W power supply can output current up to 30A, for a better application in each kind of situation, I designed the output voltage is
6、 continuously adjustable in the 12 15V .Keyword High Power Linear scaling DC-Power目 录1 引言11.1 大功率线性电源的发展现状及主要技术指标11.2 选题背景及设计思路22 大功率稳压电源主电路设计32.1 电源主电路设计32.2 变压器设计32.3 整流电路42.4 滤波电路52.5 稳压电路52.6 输出电流放大电路83 元器件参数设计93.1 变压器设计93.2 散热片设计134 电源性能检测194.1 纹波特性检测204.2 输出电阻检测224.3 保护电路225 误差分析236 总结24致 谢25参
7、考文献26附录一：27附录二：281 引言1.1 大功率线性电源的发展现状及主要技术指标1.1.1 线性大功率稳压电源简述线性稳压电源，是指调整管工作在线性形态下的直流稳压电源。线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也会比较大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，大功率
8、线性稳压电源在输出较大工作电流时，调整管的功耗太大，所以还需要安装很大的散热片。虽然效率低，功耗大，但晶体管线性直流电源因其精度高，纹波小，性能优越被广泛应用。1.1.2 国内外电源产品现状目前电源主要可分为三类，晶体管线性直流电源，可控硅直流稳压电源和开关电源。这三种电路各具其优缺点。可控硅直流稳压电源，以其强大的输出功率，晶体管线性直流电源和开关电源无法取代。晶体管线性直流电源以其精度高，性能优越而被广泛应用。开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少，减轻，也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。1.1.3 线性大功率稳压电源的技术指标输出电压12V到
9、15V连续可调，输出功率不小于300W，纹波低于30毫伏，过流保护动作电流25安，过压保护动作电压为14.8伏。1.2 选题背景及设计思路1.2.1 选题背景随着电子技术的飞速发展，线性稳压电源以其低纹波、高精度的优点被广泛使用。供电电源，是各类电子电器产品中必备的部件，有的配置在设备之中作为产品的一部分，也有制作成为单个独立产品。这里所述的供电电源是针对通信系统设计的，其输出纹波电压要求较小。通信电源稳定可靠的运行是整个通信系统正常运行的基础，因此，通信电源的配置必须科学、合理、规范。通信设备直流负荷的容量直接影响到通信电源直流系统的设计，是最重要的设计依据，它的准确程度，将直接影响到电源系
10、统的可靠性与经济性。在直流系统的设计中，既要使电源设备保证一定的冗余量，能够应对功率较大的通信场合，又要充分考虑到建设的经济性，而不是一味地增大电源设备的容量配置。1.2.2 方案论证方案一：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：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
11、阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电为:Vo=1.25(1+RP/R)。 LM317压降过大,导致电源效率过低。所以不采用此方案。方案三：由LM723组成的零伏起调电源；LM723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1.2.3 设计思路目前市场上流行的以78、79系列三端集成稳压器件为核心的线性稳压电源，其输出电压是固定的在使用中不能进行调整，W7800系列三端式稳压器输出正极性
12、电压一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V、七个档次，输出电流最大可达1.5A。本设计要求12到15V连续可调集，选择集成稳压电路电压调节器lm723，采用一个7812三端集成稳压器给专为lm723供电，外接5个调节管，可完成输出电压12V到15V连续可调，输出电流高达变压器 线圈比440：48输入VCC 220V整流滤波电路7812稳压模块Lm723集成可调稳压模块调压电路并联放大电路输出30A的线性稳压电源。系统的设计框架图如下：图1-1 系统设计框架图2 大功率稳压电源主电路设计2.1 电源主电路设计在通信设备及其他电子设备中通常都要用到电压稳定的直流电源供电。功率较小的
13、直流电源大多数是将50Hz的交流电经过整流滤波和稳压后获得。大功率线性稳压直流电源还需要放大调节电路和过压过流预警保护。由于半波整流和全波整流效率低，调整复杂，本设计采用单相桥式整流电路，电路中采用4个二极管，接成电桥形式。滤波电路的好坏一定程度决定了输出电路纹波的大小，一般采用电抗原件组成。滤波原理是电容电感都是储能原件，它们能够储存一定的能量（电容储存电厂能，电感储存磁场能），由于能量不能突变因此能量将会逐渐的释放，从而得到比较平滑的电压。稳压电路采用三端固定输出集成稳压器7812和集成可调稳压模块LM723输出稳定可调电压。放大调整部分使用5个调节管并联的方式。电源输入为220V标准交流
14、电，输出为1215V连续可调，电流可高达30A的直流电信号，纹波低于30mA。2.2 变压器设计变压器是实现交流点电压之间的变换，本设计变压器原边线圈440圈，副边线圈48圈，将220V电压变为24V电压。2.3 整流电路整流电路的任务是将交流电变换直流电，完成这一任务主要是靠二极管的单相导电性来实现的，因此二极管是构成整流电路的关键元件。单相半波整流电路结构简单，使用元件少。输出电压V1=0.45V2 半波整流只能把半个周期的交流电输送到负载上，所以电源的利用率不高，输出直流电的脉动很大，另外脉动直流电的直流分量也通过变压器的次级，易使变压器铁芯的导磁率降低，从而降低变压器效率，所以大功率电源不能使用半波整流。全波整流V1=0.9V2全波整流由两个二极管和变压器采用中心抽头的方式，使两个二极管在正半周和负半周内轮流导通，全波整流大大提高了整流效率，输出电压和电流的脉动也减小了但是电源变压器需要中心抽头，在制作变压器的时候可能遇到不必要的麻烦，而且两个次级绕组分别只在电源半个周期内有电流流过，变压器的利用率不够高。本设计最终采用的是单相桥式整流电路，电路使用一个次级线圈就达到了全波整流的目的。电路采用4个二极管，接成电桥形式，在电源电压正半周期时D1、D3导通，D2、D4截止，电流经过电源上端D1、RL、D3到达电源下端形成回路，输出电压UO为上正下负；在电源电
