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1、苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 小功率可调直流稳压电源 2010年6月28日至 2010 年7月2日共 1 周院 系 电子信息工程系 班 级 09微电子（2） 姓 名 郑友园 学 号 097305241 系主任 曹丰文 教研室主任 陈伟元 指导教师 陈光红 目录第一章 绪论21.1电路基本知识21.2 电源变压器21.2.1电源变压器概述21.2.2电源变压器功能21.2.3电源变压器的分类21.2.4变压器的型式21.3整流电路的基本知识31.3.1单相桥式整流电路的工作原理31.4直流稳压电路工作的原理41.4.1串联型稳压电路的工作原理41.4.2具有放大环节的串联稳压电
2、路5第二章 元器件介绍82.1三段可调稳压器82.1.1 LM317的介绍82.1.2 LM317的测试方法92.1.3 空载检查测试102.1.4加载检查测试112. 1. 5集成稳压器选用时的注意事项112.1.6 所用元器件12第三章 稳压源的技术指标及稳压电源的要求133.1小功率可调直流稳压电源电路的布线图及原理图13第四章 实验总结15参考文献17第一章 绪论1.1电路基本知识在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，小功率的稳压电源是由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，小功率的稳压电源是由电源变压器
3、，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成。功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。1.2 电源变压器1.2.1电源变压器概述过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后同样的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。1
4、.2.2电源变压器功能电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。1.2.3电源变压器的分类根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA0.5kVA为中功率，0.5kVA25VA为小功率，25VA以下为微功率。 1.2.4变压器的型式变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大
5、小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接交流电源的线圈称之为一次线圈(Primary coil);而跨于此线圈的电压称之为一次电压.。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈问的匝数比所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。1.3整流电路的基本知识1.3.1单相桥式整流电路的工作原理单相桥式整流电路如图1.3.1(a)所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模
6、型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1.3.1(a)中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图1.3.1(a)中虚线箭头所示。综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导
7、电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如1.3.1(c)。由图可见，通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多，但目前市场上已有整流桥堆出售，如QL5
8、1AG、QL62AL等，其中QL62AL的额定电流为2A，最大反向电压为25V1000V。故单相桥式整流电路常画成图1.3.1(b)所示的简化形式。 图1.3.1(a) 图1.3.1(b)图1.3.1(c)1.4直流稳压电路工作的原理实用的串联型稳压电源至少包含调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路四个部分组成。此外，为使电路安全工作，还常在电路中加保护电路，如图所示。图1.4串联型稳压电路方框图1.4.1串联型稳压电路的工作原理基本调整管电路：如下图1.4.1（a）所示为稳压管稳压电路，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差，即（IZM-IZ）。扩大负载电流的最
9、简单方法是：利用晶体管的电流放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为负载电流。电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图1.4.1（b）所示，常见画法如图1.4.1（c）所示。(a)稳压管稳压电路 （b）加晶体管扩大负载电流的变化范围 （c）常见画法 图1.4.1 基本调整管稳压电路扩大负载电流的最简单方法是：利用晶体管的电流放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为负载电流。电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图（b）所示，常见画法如图（c）所示。调整管：晶体管的调节作用使UO稳定，晶体管称为调整管。要使调整管起到调整作用
10、，必须使它工作在放大状态。串联稳压电源：由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电源。线性稳压电源：由于调整管工作在线性区，故称这类电路为线性稳压电源。1.4.2具有放大环节的串联稳压电路 电路构成基本调整管稳压电路的输出电压不可调，且输出电压因UBE的变化而变，稳定性较差。为了使输出电压可调，加深电压负反馈，可在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。电路如下图所示，由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路组成。图1.4.2具有放大环节的串联稳压电路稳压原理当电网电压波动（或负载电阻的变化）使输出电压UO上升时，取样电压UN增大，由于稳压管的电压UZ不变，运放的输入电压UNP(
11、=UN-UP=UN-UZ)增大，使A的输出减小（即调整管的基极电位降低），而使调整管T的c-e压降低增大，从而调节输出电压UO（=UI-Uce）减小。使输出电压得到稳定。可见，电路是靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压输出电压的可调范围当电位器R2的滑动端在最上端时，输出电压最小为当电位器R2的滑动端在最下端时，输出电压最大为若R1=R2=R3=300，UZ=6V，则输出电压9VUO18V。调整管的选择在串联型稳压电路中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数ICM、U（BR）CEO和PCM。ICM的
12、选取调整管中流过的最大集电极电流为ICmax=ILmax+I R1其中ILmax为负载电流最大额定值，IR1为取样、比较放大和基准环节所消耗的电流，通常R1上的电流可忽略，所以ICMILmax击穿电压的选取当电网电压波动10%时，稳压电路输入电压UI到最大值UImax，同时输出电压又最低时，调整管承受的管压降最大，所以要求调整管击穿电压为U（BR）CEO UImax -UOmin功率PCM的选取调整管可能承受的最大集电极功耗为。PCmax=UCEmax ICmax=（UImax -UOmin）ICmaxUImax是考虑到电网电压波动10%时，稳压电路输入电压的最大值，UOmin是输出电压的最小
13、额定值。所以要求PCM (UImax -UOmin)ILmax第二章 元器件介绍2.1三段可调稳压器三端可调输出集成稳压器是在三端固定输出集成稳压器的基础上发展起来的，机成片的输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端的电流非常小，因此可以用少量的外部元件方便的组成机密可调的稳压电路，应用更为灵活。典型产品CW117、CW217、CW317系列为正电压输出，负电源系列有CW117、CW217、CW317等。2.1.1 LM317的介绍LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。LM317的输出电压范
14、围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM317不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM317输入端的连线超过6英寸（约15厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317系列由于其输出电压可调，同时其有较高的稳压精度、较高的纹波抑制比和较好的输出电压温度特性，而得到了广泛的应用。 特性简介：*可调整输出电压1.2V37V *最大输出电流1.5A*典型线性调整率0.01%。 *典型负载调整率0.1%。 *80dB纹波抑制比。*输出短路保护。*过流、过热保护。*调整管安全工作区保护。 *标准三端晶体管
