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1、东莞职业技术学院毕 业 论 文可调直流稳压电源设计学生姓名：陈升学 号：201230080209年级专业：2012级电气自动化2班指导老师：徐淑琼系 部：电子工程系广东东莞提交日期：2015年1月目 录(东莞职业技术学院2012级电气自动化技术，东莞 523808)11 前言111 题目的来源和意义112 可调直流稳压电源的功能概述12 设计要求23 元件的选择及其介绍231 电源变压器2311 变压器简介2312变压器的选取232 稳压器件LM3173311 LM317简介3312 LM317的实际应用3312 LM317的引脚封装433 其他元器件54 直流稳压电源的设计和实现原理541
2、设计思路542 电源变压器降压电路743 整流部分电路设计744 滤波部分电路设计845 稳压部分电路设计115 可调直流稳压电源电路原理图126 总结137 参考文献13可调直流稳压电源设计作 者：陈升指导老师：徐淑琼(东莞职业技术学院2012级电气自动化技术，东莞 523808)摘要：直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中的基本组成部分，它的性能良好与否直接影响到电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展，电源技术也得到了很大的发展，它已经从过去一个不太复杂的电子线路发展到今天具有较强功能的集成模块。本文介绍一种以集成稳压器为核心组成的直流稳压电源。该电源主要由电源变压器、单相
3、桥式整流电路、滤波电路和稳压电路等部分所组成。单向交流电经过这几部分电路后即可转换成正负输出可调的稳定直流电压。关键词：直流稳压电源；LM317三端集成稳压器；单相桥式整流电路；滤波电路； 1 前言11 题目的来源和意义在日常生活中，手机、电脑、电视、收音机等电器是需要进行电压转换后才能正常工作的。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用的是能将交流电网电压转换成直流电压的直流电源，可见直流稳压电源似乎各类电子设备的重要组成部分，为设备的稳定工作提供能量。12 可调直流稳压电源的功能概述本文介绍一种以串联型连续可调直流稳压负电源。该电源主要由电源变压器、
4、单相桥式整流电路、滤波电路和稳压电路等部分所组成。单向交流电经过这几部分电路后即可转换成正负输出可调的稳定直流电压。先是家用电源经过变压器得到一个大约（1530V）的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流，再采用可调阻值的滑动变阻器进行分压，在桥堆的输出端加一电容C进行滤波，滤波后再通过LM317（具体参数参照手册）输出一个负电压，在LM317的输出端加一个电阻R，调整端加一个电位器RP，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。因为电源的设计中要求输出电流可以扩展，在LM317的输出端加一个晶体管。这样输出的电压就可以在1.523V范围内可调。2 设计要求输入（AC）：U=220V，f=50HZ
5、；输出直流电压1.523v输出电流Imax=100mA;(有电流扩展功能)负载电流具有过流保护功能3 元件的选择及其介绍31 电源变压器311 变压器简介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 (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;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间的匝数比所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。312变压器的选取日常
6、我们使用的是220v的交流电,所以稳压电源的第一步就是要将高电压降为低电压为了提高电源使用的安全性和可靠性,降压部分采用降压变压器来实现如何选择降压变压器?可以根据稳压器的输人电压,确定降压变压器二次绕组电压的有效值;根据直流稳压电源的最大输出电流,确定通过降压变压器二次绕组的电流和功率;根据降压变压器二次绕组的功率,查出变压器的效率从而确定降压变压器原边的功率P然后根据所确定的参数,选择降压变压器由于电源变压器的副边电压有效值将决定后面电路的需要,所以在此应选择输出电压有效值为12V的电源变压器32 稳压器件LM317311 LM317简介LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具
7、有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。lm317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用，负载电流最大为 1.5A,仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。此外,它的线性调整率为 0.01 和负载调整率 0.1%，80dB纹波抑制比，都比标准的固定稳压器好。此外该器件内置输出短路保护、过流、过热保护、调整管安全工作区保护、等多重保护功能。内阻小、电压稳定、噪音极低、标准三端晶体管封装、输出纹波小(输出端最小仅用 100F),实际使用效果比 L
8、M78、LM79等稳压模组好。312 LM317的实际应用LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo=1.25（1+R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo=1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo=1.
9、25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时，没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电
10、压差别较大。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。312 LM317的引脚封装LM317有三个管脚，第一引脚，为电压调节脚； 第二引脚，为电压输出脚；第三引脚，为电压输入脚。 要解决317稳压块最小稳定工作电流的问题，可以通过设定R1和R2阻值的大小，而使317稳压块空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流，从而保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。此时，只要保证Vo/（R1+R2）1.5mA，就可以保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。上式中的1.5mA为317稳压块的最小稳定工作电流。当然，只要能保证317
11、稳压块在空载时能够稳定地工作，Vo/（R1+R2）的值也可以设定为大于1.5mA的任意值。经计算可知R1的最大取值为R10.83K（由于输出端比调节端的电位始终高1.25V，而有得保证输出至少有1.5mA的电流，1.25/1.5*1000可得，再加上调节端没有电流输出，所以R1与R2是串联的关系可得输出电压的公式）。又因为R2/R1的最大值为28.6。所以R2的最大取值为R223.74K。在使用317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时，必须保证R10.83K，R223.74K两个不等式同时成立，才能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。当然在317稳压块的输出端并联泄流电阻R，也可以为
12、317稳压块提供最小稳定工作电流。但是，由于并联的泄流电阻不能随输出电压的变化而变化，如果要保证317稳压块在输出电压为1.25V时，其输出电流大于其最小稳定工作电流，则在317稳压块的输出电压为37V时，流过泄流电阻的电流就太大了，这样不仅浪费了电能，而且增加了317稳压块的负担，不是一种妥当的办法。 33 其他元器件序号元件名称规格数量1整流二极管RL20752电解电容220uF/25V1310uF/25V14220uF/25V15瓷片电容10426三极管901427电阻2401810019电位器W5K1103针插座脚距2.54mm1112P接线座脚距5.08mm212散热器散热片313散
13、热器螺钉3X5平头34 直流稳压电源的设计和实现原理41 设计思路 根据稳压电源的输出电压、输出电流、输出纹波电压，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，然后合理地选择这些器件，正确搭建电路，最后测试验证所设计电路的正确性，设计思路如图所示。首先选用合适的电源变压器将电网电压降低到所需要的交流电源；其次，降压后得到的交流电压，通过整流电路整流变成单向脉动直流电压。直流脉动电压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压；最后，根据设计要求中的输
14、出电压确定稳压电路中集成稳压器的型号和参数。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时能使输出直流电压不受影响而维持稳定的输出。42 电源变压器降压电路将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。43 整流部分电路设计整流电路的功能是把交流电变换成直流电，它的基本原理是利用了晶体二极管的单向导电特性。桥式整流电路及信号的输入、输出波形如下图。输出直流电：一般选用单相桥式整流电路它由四个整流二极管组成,其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内,负载上的电压和电流方向始终保持不变在单相桥式整流电路中,整流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压可以通过这两个参数来选择整流二极管单相桥式整流电路中的四个二极管D(1一D4)一般选用RL207该设计采用单相桥式整流电路(桥堆RL207)。其由四只二极管组成,其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内,负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的,需要在u2的正、负半周内正确引导流向负载的电流,使其方向不变,设变压器副边两端分别为a和b,则a为/+0b为/)0时应有电流流出a点,a为/)0b为/+0时应有电流流入a点;相反,a为/+0b为/)0时应有电
