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1、河南理工大学正负可调电源设计报告系另别：电气工程与自动化专业班级：自动化092班学号：310908020208时间：2011年6月26日第1章内容摘要-3-第2章性能指标-3-第3章原理-3-3.1 电源变压器 - 4-3.2 整流和滤波电路 - 4-3.3 稳压电路 - 4-第4章总体设计-5-4.1 整体流程图 - 5-4.2 变压 54.3 整流 - 6-4.4 滤波 - 6-4.5 稳压 - 6-4.6 电路安装与测试 - 6-第5章. 元件的选择- 7 -5.1 稳压器 - 7-5.2 变压器 - 7-5.3 整流器 75.4 电位器 - 8-第6章. 电路图- 9 -6.1 Mul
2、tisim仿真电路-9 -6.2 有可调电阻的电路原理图96.3 实物图10第7章 性能测试与分析- 10 -7.1 仿真测试- 10 -7.2 实物测试- 11 -第8章 电路和作品优缺点- 12 -第9章 心得体会12第10章 参考文献12第 1 章 内容摘要直流电源在模电和数电的学习中具有重要的应用，尤其是在各类电子制作中都要用到一 定电压和电流的电源，在这种情况下，学习并自己动手设计一个可调稳压电源，不仅有利于 理论知识的巩固，还能提高自身的动手能力。考虑到负电源在震荡和反馈等中的应用，本次 制作一个正负可调电源。在制作中，正电源稳压器选择LM317,负电源稳压器选择LM337。 先通
3、过变压器变压，在经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为近似的直流电，再通过稳 压器的文艺得到较稳定的电压。为了使输出电源可调，我们在稳压器后接上一个电位器，进 而通过改变阻值的大小进行调压。最后将稳压器的输出电压再经过适当的改进和保护得到合 适的输出电压。当然，在开始失误制作之前，我们画出原理图，仿真并进行参数的选择，验 证之后才购置元器件，制作并调试，这样电源就制作完成了。第2章 性能指标根据实际需要和操作可行性，选定正负可调电源的性能如表2.1 所示：表2. 1理论性能指标输出正电压可调范围（V）1.25-13.75输出负电压可调范围（V）-1.25- (-13.75)最大输出电路（mA）
4、800纹波电压（mV）5稳压系数0.03第 3 章 原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。每经过一个或者一系列元件波形就要发生相应变化，如下图3.1 所示：图3.1Q. O3.1 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压 U2 （图3.2 3.3）。变压器原副边电压之比近似等于原副边匝数之比。市场上所售的学生用 变压器一般为12V,有600mA、800mA、1000mA等可供选择。3.2 整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路,整流电路的作用是将交流电压 u2 变换成脉动的直流
5、电压亠。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U U与交流电压U的有效值U的关系为：4,， I 2 2U 二（1.1 1.2）UI2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：U=2URM2流过每只二极管的平均电流为：1 0.45U= 22 R其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应 满足：RC 上竺2其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。3.3 稳压电路由于输入电压片发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U会随 着变化。因此，为了维持输出电压从稳定不变，还需加一级稳压电
6、路。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。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计 的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。为了制作可 调电源，需要一些可调型稳压器，比如LM317, LM337等。第4章总体设计为了输出正负可调集成直流稳压电源，需要三个模块：电源变压器、整流滤波电路、稳 压电路。电源变压器，是将电网220v的交流电压VI变换成整流滤波电路所需要的交流电压； 整流滤波电路，是将交流电压V2变换成脉动的直流电压，在经
7、滤波电容C滤除纹波，输出 直流电压Vi,为达目的选择由4个二极管组成单相桥式整流电路；稳压电路，当输出的输 出负载变化时，输出电压V0应基本保持不变，为把纹波信号的影响降到最小常在输出端加 上滤波电路。4.1整体流程图如图4.1所示整流滤波输出进一步滤 波稳压图4.14.2变压电源变压器是交流电压变换部分，是将电网电压变为所需的交流电压，能使直流电源与交流电网隔离。制作正负电源所图4. 2需变压器输出端应是三线的，其中一根接地用。4.3整流通过整流器整流，整流器有4只二极管连接成图4.3形状：图4. 34.4滤波通过一个大电容滤波，对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为 含交变成份很小的直
8、流电压。电容滤波的原理：电容是一个能储存电荷的元件。有了电荷，两极板之间就有电压UC=Q/C。在电容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的速度，取决于充放电时间常数。时间常数越大，电荷改变得越慢，则电图4 4压变化也越慢，即交流分量越小，也就“滤除”了交流分量。4.5稳压经过滤波电路后的电压的稳定性比较差，且电压受温度、负载、电网电压波动等因素的 影响较大。通过稳压器进行稳压，维持输出直流电压的基本稳定。4.6电路安装与测试在安装的过程中，按照各个功能模块有序进行安装先装集成稳压电路，在测试调整过程 中需要用到万用表，220V交流电源等。通过测试各个部分和输出的电压值的变化从
9、而评估 电路性能。先安装整流滤波电路，最后安装变压器。安装一级测试一级。测试整流滤波电路 主要是检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。接入电源变压器。 整流两输出端电压Vi应分别为正(LW317)、负(LW337)。断开交流源，将整流滤波电路与稳 压电路相连接，再接通电源，输出电压V0未规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行 各项性能指标的测试。第 5 章 元件的选择5.1 稳压器选用 LM317 和 LM337。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。LM317其特性参数：可调范围为 1.25V-7V最大输出电流为1.5A输入与输出工作压差为AU = U -
10、 Uo : 3V-40V。LM337是 比较常见的降压型线性稳压器，它的输出电压范围是 -1.2V至-37V,负载电流最大为 0.5A-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丄M337内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。5.2 变压器（U - U ）二 3V由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值I o min ，输入电压与输出电（U - U ）二 40V压差的最大值I/max，故CW317的输入电压范围为：U + (U U ) U U + (U U )o maxIo minIo minIo max9V+3V U
11、I3V+40V12V U 1 max = 0.8A，取12 = 1A ,故选用1000mA的变压器即可。5.3 整流器由于变压器的副边电压U2 =12V，故桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压Io 0.8 c 八 /2U - 17V一 =0.4A为：*2 -桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：22根据市面上销售的情况来看，选用IN4007即可，其反向击穿电压仏=1000V 17V，最大整流电流1F = 1A 4,符合要求。5.4电位器使用最大阻值为2K的电位器，与200Q的电阻配合使用进行输出电压值的控制。所有用到元器件如下表所示：表2. 2元件清单型号主要参数数量备注变压器12V*
12、21二极管 1N4007U 1000V .人RM,1A51发光二极管导通压降约为1.5V2电容2200uF2电容47uF2电容10uF2电阻200Q2电阻1kQ2电位器2K Q21k三端稳压器LM317可调范围1.2537V三端稳压器LM337可调范围1.2537V万用版一块，连接线若干第6章电路图6.1 Multisim仿真电路吧图6. 16.2有可调电阻的电路原理图图6.26.3实物图图6.3第7章性能测试与分析7.1仿真测试仿真是先把正电源一端的可调电阻调为0%,此时输出电压和波形如图7.1所示。左侧示数通过Multisim中的万用表仿真而得，右侧图为通过Multisim 的示波器仿真而
13、得。 十XpOEtllDh DIul*t ia.et er.嗤Ti-T1Tim 白CFairMl_Q3.DKI I .Kfl 2.sI.2M V4.5W ms 4206 nVTimfaatiAcdit 问 mEliYrhand AgwT 吟ODTi Pfii | D pT匚仙IY pKtlMh |d acIoJd | riiLEMl图7.1然后将可调电阻的阻值逐渐调到100%，观察万用表和示波器示数如图7.2。测量过程同7.1。& Suit iweterX13.771 VSet.图7.27.2实物测试图7.3图7.4在做好的电源上用万用表分别测量输出电压最小值与最大值。侧得示数如图7.3 （最小） 和7.4 （最大）所示。与仿真所得结果相比，发现测得结果比较接近。通过仿真与实际测量，并与理论结果相比，说明实物设计基本成功，达到制作前要求。第8章电路和作品优缺点这个电路是个很典型的正负稳压电源可调电路。无论从仿真还是从实物来讲都得到了基 本满意的结果。元件选择较为合理，但是还不尽如人意，这主要是考虑到本地市场上的种类 限制。此外电路本身还不够完善，比如考虑较少的保护问题，也没有采取适当的散热措施, 主要原因在于所接负载一般不大，所需电流也不会很大。当然，需要的话我们可以一定的散 热措施，比如给稳压器增加散热片等。第9章心得体会因为有了之前在面包板上做9V直流电源的经验，
