可调集成直流稳压电源.docx

苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 可调输出集成直流稳压电源 11年6月 27 日至 11 年 7 月1日共 1 周院 系 电子信息工程系 班 级 10电气3 姓 名 张 帅 系主任 张红兵 教研室主任 陆春妹 指导教师 周昌雄 目 录第一章：绪论 ······························3 1 电路基本知识 ····································3第二章 稳压电源工作原理 ···················32.1 工作原理 ······································4 2.1.1 电源变压器 ·····································42.1.2 桥式整流电路 ···································42.1.3 滤波电路 ·······································42.1.4 稳压电路 ·······································52.2 元器件介绍 ····································62.2.1 LM317集成稳压器的特性简介 ·····················62.2.2 LM317集成稳压器的测试方法 ·····················7 2.2.3 集成稳压器选用时的注意事项 ·····················7第三章 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 3.1可调输出集成直流稳压电源电路原理图 ············83.2稳压电源技术指标及要求 ························93.3 稳压电源的各项指标的测试 ·····················10 3.4 元器件清单 ···································113.5实验总结 ······································11第一章 绪论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。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用多路输出直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在+3+9V可调和实现固定输出电压。可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。第二章 可调稳压电源工作原理2.1 工作原理2.1.1 电源变压器 经过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，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，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。2.1.2 整流电路 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。图1 桥式整流电路主要参数：2.1.3 滤波电路整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。图2分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。这里假设t<0时，电容器C已经充电到交流电压V2的最大值（如波形图所示）。整流二极管VL1VL4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压。再经滤波电容滤除波纹Ui.Ui与交流电压U2的关系为Ui=(1.11.2)U2每支整流二极管的最大反向电压Urm=U2。通过每支整流二极管的平均电流。式中R为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，RC放电时间常数应该满足RC.式中T=20ms。 图2 电容滤波电路2.1.4 稳压电路 2.4.1 三端集成稳压器分为固定式和可调式两种。在此选用LM317可调式三端集成稳压器。LM317三端可调正输出稳压器的输出电压范围为1.2-37V，最大输出电流为1.5A，最小输入输出电压差（Vi -Vo）min =3V,最大输入输出电压差（Vi -Vo）max=40V。 为保证稳压器能正常工作，对输入直流电压也有所要求，一般输入直流电压比输出直流电压高出3-5V，不宜高出太多，高出太多会使稳压器功耗过大，易损坏稳压器。同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线电阻上产生误差。 2.2 元器件介绍2.2.1 LM317集成稳压器的特性简介三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。其一般的输出电压为1.2535V或-1.25-35V。LM317的输出电压范围是 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。特性简介    可调整输出电压低到 1.2V。    保证 1.5A 输出电流。    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。    标准三端晶体管封装。电压范围     输入输出最小压差降为0.2V    LM317/ 1.25V 至 37V 连续可调。LM317集成稳压器的特性满足设计要求的输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。 2.2.2 LM317的测试方法在直流稳压电源通电测试之前，必须认真对安装电路进行下列事项的检查。（1）在电源变压器的绝缘电阻进行检测，以防止变压器漏电，危及人身和设备的安全。一般采用兆欧表测量一，二次绕线组之间，各绕组与接地屏蔽层之间，以及绕组与铁心之间的绝缘电阻，其值不应小于1000M欧，如果用万用表高电阻挡检测，则其指示电阻均应为无穷大。（2）电源变压器的一次和二次绕组不能搞错，否则将会造成变压器的损坏和电源故障。（3）二极管的引脚（或整流硅管的引脚）和滤波电容器的极性不能接反，否则将会损坏元器件。（4）三端稳压器的输入，输出和公共端一定要识别清楚，不能接错。特别是公共端不能开路，一旦开路。输出端U。很可能接近U1，导致负载损坏。（5）检查负载端不应该有短路现象。 直流稳压电源的调整测试一般分三步进行，即空载检查测试，外载检查测试和质量指标测量。2.2.3 集成稳压器选用时的注意事项（1） 对电源精度要求较高的电子产品（例如通信设备、航空设备、高档仪器仪表等）的稳压电源电路及使用电池供电的稳压电路，可选用低压差、低功耗的集成稳压器。对输出电压需要关断控制的稳压电源电路，应选用多端可控式集成稳压器，五端集成稳压器。对需要同时生产+5V输出电压和复位电压的电源电路，可选用L78LR05、L78MR05等集成稳压器。对需要多组不同输出电压的电源电路，可选用八端集成稳压器。 （2）选择集成稳压器的主要参数 确定集成稳压器的类型后，还应根据负载电路选择集成稳压器的主要参数，包括输入电压、输出电压、输出电流、压差、电压调整率、电流调整率等。所选集成稳压器的输入电压应与整流滤波电路的输出电压（或电池的电压）相适应，其输出电压应与负载电路的工作电压值相同，其输出电流应大于负载电路的最大工作电流（要留有一定的功率余量）。要根据应用电路的电压极性选择正确的输出电压，即集成稳压器的输出电压极性应与应用电路的的电压极性相同。第三章 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求3.1 可调直流稳压电源电路的原理图 图4 可调直流稳压电源电路原理图3.2 稳压电源的技术指标及稳压电源的要求 稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。·对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求1稳定性好当输入电压Usr（整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化应该很小一般要求 。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示： S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为。2.输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又叫等效内阻）用rn 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。rn 反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn 越小，则Ifz   变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至001欧。3.电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示：4.输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。3.3 稳压电源各项性能指标的测试 （1） .输出电压与最大输出电流的测试 测试电路如图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流Io要小于最大输出电流Iomax，取Io=0.7A，可算出,工作时上消耗的功率为 故取额定功率为10W，阻值为的电位器。测试时，先将,交流输入电压为220V，用数字电压测量的电压指示Uo。然后慢慢调小，直到Uo的值下降5%。此时流经的电流就是，记下后，要马上调大的值，以减小稳压器的功耗。测试结果：（2）波纹电压的测试 用示波器观察Uo的峰峰值，测量的值（约几mV）。 测试结果：（3）输出功率，总体谐波失真度的测试测试结果：3.4 元器件清单元器件名称元器件个数元器件型号色环电阻32.2K，120，2k发光二极管1LED二极管61N4001电位器220K，2.2K瓷片电容2103，104电解电容3220F×2，3300F集成三断稳压器1LM317保险丝12A3.5 结论与心得 经过一个的学习与实践，我还是把我的课程设计报告完成了。通过这一次的学习与实践，让我对模电知识更近一步的了解，对模电课程中直流稳压电源这一章所涉及的部分元件有了一定的认识；掌握了选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源，对直流稳压电源进行调试及各部件主要技术指标的测试。硬件的制作按流程操作并不是很难，我只用了个一节课的时间，就完成了。但由于没考虑到稳压器的散热，造成一定影响。整个事件过程中最难的要数调试了。因为不熟悉示波器，所以纹波电压一直测不准，最后用交流毫伏表测出。对模电知识学习的也不是很透彻，所以有些数据的测试是参考资料测试的。本次课程设计，培养了我运用互联网查找资料和综合应用课本理论知识解决实际问题的能力。启发了我，在今后的学习过程中不能懒懒散散，学的要懂不懂，要把课本上的知识学精通，同时也要多学习课外知识来扩张自己的知识面；在计算和动手方面要更加的耐心加细心，才能把事情做得更好；在生活和学习中，要和身边的人团结互助，能帮的就要尽力帮。总之，在这次课程设计中我学到了很多，也得到了很多！13