小功率可调直流稳压电源.doc

1、 课题名称：小功率可调直流稳压电源学院：计算机与信息学院班级：电子信息工程123班姓名：杨金山学号：2012211837指导教师：注意事项：有些图无法粘贴在word上，所以自己看着贴一：已知条件（1）输入电压为交流220V10%（2）采用集成稳压芯片 CW317、CW337二：主要技术指标：有正、负双路输出，输出电压5V 15V 可调。输出电流 Iomax500mA(由芯片保证, 不需测试。)输出纹波Vo5mV三：实验仪器示波器（1台）、变压器、二极管、电容、电阻、LM317、LM337稳压芯片、面包板、导线等四：设计方案的选择：采用LM317、LM337共地可调式三端稳压器电源（一）、集成直

2、流稳压电源由四部分组成:四部分分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,方框图1 图1集成直流稳压电源方框图（二）、单元电路的设计和元器件的选择1 电源变压器:电源变压器的效率电源变压器是将220V，50HZ交流电压降压后输出到副边。其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率 副边功率 效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。例如对本次课程设计原边边电功率为20，由表可知其效率=0.7，则变压器副功率为14W。LM317与LM337输入电压在（340）V,当副边输出电压为18V时，L

3、M317及LM337都能正常工作。2 整流电路管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。如图2 图2桥式整流电路在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。其电流通路如图中虚线箭头所示。 综上所述

4、，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，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。 结合上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图3-23 滤波电路及滤波电容的选择 滤波电路及其原理如下图3-3-1所示: 3-3-1 RC滤波电路 3-3-2 RC滤波电路电容滤波电路中二极管的电流和导通角为了得到平滑的负载电压，一般取 RLC=(35)T/2式中T为电源交流电压的周期。滤波电容的容量可由下式估算： C=ICt/Vip-p式中Vip-p稳压器输入端纹波电压的峰

5、-峰值； T电容C放电时间，t=T/2=0.01S IC电容C放电电流 ，可取IC=Iomax，滤波电容C的耐压值应大于1.4 V2。 4稳压电路 由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，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组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。 图4三端可调式稳压器及其电路集成稳压器的种类很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按照输出电压类型可

6、分为固定式和可调式，此外又可以分为正电压输出和负电压输出两种类型。按照设计要求本设计要用到可调式三端稳压器。（三） 元件参数的计算1稳压器的参数计算电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。 计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-Vo)min=3V, 输入电压与输出电压差的最大值(Vi-Vo)max=40V,故LM317的输入电压范围为:Vomax+(Vi-Vo)minViVomin+(Vi-Vo)max即 15V+3VVi5V+40V 18VVi45V即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流

7、输出输入电压关系不难确定变压器副边输出应为V2Vimin/1.1=18/1.1=17V由于实验室提供的变压器输出为18V19V，故取U2=18V，I2=0.5A。满足实验要求。2整流二极管的参数计算在含稳压器LM317的电路中的二极管选择:由于二极管最大瞬时反向工作电压Urm1.414U2=171.414=24VIN4001的反向击穿电压大于50V,额定工作电流I=1AIomax.故整流二极管选用IN4001.3 滤波电容的参数计算滤波电容的容量可由下式估算： C=ICt/Vip-p式中Vip-p稳压器输入端纹波电压的峰-峰值； T电容C放电时间，t=T/2=0.01S IC电容C放电电流 ，

8、可取IC=Iomax，滤波电容C的耐压值应大于1.4 V2。在本实验中Sv=（Vo/Vo）/（Vi/Vi）式中，Vo=15v 、Vi=19v、Vop-p=5mv、Sv=0.005则 Vi =Vop-p Vi / （Vo Sv）=1.4v所以滤波电容 C= ICt/Vip-p = Iomax t/Vip-p =3636uFC的耐压值应大于1.4 V2=21v。 由于之前模电实验可知，我们在实际制作过程中采用比理论值小的电容同样能达到很好的滤波效果，因此采用3300F的电容。4 稳压器的选择设计要求有正、负双路输出，输出电压5V 15V 可调，稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。78系列和

9、79系列为固定式三端稳压器，317系列和337系列稳压器输出连续可调的电压，可分别输出正电压和负电压,稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻（R）和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，输出电压为：Vo=1.25(1+RP/R)。317输出电压范围是（1.2-37）V，337输出电压范围是（-1.2-37）V。因此稳压器选择LM317、LM337.（四） 电路总图 根据元器件参数的计算结果选择适合的元件组成部分电路，并将元件参数标于电路图中。将个部分电路综合得到可输出的集成直流稳压电源电路总图，如图5所示。电路图满足性能指标要求。 图5 集成直流稳压电源电路图五、 实验结果分析在按

10、上图连接好电路图后将输出端接到示波器上，调节电位器，观察波形可以看出电压范围可以实现5V 15V，但是失真纹波Vo远大于5mV，达到40mV，经过分析得出输出端加的滤波电容太小，在更换为2200uF的电容后失真纹波减小到10mV左右，于是在将电容更换为3300uF后失真纹波减小到3mV左右，但是波形仍然会抖动，稳定性不够好，究其原因可能是导线之间连接不太好。六、设计小结与体会 在做课程设计之前曾在模电实验中接触过集成直流稳压电源，对直流稳压电源的设计有一定的了解。我在知道模拟电子课程设计中要做直流稳压电源是还暗自高兴这是个自己比较熟悉的项目。但在看到要求时才知道自己高兴的太早，因为在模电实验中

11、我做的只是用7812输出+12V电压，这是比较容易做到的，而本次设计要求输出电压为实现5V 15V并且可调。此刻我才意识到自己对知识的了解和掌握并不全面，也不扎实。做课程设计对从没经验的我并不是简单的事。为完成这次设计我查阅了很多资料和书籍，我发现查资料也是一门学问，要会查才能找到你所需的内容，我在图书馆查阅了相关的电子设计和电源设计书籍，同时也大量的浏览了网络资源，随着了解的深入对设计有了基本的思路。 在设计中我也遇到了困难，在仿真环节中由于对软件的实用不熟练，很多仿真都没有成功，并且由于时间关系没有对仿真软件进行进一步的学习，这让我觉得很可惜，以后一定会找时间补一下仿真软件方面的知识，以免

12、以后做课设是让同样的问题难倒我。但总体上比没有做课设之前还是有了一定的进步。 通过本次课程设计使我对集成直流稳压电源有了更为深刻的了解，对其构造组成及参数计算掌握的比以前熟练很多，特别是对稳压器的认识比以前更广泛，虽然在课本中接触过稳压器的知识，但课本上的介绍十分简单也十分有限，并且我对课本的记忆不是很深刻，但通过本次自己动手动脑设计之后记忆的就深刻了。尤其是本次设计中用到的317和337系列的掌握比以前好了很多，不过仍然有不足。在模电实验中我出现了几处小错误，通过本次设计使我知道自己当初错在了哪里，也知道该如何改正，希望在以后的设计中能尽量做好，弥补这次的不足。 实验二 测量放大器一：已知条件利用通用运放芯片A741、A747、LM324进行电路设计，采用双入单出的线路