2022年2022年集成直流稳压电源 .pdf

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1、1 一、设计要求电源变压器只做理论设计，合理选择集成稳压器，合理设置保护电路，完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。主要技术指标1、同时输出 15V 电压、输出电流为2A。2、输出纹波电压小于5mV ，稳压系数小于5 10-3；输出内阻小于0.1 。3、加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。二、基本原理1 直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图1所示。各部分电路的作用如下：图 1 直流稳压电源基本组成框图其中：（1）电源变压器： 是降压变压器， 他将电网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

2、的变化由变压器的副边变压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50HZ 的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。整流电路常采用二极管单项全波整流电路，电路如图2 所示。在 U2 的正半周内，二极管 D1、 D2 导通， D3 、D4 截止： U2 的负半周内D3 D4 导通，D1 D2 截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路图的输出波形如图 3 所示。t023422 Ut0234ou22 U

3、图 2 整流电路图 3 输出波形图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2 三 、三端集成稳压器常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。（1）固定三端稳集成压器正压系列： 78XX 系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78XX 系列又分三个子系列，即 78XX 、 78MXX

4、 和 78LXX 。 其差别只在输出电流和外形，78XX 输出电流为1.5A ，78MXX 输出电流为0.5A ，78LXX 输出电流为0.1A 。负压系列： 79XX 系列与 78XX 系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。（2）根据设计所需要的性能指标，选择集成三端稳压器。因为需要输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器，常见主要有 CW317 、CW337、LM317 、 LM337 。317 系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2V37V ，最大输出电流Im ax0为 1.5A。稳压内部含有过流、

5、过流保护电路，具有安全可靠，性能优良不宜损坏使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317 系列和 LM337 系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路图如图4 和图 5 所示2稳压电源的性能指标及测试方法稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标。包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标。用来衡量输出直流电压的稳定程度。包名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - -

6、 - - - - - 3 括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。测试电路如图 7-2-6 所示，可简述如下：图 7-2-6 稳压电源性能指标测试电路 波电压纹波电压是指叠加在输出电压U0 上的交流分量。用示波器观测其峰-峰值。 Uopp一般为毫伏量级。也可以用交流电压表测量其有效值。但因U0 不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。稳压系数及电压调整率稳压系数： 在负载电流、 环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。电压调整率 :输入电压相对变化 10% 时的输出电压相对变化量,即UUKu00稳压系数 Su 和电压调整

7、率Ku 均说明输入电压相对变化对输出电压的影响,因此只需测试其中之一即可 . 输出电阻及电流调整率输出电阻：放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值,即|000UUR电流调整率 :输出电流从0 变到最大值ILmax 时所产生的输出电压相对变化值,即UUiK00输出电阻 r0 和电流调整率Ki 均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此也只需测试其中之一即可 . 四 .元件选择1. 器件选择电路参数计算如下: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

8、 - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4 确定稳压电路的最低输入直流电压Ui min9.0/)(min01m axminUUUUoi代入各指标 ,计算得 : Uimin (15+3)/0.9=20V取值为 20V. 确定电源变压器副边电压、电流及功率1.1/maxUUoiIIi m a x1所以我们取I1 为 1.1A. VUi2.181.1/20，变压器副边功率WP202变压器的效率=0.7 ， 则原边功率Wp6.2811。 由上分析 ,可选购副边电压为19V, 输出 1.1A,功率 30W 的变压器 . 选整流二极管及滤波电容因电路形式为桥式整流电容滤波

9、，通过每个整流哦极管的反峰电压和工作电流求出滤波电容值。已知整流二极管1N5401 , 其极限参数为VURM50AID5= 滤波电容：)27501650(2)53(min11UCtF 故取 2 只 2200F/25V 的电解电容作滤波电容。2.压电源功耗估算当输入交流电压增加10% 时，稳压器输入直流电压最大，即VUi99.22191.11.1max所以稳压器承受的最大压差为：V1859.22最大功耗为：WIUii8.191.118maxmax故选用散热功率19.8W 的散热器 . 3.其他措施如果集成稳压器离滤波电容C1 较远时，应在W317 靠近输入端处接上一只0.33F 的旁电路 C2。

10、接在调整端和地之间的电容C3，是用来旁电路电位器RP 两端的纹波电压。当C3 的电容电量为10F 时，纹波抑制比可提高20dB, 减到原来的1/10. 另一方面 ,由于在电路中接了电容C3,此时一旦输入端或输出端发生短路,C3 中储存的电荷会通过稳压器内部的调名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 整管和基准放大管而损坏稳压器.为了防止在这种情况下C3 的放电电流通过稳压器,在 R1两端并接一只二极管VD2. W31

11、7 集成稳压器在没有容性负载的情况下可以稳定的工作.但当输出端有5005000pF 的容性负载时 ,就容易发生自激.为了抑制自激 ,在输出端接一只1F钽电容或 25F 的铝电解电容 C4. 该电容还可以改善电源的瞬态响应.但是接上该电容后,集成稳压器的输入端一旦发生短路 .C4 将对稳压器的输出端放电,其放电电流可能损坏稳压器,故在稳压器的输入与输出端之间 ,接一只保护二极管VD1 。五、 主要元件明细图元件代号名称规格及参数要求CTH 电源插头VA 2502S 电源开关VA 2502T 电源变压器WV 2010VD1VD4整流二极管2CZ54B VA 205.0C1电解电容VF201660F

12、U 直流保险丝0.5A 六 电路安装与指标测试1.安装整流滤波电路首先应在变压器的副边接入保险丝FU,以防电源输出端短路损坏变压器或其他器件,整流滤波电路主要检查整流二极管是否接反,否则会损坏变压器.检查无误后 ,通电测试 (可用调压器逐渐将入交流电压升到220V), 用滑线变阻器作等效负载,用示波器观察输出是否正常. 2.安装稳压电路部分集成稳压器要安装适当散热器,根据散热器安装的位置决定是否需要集成稳压器与散热器之间绝缘 ,输入端加直流电压UI(可用直流电源作输入,也可用调试好的整流滤波电路作输入),滑线变阻器作等效负载,调节电位器RP, 输出电压应随之变化,说明稳压电路正常工作.注意检查

13、在额定负载电流下稳压器的发热情况. 3.总装及指标测试名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6 将整流滤波电路与稳压电路相连接并接上等效负载,测量下列各值是否满足要求: UI 为最高值 (电网电压为242V), U0为最小值 (此例为 +5V), 测稳压器输入、 输出端压差是否小于额定值,并检查散热器的温升是否满足要求(此时应使输出电流为最大负载电流). UI 为最低值 (电网电压为198V), U0为最大值 (此例为

14、 +15V) 测稳压器输输出端压差是否大于3V, 并检查输出稳压情况. 如果上述结果符合设计要求,便可按照前面介绍的测试方法,进行质量指标测试. 七.、此电路的误差分析综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: 测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差; 电流表内阻串入回路造成的误差; 示波器 , 万用表本身的准确度而造成的系统误差; 可以通过以下的方法去改进此电路: 减小接触点的微小电阻; 根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正; 采用更高精确度的仪器去检测; 八、对此电路的综合总结通过本次设计 ,让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标 .也让我

15、们认识到在此次设计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获.我们这次设计的这个集成直流稳压电源电路;稳流部分采用了LM317 可调式三端稳压电源管,通过LM317 来实现了电路中的稳流部分,.本次设计在电压调整器的电路中,采用了适当的联接方法,可以实现电压 ” 零” 伏起调 ;测试方法与过程也比较充分,同时也实现了电压的可调.同时我们在设计此电路的时候也付出了不少, ,虽然电路不是很完善,我们已经尽力的去把它给做好了; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -