数显可调直流稳压电源.doc

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1、襄樊学院理工学院2010-2011学年上学期模拟电子技术课程设计实验报告作品名称： 可调直流稳压电源 学生姓名班级学号模拟电路课程设计实验报告一、绪论高科技设备的发展离不开电源技术的进步，高精度电源已广泛应用到于通信、工业、军事、航空航天、家电等领域。其中弱电的重要性是所有电源的基础，人们对它的研究、开发技术水平也越来越高。低压大电流的电源也是以后发展的方向。而直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。本文就是利用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。与数字电压表头集成块ICL7107，实现对直流输出大小的

2、在线测量。这种ICL7107表头需要工作电压是5v，所以要用到LM7805和LM79L05来做工作电压。此次动手设计直流稳压电源能巩固、深化和扩展我们的理论知识与初步的专业技能，为以后的专业工作打下坚实的基础。二、 可调直流稳压电源设计1、 设计目的(1).学习基本理论在实践中综合运用的初步实践，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。(2).学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。2、 设计任务及要求(1).设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求：输出电压可调：Uo=+1v+15v最大输出电流：Imax=1A纹波电压：100mV稳压系数：0.05(2

3、) .设计电路结构，选择电路元件。(3) .调试，测试。3、 设计步骤(1).电路图设计画出直流稳压电源方框图。根据系统功能，选择各模块所用电路形式。连接各模块电路。(2).电路安装、调试为提高我们的动手能力，自行设计印刷电路板，并焊接。在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。将各模块电路连接起来，整机调试，并测量。5、 直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将220v工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1.图一其中：电源变压器：是降压变压器，它将电网220v交流电压变换成符合需要的交流电压，并送給

4、整流电路，变压器的变化比由变压器的副边电压确定。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。滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成份大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。稳压电路：稳定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变化而变化。电路图如下：具体电路如下：6、 整流电路整流电路常采用二极管单相全波整流电路，单相半波整流电路只利用了输入电压的半个周期，整流效率较低。全波直流电路则解决了这个问题。电路如图所示。可以看出，当U1为正半周时，二极管D1导通，D2截至，负载RL的电流流向向右；当U1为负半周时，二极管D2导通，D1截至，负载RL中

5、的电流方向不变。全波整流时，流过每一个二极管的平均电流只是负载平均电流的1/2。由于交流正负两半周均有电流流过负载，因此变压器的利用率比半波整流高。全波整流的纹波系数比半波整流药效，波动小。但是二极管截止时承受的反向电压是半波整流的两倍，而且变压器次级线圈圈数也要加倍。7、 滤波电路滤波电路选用一个3300F的大容量点解电容（原理图中是1000F和2200F）和一个0.1F的小电容并联滤波。理论上，在同一频率下容量大的电容其容抗小，这样一大一小电容相并联后其容量小的电容不起作用。但是，由于大容量的电容器存在敢抗特性，等效为一个电容与一个电感串联。在高频情况下的阻抗反而大于低频时的阻抗，小电容的

6、容量小，在制造时可以克服电感特性，几乎不存在电感。在大电容上并联一个小电容可以补偿其在高频下的不足。当电路的工作频率表较低时，小电容不工作（容抗大相当开路）。大电容的容量越大滤波效果越好。当电路的工作频率比较高时（输入信号的高频干扰成份），大电容由于感抗大而处于开路状态。这时高频干扰成份通过小电容流到地线，滤除各种高频干扰成份。8、稳压电路电子电路大多要求直流供电，而经过整流和滤波后的直流电压往往会随着交流电源电压的波动和负载的变化而变化。直流电压的不稳定有时会引起控制装置工作的不稳定，产生测量和计算上的误差。另外，整流后的直流电压虽经滤波，纹波依然很大，难以应用在要求较高的电子设备中。必须经

7、过稳压。稳压电路的作用就是当交流电源或负载变化时确保输出直流电压基本不变。这里是采用三端可调集成稳压器L317，其输出为+1+15v和满量程的5K电位器。电路如图。由于电阻R7上的电压为稳压器的输出电压U7，Ir7=U7/R7，输出电压U0等于R7上电压与PR1上电压之和，所以输出电压为U0=U7+（U7/R7+Iw）PR1，其中Iw为三端可调集成稳压器L317公共脚的电流。9、保护电路在集成稳压器电路内部包含有各种保护电路，如过流保护、短路保护、调整管安全工作区保护、芯片过热保护电路等，使集成稳压器在出现不正常情况时不至于损坏。电源电路中加了二极管保护芯片，防止反向电压。同时，加有散热片加速

8、散热、限流电阻等。10、LM317电路LM317是美国国家半导体公司的三端可调稳压器集成电路。国内和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。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。(1)LM317主要特性:可调整输出电压低到1.2V。保证1.5A 输出电流。1.25V 至 37V 连续可调(2)LM317应用电路 LM317外围参数计算 LM317输出电压的是电阻R1,R2的比值,假设R2是一个固定电阻.因为输出端的电位高,电流经R1, R2流入接地点. LM317的控制端

9、消耗非常少的电流,可忽略不计.所以, 控制端的电位是I x R2,又因为LM317 控制端, 输出端接脚间的电位差为1.25 V,所以Out(输出）的电压是: 接下来,计算I: out与adj接脚间的电位差为1.25 V,电阻R1.电流I是: 1.25/R1。(3)使用注意事项: 适当调整R1, R2,可以达成高压稳压的目的.但LM317的in, out接脚间的电位差不能超过35 V.所以在高压应用时,通常都会在in与out之间加入Zener保护LM317. LM317的data sheet中有很多实例可以参考。 三、测试1、 电路仿真随着计算机的飞速发展，以前的电路板级仿真将会被仿真软件代替

10、。但是仿真软件使用复杂、缺乏仿真模型和成本太高。首先，到目前为止，PCB仿真软件的使用仍然相当复杂。其次，许多电路的仿真模型无法找到，因此要仿真完整的电路几乎没有可能。2、 测试要求.测试并记录电路中个环节的输出波形。测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。测量输出电阻Ro。测量稳压系数。用改变输出交流电压的方法，模拟Ui的变化，测出对应的输出直流电压的变化，则可算出稳压系数。用毫伏表可测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器观察、记录其波形。3、 误差分析与改进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

11、路造成的误差；四、注意事项1、焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用与调试。2、测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。3、按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。五、心得与体会设计制作的整个过程中，我觉得学到了很多。虽然焊接过程只有一个多小时，但是在计算和报告上却花了不少时间。同时，我也发现了很多自己在学习当中做得不足的地方，也开始后悔当初没有好好学习这门课，在实验中遇到的一些问题，都可能谁平时老师讲到了的，只是当初没有去弄明白它，通过这次课程设计，我了解了自己的薄弱地方，并弄得怎么去改进，这对我以后的学习相信都会很有帮助参考文献1、模拟电子技术基础 华成英 童诗白主编 高等教育出版社2006年2、模拟电子技术基础 康华光主编 高等教育出版社 2006年3、电子线路分析、设计、测试 谢自美主编 高等教育出版社