可调式直流稳压电源设计
课程设计_可调直流稳压电源
目录一、设计目的作用 (1)二、设计要求 (1)2.1 直流稳压电源的种类及选用 (1)2.2 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 (2)2.3 串联型直流稳压电源的设计要求 (2)三、设计的具体实现 (2)3.1 系统概述 (2)3.2 单元电路设计与分析 (4)3.2.1 降压电路 (5)3.2.2 整流电路 (5)3.2.3 滤波电路 (7)3.2.4 稳压电路 (9)3.3 元件电路参数计算 (10)3.4 改进方案 (11)3.5 电路主要测试数据 (12)四、总结 (12)五、附录 (12)六、参考文献 (14)一、设计目的作用当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路——电源电路。
大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作，当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。
超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统，通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。
袖珍计算器则是简单多的电池电源电路，不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。
可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备，我们的生活也就不会这么丰富多彩了。
由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。
提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源，直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
2、设计要求2.1 直流稳压电源的种类及选用直流稳定电源按习惯可分为化学电源、线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型：（1）化学电源：平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。
随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。
可调直流稳压电源设计报告
可调直流稳压电源设计报告I. 设计目的本设计旨在实现一个可调直流稳压电源，能够提供多种输出电压和电流，同时还能稳定地保持输出电压在规定范围内。
II. 设计原理直流稳压电源的基本原理是将变压器输出的交流电转换为直流电，并使用电子元件如二极管、电容器、稳压管等实现对输出电压和电流的稳定。
在本设计中，我们采用如下电路结构实现直流稳压电源。
电路主要由变压器、整流桥、滤波电容、调节电路、稳压管和输出端口等组成。
（1）变压器：变压器主要将交流输入变换为需要的交流输出电压，通常变压器转换后的电压需要经过整流、滤波和稳压等多道处理才能成为稳定的直流电源输出。
因此，本设计中我们采用了含有两只二次线圈的变压器。
（2）整流桥：整流桥主要用来将变压器输出的交流电流转换成直流电流，这里我们采用了四个二极管构成的整流桥，如图所示，其中D1和D2对应于变压器中一只二次线圈所产生的正半交流电流，D3和D4则对应于产生的负半交流电流。
（3）滤波电容：滤波电容主要用来滤除多余的高频成分，以使直流电波尽可能平滑，保证输出电压的稳定性。
（4）调节电路：调节电路用来控制和调整稳压管的工作状态，以实现输出电压的稳定性和调节。
（5）稳压管：稳压管是关键元件之一，其主要作用是在电路中设置一个固定的工作电压，以保证输出电压在一定范围内稳定。
III. 设计过程(1) 变压器设计：根据我们的需求，我们需要将输入的220V交流电转变为24V 的交流电，在此基础上再进行转换为稳定的直流电源输出。
因此，我们需要采用一只含有两只二次线圈的变压器，并且将两只二次线圈采用串联方案，以实现较大的输出电压值。
最终选用的变压器型号为220V/24V/10W，其中10W为变压器最大输出功率。
(2) 整流桥设计：为了将变压器输出的24V交流电转换为直流电源，我们需要采用整流桥电路。
对于整流桥电路中的每个二极管来说，其承受的最大反向电压应该大于所采用变压器的输出电压。
在此基础上，我们选用的整流桥电路中的二极管容量为1N4001，其最大反向电压为50V。
可调直流稳压电源设计
图1 稳压电源工作流程图2.2 可调直流稳压电源的工作原理方框图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、消振、稳压、保护、可调七个环节来完成的〔如图2所示〕。
图2可调直流稳压电源方框图(1)电源变压器。
电源变压器，是降压变压器，它将市电220V交流电压变换成符合需要的较低的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定〔如图3所示〕。
图3 电源变压器(2)整流电路。
整流电路是利用二极管的单向导电性，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，它由VD1，VD2，VD3，VD4构成单相全波整流电路，电路如图4所示。
在u2的正半周内，二极管VD1、VD3导通，VD2、VD4截止；u2的负半周内，VD2、VD4导通，VD1、VD3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，电路的输出波形如图5所示。
图4 整流电路图 图5 整流波形图 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。
电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以到达使输出波形根本平滑的目的。
选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo=0.9U2，直流输出电流：Io=0.92L U R 〔Io 是变压器副边电流的有效值〕。
(3)滤波电路。
滤波电路它可以将整流电路输出电压中的交流成分大局部加以滤除，从而得到比拟平滑的直流电压，它由1C 等外围元器件构成。
(4) 稳压电路。
三端可调稳压器LM317:三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。
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,其主要由三段集成稳压块LM317组成〔如图6所示〕。
可调直流稳压电源电路设计
可调直流稳压电源电路设计1.设计目的：设计一个可调直流稳压电源电路，能够输出3~30V、1A的直流电压，稳定性要求高。
2.设计原理：可调直流稳压电源电路主要由变压器、整流桥、滤波电容、电压调节器和负载等组成。
变压器将交流电压变换为低压交流电压，然后通过整流桥将交流转换为脉动直流电压，再通过滤波电容将脉动信号平滑后得到稳定的直流电压，最后通过电压调节器调整直流电压并保持稳定输出。
3.设计步骤：（1）确定变压器参数：变压器的输入电压为AC220V，需要将其转换为低压AC15V，根据变压器公式N1/N2=V1/V2，计算出变压器的匝数比N1/N2=14.7。
（2）选择整流桥：根据输出电流1A选用额定电流为4A的整流桥，如KBP310等。
（3）确定滤波电容：滤波电容的电容值根据负载的需要来选择，一般选用大电容值，如1000uF，以保证低纹波系数。
（4）选择电压调节器：L7805电压调节器能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，符合本设计要求。
（5）确定负载：负载要根据电源的输出电流能力来选择，如功率光源等选择具有较大输出电流的型号。
4.确定电路图及元器件连接图：5.计算元器件：（1）滤波电容C1：由于负载电流变化较快，需要选用大电容值，一般选用1000uF的电容，如选择电压容涂O50V的电解电容EDLR1000uF。
（2）电功效管Q1：能够提供3A的电流，在这里作为稳定管使用。
常规管主要包括2SC1815、2SC458、2N3055等，如选择2SC1815管。
（3）电压调节器IC1：L7805电压调节器，能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，如选择7805。
6.实验结果：确认元器件无误后，进行实验验证。
实验过程分两步进行，第一步：测量无负载输出电压；第二步：在输出电压为5V的情况下，接入10Ω负载，在负载电流为0.5A，输出电压5V左右的情况下，使用万用表测量输出电压、输出电流和电源电流。
直流可调稳压电源的电流保护与短路保护设计
直流可调稳压电源的电流保护与短路保护设计在电子设备中，直流可调稳压电源起到了为其他电子元件或电路提供稳定的直流电压的重要作用。
然而，在使用直流可调稳压电源时，电流保护和短路保护是必不可少的功能，以确保电子设备的安全运行和保护电子元件不受损坏。
本文将重点讨论直流可调稳压电源的电流保护与短路保护的设计原理。
1. 电流保护设计直流可调稳压电源的电流保护设计是为了防止电流超过设定范围，从而保护电子元件和电路的安全运行。
常见的电流保护设计方式包括电流限制保护和过载保护。
1.1 电流限制保护电流限制保护通过对电源输出电流进行实时监测，当输出电流超过设定的最大电流值时，电源会自动降低输出电流，以保护电子元件不受过大电流损害。
电流限制保护通常通过可编程电流源或电流检测电路来实现。
可编程电流源可以根据需要调整输出电流的上限，而电流检测电路则可以对电源输出的电流进行实时监测。
1.2 过载保护过载保护是另一种常见的电流保护设计方式，它通过对电源输出电流进行快速检测，当输出电流超过设定的过载电流阈值时，电源会立即切断输出电流，以避免电源和电子元件受损。
过载保护可以使用电流检测电路和电子开关等组件来实现。
2. 短路保护设计短路保护是直流可调稳压电源中非常重要的一项保护功能。
短路通常指的是在负载端出现短接或低阻值情况，这可能导致电源输出电流急剧上升，从而对电源和电子元件造成损害。
因此，短路保护设计旨在及时检测并防止短路情况的发生。
2.1 短路检测短路保护的核心是对短路情况进行检测。
常见的短路检测方式包括电流检测、电压检测和功率检测等。
其中，电流检测是最常用的方法。
电流检测可以通过在电源输出端加入电流检测电阻来实现，当检测到输出电流急剧上升时，电源会立即切断输出电流。
2.2 短路保护动作当短路情况被检测到时，直流可调稳压电源应迅速切断输出电流，以保护电源和电子元件。
切断输出电流可以通过电子开关和短路保护电路来实现。
电子开关可以迅速切断输出电流，而短路保护电路则可以对电源进行控制，确保输出电流及时切断。
自控课程设计——可调直流稳压电源课程设计报告
自控原理课程设计报告课题: 直流稳压电源的设计班别: 10电气2组员: （学号）020103一、设计目的熟悉自控原理的基本理论, 在实践的综合运用中加深理解, 掌握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。
3、培养实践技能, 提高分析和解决实际问题的能力。
4、加强组员之间的协调合作的意识, 提高组员合作的能力。
二、设计任务及要求1.设计一个连续可调的直流稳压电源, 主要技术指标要求:①输入（AC）：U=220V, f=50HZ；②输出直流电压: U0=1.27→12.24v；③输出电流: I0<=1A；④纹波电压: Up-p<30mV；2.设计电路结构, 选择电路元件, 计算确定元件参数, 画出实用原理电路图。
3、自拟实验方法、步骤及数据表格, 提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。
4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图, 并仿真和调试, 并测试其主要性能参数。
三、实验设备及元器件1. 装有multisim电路仿真软件的PC2.三端可调的稳压器LM317一片3.电压表、焊电路板的工具4.滑动变阻器、二极管、变压器、电阻、电容、整流桥四、电路图设计方法（1）确定目标: 设计整个系统是由那些模块组成, 各个模块之间的信号传输, 并画出直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能, 选择各模块所用电路形式。
（3）参数选择: 根据系统指标的要求, 确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图: 连接各模块电路。
（5）将各模块电路连起来, 整机调试, 并测量该系统的各项指标。
五、总体设计思路1. 直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz, 要获得低压直流输出, 首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
（2）降压后的交流电压, 通过整流电路变成单向直流电, 但其幅度变化大（即脉动大）。
可调直流稳压电源的设计实验报告
可调直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是设计并制作一个可调直流稳压电源，能够输出稳定的直流电压，并且电压值在一定范围内可调节，以满足不同电子设备和电路的供电需求。
二、实验原理可调直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
电源变压器的作用是将市电交流电压（通常为 220V）变换为适合后续电路处理的较低交流电压。
整流电路将交流电压转换为单向脉动直流电压。
常见的整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流等。
滤波电路用于滤除整流输出电压中的交流成分，使输出电压变得平滑。
常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和π型滤波等。
稳压电路的作用是在输入电压、负载电流和环境温度等因素发生变化时，保持输出直流电压的稳定。
常见的稳压电路有串联型稳压电路、三端集成稳压器等。
本实验采用串联型稳压电路，其基本原理是利用调整管的电压调整作用，使输出电压保持稳定。
通过改变调整管的基极电压，可以调节输出电压的大小。
三、实验设备与材料1、电源变压器：220V/15V2、整流二极管：IN4007×43、滤波电容：2200μF/25V×24、集成稳压器：LM3175、电位器：10kΩ6、电阻：240Ω、390Ω7、面包板、导线若干8、万用表、示波器四、实验电路设计1、电源变压器将 220V 市电降压为 15V 交流电压。
2、采用桥式整流电路将 15V 交流电压整流为脉动直流电压。
3、用2200μF 电容进行滤波，得到较为平滑的直流电压。
4、以 LM317 为核心构建串联型稳压电路，通过调节电位器改变LM317 的输出电压。
电路原理图如下：此处插入原理图五、实验步骤1、按照电路原理图，在面包板上搭建电路。
在搭建电路时，注意元件的引脚顺序和正负极性，确保连接正确无误。
2、检查电路连接无误后，接通电源。
使用万用表测量滤波电容两端的电压，确认是否在预期范围内。
3、调节电位器，用万用表测量 LM317 输出端的电压，观察电压是否能够在一定范围内连续可调。
可调直流稳压电源设计
可调直流稳压电源设计一、可调直流稳压电源设计原理1.变压器：变压器主要用于将交流电源转化为所需的低压直流电源。
变压器通过绝缘和耦合来改变交流电压的比例。
在设计变压器时，需要考虑到输出电流和输入电压的比例关系，以及变压器的容量和效率等因素。
2.整流电路：整流电路用于将交流电源转化为直流电源。
一般情况下，整流电路采用整流二极管桥的形式，将交流电源的正负半周分别导通，以获得经过正弦波滤波后的直流电压。
3.稳压电路：稳压电路用于调节输出直流电压的波动范围，确保电压的稳定性。
常见的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
线性稳压电路通过调节电流流过稳流二极管或控制晶体管的导通状态来实现电压稳定。
开关稳压电路采用开关元件和反馈控制电路来实现电压的调节和稳定。
二、可调直流稳压电源设计步骤1.确定输出电压范围和电流要求：根据实际需求确定需要设计的可调直流稳压电源的输出电压范围和最大输出电流。
2.计算变压器参数：根据输出电压和电流的要求计算需要的变压器参数，包括变比、容量和效率等。
变压器的容量要能满足最大输出电流的需求，效率要尽可能高以减少功耗。
3.设计整流电路：根据变压器输出的交流电压设计整流电路。
一般情况下，采用整流二极管桥来实现整流，同时需要添加滤波电容来平滑输出直流电压。
4.设计稳压电路：根据输出电压的波动要求选择合适的稳压电路。
线性稳压电路成本较低，但功耗较大；开关稳压电路成本较高，但效率较高。
选择适当的稳压电路后根据所选方案进行具体电路设计。
5.进行实际电路布局和PCB设计：根据设计的稳压电路进行实际电路布局和PCB设计。
电路布局要合理，考虑到电子元件之间的距离、优化导线布局以减少杂散电磁干扰等。
6.进行电路测试和调试：完成电路布局和PCB设计后，进行电路测试和调试。
通过实际测试，验证设计的稳压电路的可开关稳定性和稳压性能。
7.验证电源性能：通过测试，对设计的可调直流稳压电源进行性能验证，包括输出电压的稳定性、负载能力、纹波等。
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可调式直流稳压电源设计
姓名：艾林
学号：09325201
专业：电子信息工程
班级：093252
指导教师：黄河
2011年1月1 日
目录
一课程设计目地 (3)
二功能电路整体思路 (3)
三功能模块分析 (4)
四心得体会 (9)
五实物展示 (10)
六参考文献 (11)
七致谢 (11)
一设计目的
本次设计的题目为“可调试直流稳压电源”。
在设计过程中应实现以下几点要求：
1.输入电压为220V AC 输出为直流电压
2.电压变化范围：1.8~17V
3.连续可调
二功能电路整体思路
若实现稳压电源，首先就要就电路进行稳压。
在稳压方面可选用变压器来完成。
由输入交流电压变为直流则须对电路进行整流。
本次设计选用全波桥式整流电路进行整流。
然后要对输入的电压进行调节。
在调节方面。
可选用可调节三端正电压稳压器进行调节（LM317）。
通过整流后得电流幅值变化很大，所以需要用电容对电流进行滤波。
然后输出即可。
电路模块：
稳压——>整流——>调压——>滤波——>输出
三功能模块分析
⑴元件清单
注：制作实物所需其它设备：电烙铁覆铜板焊锡漆包线钳子等。
⑵元件性能分析
①.色环电阻
电阻值计算示意图下如图所示：
②桥式整流器
原理图：
桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。
用来将交流电转变成直流电。
桥式整流器利用四个二极管，两两对接。
输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。
桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。
桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。
③电解电容
电解电容是电容的一种，介质有电解液，涂层有极性，分正负，不可接错。
电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成
有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。
一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。
④瓷片电容
陶瓷电容无极性。
陶瓷电容的容量一般较小，用于信号源滤波，可用于消除高频干扰
⑤LM317三端正电压稳压器
lm317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用。
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。
稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。
仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。
然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。
首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。
其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。
最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。
由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。
当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。
当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。
如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。
在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。
⑶可调式直流稳压电源整体电路分析
①整体电路图
②整流电路
本设计采用单相桥式整流电路(桥堆KBP307)。
其由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压u：的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。
为达到这一目的，需要在Uz的正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变，设变压器副边两端分别为a和b，则a为“+”b为“一”时应有电流流出a点，a为“一”b为“+”时应有电流流入a点；相反，a为“+”b为“一”时应有电流流入b点，因而a和b点均应接两只二极管，以引导电流，单相桥式整流电路+uoK如果桥式整流电路变压器副边中点接地，就应将两个负载电阻相连接且连接中点接地。
根据桥式整流电路的工作原理，当a点为“+”b点为“一”时，Dl、D3导通，D2、D4截止，U01一L12，U02一一U2；而当b点为“+”a点为“一”时，D2、D4
导通，D1、D3截止，U01一一U2，U02一U2，这样两个负载上就分别获得正、负电压。
③滤波电路
经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电万方数据路的工作性能。
可利用电容的“通交流，隔直流”的特性，在电路中并人两个并联电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。
电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端(即负载电阻两端)并联一个电容即构成电容滤波电路。
滤波电容容量较大，因此一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
如果将两个滤波电容相连接，且连接点接地，就可同时得到输出电压平滑的正负电源。
在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压相等。
而当其上升到峰值后开始下降，电容便通过负载电阻放电，其电压也开始下降，趋势与电容两端电压基本相同。
四心得体会
本次课程设计涉及到所学的电路及模拟电路知识。
在学习方面，通过查阅书籍，网上资料等方法了解了相关的电路知识并巩固了所学的电子知识。
在实物制作过程中，通过对元件的选购了解了一些相关元件的性能、作用、价格以及购买地点等信息。
例如在元件方面学习到色环电阻的计算、LM317的性能原理、电容在电路中的作用等等。
制作过程涉及到电焊、组装，进而强化了动手能力。
五实物展示
六参考文献
《电路》（第五版）
《模拟电子技术基础》
网站：百度网
/电子电路网
/豆丁网
/电子发烧友
致谢：
特此感谢本次课程设计指导教师——黄河老师。
感谢黄河老师在课程设计前期理论知识的讲解及对我们细致耐心的指
导。
感谢黄河老师在实物制作过程中对我们提供的材料和工
具。