直流稳压电源毕业设计

·毕业设计(论文)题目：可调试直流稳压电源毕业设计系部：电气工程系专业：电气自动化学生姓名：刘明辉班级：09213学号：0921305指导教师：李芬题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2012年05月08 日摘要: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。

2.线性稳压电源：线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。

由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热,而且由于变压器工作在工频（50Hz)上,所以重量较大。

该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品；缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。

3.开关型直流稳压电源：电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。

它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹，功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态，开关电源因此而得名。

开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般≤1%V o(P−P)，好的可做到十几mV P−P或更小)。

它的功率可自几瓦—－几千瓦均有产品。

关键词:☆☆☆直流稳定电压☆☆☆电路☆☆☆电压Key words:☆☆☆DC stabilized voltage ☆☆☆circuit☆☆☆voltage目录引言 (4)1. 设计目地及要求………………………………………………4.2. 功能电路整体分析 (4)2.1 电路模块分析 (4)2.1.1电源变压器 (4)2.1.2整流电路 (4)发生波动、负载和温度发生变化时 (5)2.1.3由于输入电压u12.1.4可调式三端集成稳压器 (5)3. 关于重要元件的的选择及参数计算 (6)3.1 稳压电源的设计步 (6)3.1.1选择集成稳压器，确定电路形式 (6)3.1.2选择电源变压器 (6)3.1.3选用整流二极管和滤波电容 (7)3.2 元件清单 (7)3.3元件性能分析 (8)3.3.1.色环电阻 (8)3.3.2桥式整流器 (8)3.3.3电解电容 (8)3.3.4瓷片电容 (9)3.3.5LM317三端正电压稳压器 (9)3.4可调式直流稳压电源整体电路分析 (9)3.4.1整体电路图 (9)3.4.2整流电路 (10)3.4.3滤波电路 (11)4 仿真效果展示 (12)5 稳压电源各项性能指标的测试 (13)5.1 输出电压与最大输出电流测量 (13)5.2 稳压系数的测量 (14)5.3 输出电阻的测量 (14)5.4 纹波电压的测试 (14)5.5 纹波因数的测量 (14)6 结论 (15)7 谢辞 (16)8 参考文献 (17)引言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2. 线性稳压电源3. 开关型直流稳压电源。

1 设计目的与要求1.1 本次设计的题目为“可调试直流稳压电源”1.2 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：3~12V3.连续可调1.3 主要技术指标要求：纹波电压的有效值ΔUO≤5mV；稳压系数Sv≤3×10-2；电压调整率Ku≤3%；电流调整率Ki≤1%；2功能电路整体分析若实现稳压电源，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。

2.1 电路模块分析：电路模块分析：稳压——>整流——>调压——>滤波——>输出2.1.1电源变压器小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图。

.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，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的次级电压确定。

电源变压器的效率为：12p p =η 2．1.2整流电路整流电路：在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u 2变换成脉动的直流电压u 3。

滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u 3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U Io U I 与交流电压u 2的有效值u 2的关系为：U I (1.1～1.2)U 2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：U RM =2U 2流过每只二极管的平均电流为：ID =2R I =RU 245.0 其中：R 为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C 提供放电通路，放电时间常数RC 应满足：RC ＞253T）（- 其中：T=20ms 是50Hz 交流电压的周期。

2.1.3由于输入电压u 1发生波动、负载和温度发生变化时滤波电路输出的直流电压U I 会随着变化。

因此，为了维持输出电压U I 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）发生变化时，能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所组成。

采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。

按输出电压类型可分为固定式和可调式，根据论文要求，本次选取的是可调式。

2.1.4可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列中LM317三端稳压器；在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。

稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2～37V ，最大输出电流Io max =1.5A 。

输入电压与输出电压差的允许范围为：UI-Uo=3～40V 。

3. 关于重要元件的的选择及参数计算稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo 、输出电流Io 、输出纹波电压△Uop-p 等性能指标要求，正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。

3.1 稳压电源的设计步骤根据稳压电源的输出电压Uo 、最大输出电流Io max ，确定稳压器的型号及电路形式。

根据稳压器的输入电压U I ，确定电源变压器次级电压u 2的有效值U 2；根据稳压电源的最大输出电流Io max ，确定流过电源变压器副边的电流I 2和电源变压器副边的功率P 2；根据P 2，计算查出变压器的效率η，从而确定电源变压器原边的功率P 1。

然后根据所确定的参数，选择电源变压器。

确定整流二极管的正向平均电流I D 、整流二极管的最大反向电压U RM 和滤波电容的电容值和耐压值。

根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。

按设计，性能指标要求为：Uo 为3～12V 纹波电压的有效值稳压系数△Uo v ≤5mV ，稳压系数S V ≤3×10-23.1.1选择集成稳压器，确定电路形式集成稳压器选用CW317，其输出电压范围为：Uo ＝1.2～37V ，最大输出电流Io MAX 为1.2A 。

3.1.2选择电源变压器由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值(U I -U O )min =3V ，输入电压与输出电压差的最大值(U I -U O )max =40V ，故CW317的输入电压范围为：U omax +( U I -U O )min )≤U I ≤U omax +(U I -U O )max12V+3V ≤U I ≤3V+40V15V ≤U I ≤43VU 2≥1.1Im inU =13.6，取U 2为15V 变压器副边电流：I 2＞I Omax =1.2A ，取I 2为1.5A. 因此，变压器副边输出功率：P 2≥I 2U 2=22W由于变压器的效率η=7，所以变压器原边输入功率为21P P ≥/η =30W ，选用功率为30W 的变压器。

3.1.3选用整流二极管和滤波电容由于：U RM ＞2U 2=2×14=19.8V ，I Omax =1.2A 。

IN4001的反向击穿电压U RM ≥50V ，额定工作电流ID=2A ＞I Omax ，故整流二极管选用IN4001。

根据U O 为3～12V 纹波电压的有效值△UO ≤5mV 稳压 系数Sv ≤3×10-2，和公式II OO V U U U U S ∆∆=可求得：VO IP OP I SU U U U -∆=∆=0.005×14/12×3×10-3=1.94V所以，滤波电容：IO I C U TI U tI C ∆=∆=2.max =0.8×1/50×0.5/1.94=0.004123即4123μF电容的耐压要大于2U 2=2×14=19.7V ，故滤电容C 取容量为4700μF ，耐压为25V 的电解电容。

3.2 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。

I 0=常数T =常数3.3元件性能分析3.3.1.色环电阻电阻值计算示意图下如图所示：棕红橙黄绿兰紫灰白黑金银1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5% 10%3.3.2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。

3.3.3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。