可调直流稳压电源课程设计

电子技术课程设计可调直流稳压电源姓名：################专业：################班级：################学号：################摘要在电子电路中，通常都需要具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路，要求输出电压连续可调。

经过相关资料的不同电源设计方案，最终确定采用以LM317为核心的直流稳压可调电源方案。

该方案是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。

所选器件和电路必须达到在在较宽范围内输出电压可调内置保护电路，该电源内阻小，电压稳定，噪声极低，输出纹波小。

虽然功率较小，但是用于给一般的电子小制作供电也足够了，况且其输出电压连续可调，使用起来十分方便。

关键词：稳压连续可调直流LM317目录绪论一、设计目的二、设计任务及功能要求三、设计思路四、设计原理五、电路相关元件及电路指标六、仿真结果及实物照片七、心得体会八、参考文献一、设计目的1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，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。

3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

二、设计任务及要求1、输入电压为220V AC，输出为直流电压。

2、电压变化范围：1.25~14.5V 。

3、输出电压连续可调。

4、电压一定高时发光二极管亮。

三、直流稳压电源设计思路1、确定目标：设计整个作品是由那些模块组成，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，整体调试，并测量该作品的各项指标。

6、采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从较低电压起连续可调。

该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。

四、设计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。

直流稳压电源方框图图2 直流稳压电源的方框图其中：（1）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副边电压确定。

（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。

1、电源变压器电网供电电压交流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、整流电路降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

(1)直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。

图3 单相桥式整流电路（2）工作原理设变压器副边电压2u =√22U sin ωt ，2U 为有效值。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；2u 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。

如图4图4单相桥式整流电路简易画法及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 (2U 是变压器副边电压有效值)。

3、滤波电路——电容滤波电路采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。

常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。

在整流电路的输出端，即负载电阻RL 两端并联一个电容量较大的电解电容C ，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。

图5单相桥式整流电容滤波电路从图4可以看出，当2u 为正半周时, 电源2u 通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL 供电，并同时向电容C 充电（将电能存储在电容里，如21~t t ），输出电压20u u u c =≈；0u 达峰值后2u 减小，当0u ≥2u 时，VD1、VD3提前截止，电容C 通过RL 放电，输出电压缓慢下降（如32~t t ），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当C u 下降不多时2u 已开始下一个上升周期，当2u ＞0u 时，电源2u 又通过导通的VD2、VD4向负载RL 供电，同时再给电容C 充电（如43t ~t ），如此周而复始。

电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。

显然，放电时间常数RLC 越大、输出电压越平滑。

若负载开路（RL=∞），电容无放电回路，输出电压将保持为2u 的峰值不变。

（1）输出电压的估算显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数τ=RLC 有关，τ应远大于2u 的周期T ，分析及实验表明，当τ=RLC ≥（3～5）T /2时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即0U ≈1.22U（2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足IFM ＞2IV=IO（3）在已知负载电阻RL 的情况下，根据式子选择滤波电容C 的容量，即C ≥（3～5）T /2RL若容量偏小，输出电压UO 将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于2u 的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。

电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的场合。

4、稳压电路滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。

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，以达到使输出波形基本平滑的目的。

选择电容滤波电路后，直流输出电压：1O U =(1.1～1.2)2U ，直流输出电流：（2I 是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。

稳压电路原理电路见图6图6 可调直流稳压电源原理图五、电路相关元件及电路指标实验所需原件名 称 型 号 数 量 变压器 220V~50Hz 1 个 二极管 IN4007 6 个 电容2200uF1 个电容 0.1uF 2 个 电容 22uF 1 个 电容 220uF 1 个 电位器 5 K 1 个 电阻 120Ω 1 个 电阻 10 K 1 个 二极管LED1 个1、选择集成三端稳压器。

因为要求输出电压可调，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系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为2.5V~36V ，最大输出电流 为1.5A 。

稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、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。

输出电压表达式为：式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ， 一般使用精密电位器，与其并联的电容器C 可进一步减小输出电压的纹波。

输出电压可调范围：2.5V ～36V 输出负载电流：1.5A能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。

2、选择电源变压器 1）确定副边电压0U :根据性能指标要求：min 0U =3V Uomax=9V又 ∵ max o i U U -≥min 0)(U U i - i U -min 0U ≤max o i U U - 其中：min min 0)(U U i -=3V ，max o i U U -=40V∴ 12V ≤i U ≤43V此范围中可任选 ：i U =14V=1O U 根据 1O U =(1.1～1.2)2U 可得变压的副边电压：2）确定变压器副边电流2I∵ 001I I =又副边电流2I =(1.5～2)01I 取==max 0O I I 800mA 则2I =1.5*0.8A=1.2A3）选择变压器的功率变压器的输出功率：0P >2I 2U =14.4W3、选择整流电路中的二极管查手册选整流二极管IN4007，其参数为：反向击穿电压UBR=50V>17V 最大整流电流IF=1A>0.4A4、滤波电路中滤波电容的选择滤波电容的大小可用下式求得。

1）求Δi U :根据稳压电路的的稳压系数的定义： 设计要求Δ0U ≤15mV ，SV ≤0.0030U =+3V ～+9V i U =14V代入上式，则可求得Δi U2）滤波电容C设定==max 0O I I 0.8A ，t=0.01S则可求得C 。

电路中滤波电容承受的最高电压为 ，所以所选电容器的耐压应大于17V 。

注意： 因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常 并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。

六、仿真结果及实物照片图7 仿真实验图图8 实物图1图8 实物图2七、心得体会通过这次课程设计，让我对模电理论知识有了更进一步的了解，而且我也进一步锻炼了自己的动手能力，虽然大一时也曾经焊接过可调直流稳压电源和双声道功率放大器，但是这一次的课程设计又使我的动手能力有了进一步的提高。

而且结合自己亲自的动手实践做出的作品，我对相关理论知识有了更深入的理解。

在实物制作过程中，通过查询相关元件的功能，进一步认识一些以前所接触甚少的东西。

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。

焊接过程涉及到的锡焊、组装、布局等，是我的动手能力更强。

当然，这个过程中我也遇到了重重挫折，以及需要学习一系列的新知识和画图软件，这都耗费了不少的时间，但同时我也学到了新的知识，掌握了新的技能，使自己得到了充实，我相信这个过程中我所学到的知识必将对我以后的人生起到很大的作用。

八、参考文献电子技术实验与设计制作作者：张元敏、怂庚寅出版社：西南交通大学出版社电子技术基础实验与课程设计作者：高吉祥、易凡出版社：电子工业出版社模拟电子技术基础作者：艾永乐付子义出版社：中国电力出版社备注：以上图书均出自校图书馆和所学教材。