稳压电源论文

聊城大学东昌学院本科生毕业论文（设计）题目：线性直流稳压电源的设计与实现专业代码： 080251作者姓名：凌云志学号： 20100020683单位：聊城大学东昌学院指导教师：张雪2014年5月25日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学东昌学院或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名：日期指导教师签名：日期目录前言 (1)1.稳压电源主电路设计 (1)1.1电源主电路设计 (1)1.3整流电路 (2)1.4滤波电路 (2)1.5稳压电路 (3)1.6输出电流放大电路 (3)2.元器件参数设计 (4)2.1变压器设计 (4)2.1.1电源变压器的铁芯 (4)2.1.2电源变压器的简易设计 (5)2.1.4变压器的铁芯与绕组 (6)2.1.5额定电压U1和U2 (7)2.1.6额定电流I1和I2 (7)2.1.7额定频率 (7)2.2散热片设计 (8)2.2.1散热片底部厚度 (8)2.2.2鳍片形状 (8)2.2.3鳍片角度约三度 (9)2.2.4鳍片厚度 (9)2.2.5散热片表面处理 (9)3.电源性能检测 (9)3.1纹波特性检测 (10)3.2输出电阻检测 (11)3.3保护电路 (11)4.误差分析 (11)参考文献 (13)致谢 (14)附录一： (15)摘要电源是电子电器设备重要的部件，线性直流稳压电源可用于通信系统作通信电源。

现市场上主流电源有开关电源，可控硅电源，和晶体管线性电源几种。

线性电源虽然效率低，但由于特定场合对于电源纹波和精度的要求，仍需使用线性直流源供电。

如何提高电源效率和降低纹波也是本设计需要探讨的问题。

通信系统一般要求电源输出功率较大，在较低输出电压（如14V左右）的情况下，则相对输出电流要求较大。

如今市场上比较常见的通信电源功率可达300W。

300W线性稳压电源输出电流可达30A,因此本论文所设计的电源输出电压设计在12V。

关键词：大功率；线性调整；直流电源；变压器AbstractPower supply is the important equipment of electrical and electronic components; The high-power linear DC power supply which I tell of can be used for communication system to serve as communication power. In the present market the mainstream power source has power switching power supply, SCR power supply, and several linear power transistors.Although the linear power source the efficiency is low, an occasion for power ripple and accuracy requirements still using the linear DC course supply. How to improve power efficiency and lower ripple is the problem we need to probe. Generally, communication systems require a greater power output in the low output voltage (as 13.8V or so), so need the relatively large output current requirements. Today, communication power supply in market, the common power come up to 300W. The design I made the linear regulated of 300W power supply can output current up to 30A, Therefore this paper the design of power supply output voltage in the 12 V.Keyword：High Power；Linear scaling；DC-Power；Transformer线性直流稳压电源的设计与实现前言线性稳压电源，是指调整管工作在线性形态下的直流稳压电源。

根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。

线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。

线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。

线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。

线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压达到较高的稳定度。

但是它的缺点是需要笨重的变压器，所需的滤波电容的重量和体积也会比较大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，线性稳压电源在输出较大工作电流时，调整管的功耗太大，所以还需要安装很大的散热片。

虽然效率低，功耗大，但晶体管线性直流电源因其精度高，纹波小，性能优越被广泛应用。

1.稳压电源主电路设计1.1 电源主电路设计在通信设备及其他电子设备中通常都要用到电压稳定的直流电源供电。

功率较小的直流电源大多数是将50Hz的交流电经过整流滤波和稳压后获得。

线性直流稳压电源还需要放大调节电路和过压过流预警保护。

由于半波整流和全波整流效率低，调整复杂，本设计采用单相桥式整流电路，电路中采用4个二极管，接成电桥形式。

滤波电路的好坏一定程度决定了输出电路纹波的大小，一般采用电抗原件组成。

滤波原理是电容电感都是储能原件，它们能够储存一定的能量（电容储存电厂能，电感储存磁场能），由于能量不能突变因此能量将会逐渐的释放，从而得到比较平滑的电压。

稳压电路采用三端固定输出集成稳压器7812和集成可调稳压模块LM723输出稳定电压。

放大调整部分使用5个调节管并联的方式。

电源输入为220V标准交流电，输出电压为12V，电流可高达30A的直流电信号，纹波低于30mA。

1.2 变压器设计变压器是实现交流点电压之间的变换，本设计变压器原边线圈440圈，副边线圈48圈，将220V电压变为24V电压。

1.3 整流电路本设计最终采用的是单相桥式整流电路，电路使用一个次级线圈就达到了全波整流的目的。

电路采用4个二极管，接成电桥形式，在电源电压正半周期时D1、D 3导通，D2、D4截止，电流经过电源上端D1、RL、D3到达电源下端形成回路，输出电压UO 为上正下负；在电源电压负半周期时D2、D4导通，D1、D3截止，电流经过电源下端D2、RL、D4到达电源上端形成回路，输出电压UO仍为上正下负。

负载上的电压、电流与全波整流完全一样VL =0.9V2，纹波系数为0.484，还需要采用滤波电路来减小纹波电压。

1.4 滤波电路本设计采用电容并联式滤波。

电容滤波，电容滤波时间常数（Td=RLC）愈大，放电过程愈慢，输出电压愈高，同时脉动成分愈小，滤波效果愈好。

为了平滑负载电压，一般取Td =RLC≥（3～5）T/2,负载直流电压随负载电流增加而减小。

VL随IL 的变化关系称为输出特性或是外特性。

当C值一定且空载时电压VL=1.4V2；当C=0时，即纯电阻负载时，VL =0.9V2。

在整流电路采用电容滤波后，由于电容C充电的瞬时电流很大，容易损坏二极管，故在选取二极管的最大整流电流参数时还要留有足够的余量，一般都需要2～3倍的IL。

由于负载电流要求比较大，所以选择大容量电容。

（a）（b）（c）图1 滤波电路基本结构图1.5 稳压电路本设计采用三端固定输出集成稳压器7812为集成可调稳压模块LM723提供稳定的12V电压。

调整管接在输入端与输出端之间，当电网电压或负载电流波动时，调整自身的集—射压降使输出电压基本保持不变。

7812内部调整管为两个三极管组成的复合管，这种结果只要求放大电路用较小的电流即可驱动调整管发射极回路中较大的输出电流。

保护电路集成在芯片内部，他们分别为限流保护、过热保护、和过压保护电路。

图2 7812内部结构图解1.6 输出电流放大电路本设计首先采用TIP120将电流进行一级放大，以达到驱动后续大功率三极管2N3055的需求。

接着采取5个功率管并联的方式提高输出电流，因为各个三极管间存在着差异，所以为了使电路稳定，每个2N3055都需要串联上均流电阻。

每个2N3055能达到的最大电流为15A，这里采用了5个调整管并联，每个输出6A，即可实现30A的输出电流。

图3 电源原理图2.元器件参数设计2.1 变压器设计本电源需要设计24V低频变压器。

2.1.1 电源变压器的铁芯它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄,功率损耗越小,效果越好。

整个铁芯是有许多硅钢片叠成的,每片之间要绝缘。

2.1.2 电源变压器的简易设计设计一个变压器,主要是根据电功率选择变压器铁芯的截面积,计算初次级各线圈的圈数等。

所谓铁芯截面积Ｓ是指硅钢片中间舌的标准尺寸ａ和叠加起来的总厚度b 的乘积。

如果24V 电源变压器的初级电压是U1,次级有n 个组,各组电压分别是U 21,U 22,⋅⋅⋅,U 2n ,各组电流分别是I 21,I 22,⋅⋅⋅I 2n ⋅⋅⋅计算步骤如下:第一步,计算次级的功率P 2。

次级功率等于次级各组功率的和,也就是：2212122222n 2n =+++P U I U I U I ⋅⋅⋅⋅⋅⋅第二步, 计算变压器的功率P 。

算出P 2后，考虑到变压器的效率是η,那么初级功率P 1=P 2/η,η一般在0.8～0.9之间.变压器的功率等于初、次级功率之和的一半,也就是P=(P 1+P 2)/2第三步, 查铁芯截面积Ｓ。

根据变压器功率,由式(2.1)计算出铁芯截面积Ｓ,并且从国产小功率变压器常用的标准铁芯片规格表中选择铁芯片规格和叠厚。

第四步, 确定每伏圈数N 。

根据铁心截面积Ｓ和铁芯的磁通密度B,由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N.铁芯的B 值选取: 质量优良的硅钢片,取11000高斯;一般硅钢片,取10000高斯;铁片,取7000高斯.考到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N ’应该比N 增加5%～10%,也就是N '在1.05N ～1.1N 之间选取。