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直流可调稳压电源设计报告


直流可调稳压电源设计报告
1.元器件的介绍
LM317 是接线非常简单的可调节线性稳压集成电路, LM317 的过流和短路采用的是限流保护方式, 当输出端电阻太小,导致电流超过保护阀值时,电流会受限制,不会增大很多,但也跟输入端的电压 有关,短路后,电流一般在 1A 左右,但最大也有可能高达 3.5A。输出端短时间稍长后,LM317 功耗 会非常大,如不进行

处理,LM317 仍然可能会烧毁。 LM337 的输出电压范围是 -1.2V 至 -37V,负载电流最大为 0.5A-5A。它的使用非常简单,仅需 两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。如下图, 端口 1 为信号调整端,端口 2 为信号输出端, 端口 3 为信号输入端。

图1

2.电路图设计
(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。

3.电路原理
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。 (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 整流电路常采用二极管单相全波整流电路。在 u2 的正半周内,二极管 D1、D2 导通,D3、D4 截 止;u2 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。电 路的输出波形 如图 2 所示。

图2 (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。 总的流程:220V 交流电压 → 降压 → 整流 → 滤波 → 稳压 → 调压。

4.参数选取
(1)根据设计所要求的性能指标,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。LM317 系列稳压器输出连续可调的正电压,LM337 系列稳压器输出连可调的负 电压,可调范围为 1.2V~37V,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。LM317 系列和 LM337 系列的引脚功能相同。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 ,电阻 常取值 ,与其并联的电容器 C 可进一步减小输出电压的纹波。图中加入了二极管 D,用 于防止输出端短路时 10?F 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏, 加入了二极管 D,用于防止输入 端短路时 10?F 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。 LM317 其特性参数:输出电压可调范围:1.2V~37V 输出负载电流:1.5A 输入与输出工作压差Δ U=Ui-Uo:3~40V 能满足设计要求,故选用 LM317 组成稳压电路。 (2)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=1000V>17V, 最大整流电流 IF=1A>0.4A (3)滤波电路中滤波电容的选择 a.求Δ Ui: 根据稳压电路的的稳压系数的定义: 设计要求Δ Uo≤15mV ,SV≤0.003 Uo=0V~+12V Ui=20V 代入上式,则可求得Δ Ui b.滤波电容 C 设定 Io=Iomax=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 28.8V。 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、输出端常并入小容量电容用来抵消电感效应,抑制高频干扰。

五.电路仿真图

图3

二.电路实验
1.实验步骤
1.切断电源,把变压器接入电路, 2.用万用电表的直流电压档(20v 档)分别测量正负 12v 电源的输出级的最大电压和最小电压; 3.用示波器测量流稳压电源的纹波。具体做法:把示波器的黑色表笔接地,红色表笔接+12v 输 出端;选择示波器菜单按钮调出交流测量,再选择自动挡,就可以在示波器上读出平均值既为纹波, 有的也可以读出峰峰值。

2.测量数据
+12v 电压最大值(v) 电压最小值(v) 纹波(uv) 峰峰值(mv) 4.15 13.6 1.94 -12v -13.6 -1.94


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