直流稳定电源设计制作人某某题目直流稳定电源的设计任务设计

直流稳定电源设计

制作人:某某

题目：直流稳定电源的设计

一、任务：设计并制作交流变换为直流的稳定电源。

二、要求：

1．基本要求

（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化围＋15%～－20%条件下：

a．输出电压可调围为+9V～+12V

b．最大输出电流为1.5A

c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化围＋15%～－20%下，空载到满载）

d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）

e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）

f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能

（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调

b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mA

b．电压调整率≤1%（输入电压变化围+9V～+12V）

c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）

2．发挥部分

（1）扩充功能

a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态

b．过热保护

c．防止开、关机时产生的“过冲”

（2）提高稳压电源的技术指标

a．提高电压调整率和负载调整率

b．扩大输出电压调节围和提高最大输出电流值

（3）改善DC-DC变换器

a．提高效率（在100V、100mA下）

b．提高输出电压

（4）用数字显示输出电压和输出电流.

三，稳压电源的研究背景

本电源在市场上很有应用前景，可以作为收音机或掌机的外接电源，也可以用作手机电池的充电器，功率高点的还作为小型电视或其他家用电器的电源。

直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一，它现在广泛的应用在学校教学，科学研究等领域，是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。在日常的电子电路中，供电电源常常要用到稳压直流电源。所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。

在日常生活中，很多家用电器或者IT产品都要用到稳

压直流电源供电。但是在实际生活中，我们的家庭用电都是用到220V的交流电网。这就需要通过变压，整流，滤波，稳压电路来将交流电转换成稳压的直流电，供家用电器使用。变压器可以将220V的交流电转换成适合用电器的低压交流电。整流器由二极管组成，用于滤去整流输出电压中的纹波。

四、课题的设计

（1）.电源的输出控制

本系统利用lm317的稳压及其电压可调的功能，通过旋转接在调整脚的电位器，实现输出电压在1.25-20V连续可调，调整精度较高。LM317的电压调整电路图如图1所示。

图1 lm317的电压调整原理电路图

如图1所示，通过调整可调电阻RV1的阻值，就可以调整输出电压Vo的大小。所以，如果希望调整的精度高，可调电阻RV1的调整精度也要高。

（2）.方案的设计思路：

a．输出电压调节围的制定（经小组协商确定其调节围为1.25至20v）。

利用lm317集成稳压芯片为核心，通过变压器之后整流滤波再稳压输出稳定的直流电。再用数字显示电压表头（含ICL7107芯片），表头的供电也是用lm317制作+5V的稳压电源提供。方案系统框图如图3所示。

图3 方案三系统框图a

．1 LM317芯片的选择理由

Lm317是可调节三端正电稳压器，在输出电压的围是1.25V-37V的时候能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常容易使用，只要两个外部电阻来设置输出电压。此外，还使用部限流，热关断和安全工作区补偿从而使之能防止烧断保

险丝。

Lm317是应用很广泛的集成电路之一。它不仅能构成三端稳压电路的最简单形式，同时输出电压具有可调的功能。此外，它还有众多的优点，例如，调压围宽，稳压性能好，噪声低，纹波抑制比高。它的主要性能参数如下：

输出电压：1.25-37V DC；

输出电流：5mA-1.5A；

保护电路：芯片部有过热，过流，短路保护电路；

最大输入输出电压差：40V DC；

最小输入输出电压差：3V DC

b．整流，滤波，稳压，保护，DC-DC变换，稳流，表头供电等电路的设计

（b.1）整流电路

整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率整流电路中，常见的集中整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。本设计采用单相桥式整流电路。

单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路。在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，当正半周时，二极管V1、V3导通（V2、V4截止），在负载电阻上得到

正弦波的正半周；当负半周时，二极管V2、V4导通（V1、V3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。桥式整流电路原理图如图6所示。

图6 桥式整流电路原理图

选择二极管要依据二极管的反向耐压VRM 和正向电流IF 。由于滤波电容的容量愈大，二极管导通角愈小，通过二极管脉冲电流的幅度愈大，因此，整流管的幅值电流必须加以考虑。流过整流管的平均电流：

2D Ii I =

2o i R I I I =+

210.01R R adj A I I I =+≈

式中Ii 为稳压器的输入电流，IR1、IR2、Iadj 分别为