0-12v直流稳压电源的设计与制作

题目：0-12v直流稳压电源的设计与制作

系别：信息工程

作者：

班级：

学号：

<摘要>：

①本文介绍了0-12v直流稳压电源的设计与制作

②该设计采用串联型晶体管稳压电源电路

③具有连续可调功能。

<关键词>：

稳压整流滤波二极管 LM317.

第一章：方案的选择与论证

1.设计要求：

①输出直流电压范围为：0-12v ，连续可调； ②最大输出电流为200mA ；

③只允许AC220V 供电，电源变压器可选用外购。

④最大输出纹波电压峰峰值不超过5mA ，内阻R0≤0.1Ω.

2.总体方案设计与论证及选择

直流稳压电源包括变压器，整流，滤波，稳压电路组成。其框图如下：

变压器 → 整流电路 → 滤波电路 → 稳压电

路

（1） 整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 a 、半波整流

U0=

()t d u ⎰

π

ωπ

021

=

()()t d t u ⎰

π

ωωπ

2sin 221=

π

2

U 2=0.45U2 b 、桥式整流

然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。

在调整管部分，既可以采用单管调整也可以采用复合管调整，但在此设计中要求额定电流lm ≤200mA ，因此在此设计中我选用单管做调整管。 （2）滤波电路：

经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。

可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 （3）稳压电路：

由于滤波后的直流电压Ui 受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T 的影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。

第二章：各单元电路的设计1．电源变压器

电源变压器将来自电网的220V交流电压u

1变换为整流电路所需要的交流电压u

2

。

如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率[2]。

实际电路中选择一个中间带抽头的多路输出稳压器，其输出电压分别是（交流）12V、18V、20V。分别对应LM78XX、79XX系列和LM317稳压器。

2．整流滤波电路

单相桥式整流电路如图所示，四只整流二极管D

1～D

4

接成电桥的形式，故有桥式

整流电路之称。单相桥式整流电路的工作原理为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向R L，

再由二极管D

3流回变压器，所以D

1

、D

3

正向导通，D

2

、D

4

反偏截止。在负载上产生一

个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图中实线箭头表示。

在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能

经过二极管D

2流向R

L

，再由二极管D

4

流回变压器，所以D

1

、D

3

反偏截止，D

2

、D

4

正向

导通。电流流过R

L

时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图中虚线箭头所示。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

单相桥式整流电路常画成图3—3所示的简化形式。

图3—3 单相桥式整流电路简化图

结合上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图3-4。

图3—4 桥式整流电路的工作波形

由图可见，通过负载桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所

承受的最大反向R L的电流i L以及电压v L的波形都是单方向的全波脉动波形。电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的

利用，效率较高。

3．稳压电路

由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，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）等发生变化时，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组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。

集成稳压器的种类很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按照输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可以分为正电压输出和负电压输出两种类型。按照设计要求本设计要用到可调式三端稳压器。其常见产品有CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2～37V，最大输出电流为1.5A。