1.5-----12V直流稳压电源设计论文

三端集成稳压器LM317及其调压原理。图4中IC采用了LM317系列三 端集成稳压器，其输出电压调节范围可达1.25～37 V，输出电流可达 1.5 A，内部带有过载保护电路，具有稳压精度高、工作可靠等特点。 其输出电压的调节原理如图5所示。由于LM317的2，3脚之间的电压U32 为一稳定的基准电压(1.25 V)，故有：
2.6电路原理分析
直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组 成，基本框图如图2.2所示。各部分的作用：
图2.2 基本框图
（1） 电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整 流滤波电路所需要的交流电压U2。变压器副边与原边的 功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。
合运用。
2.3设计任务
设计一波形直流稳压电源，满足：
(1)当输入电压在220V±10%时，输出直流电压为1.26V-17.51V，
12V，9V，±5V；
(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5%。
（3）在可调电压端接入一个数字电压表，直接测出调出电压的数
值。
2.4设计要求
直流稳压电源的基本要求： (1)合理的选择电源变压器； (2)合理选择集成稳压器； (3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘 制电路图； (4)撰写设计使用说明书。
2.2设计目的
1、 学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。
2、 掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。
3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：
(1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直
流
稳压电源；
(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
以及对知识的综
容C提供放电回路，RC放电时间常数应满足
RC >（3～5）Tˊ/2
（3-3-1）
式中Tˊ为50HZ交流电压的周期，及20ms。
3.4稳压电路
稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输
出直流电压稳定。
电路采用三端集成稳压器电路方案，电路原理图如图4所示。其中IC 为三端集成稳压器。晶体管T，阻R3，和电容器C组成软启动电路。电阻 R4和二极管D组成电压补偿电路。电容C2为输出滤波电容。
第1章 绪论
电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程地显著特 点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器 件的原理，电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件 及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环 节。本课程设计就是针对模拟电子技术这门课程的要求所做的，同 时也将学到的理论与实践紧密结合。
由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路
输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI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）发生变化时，能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 所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单 等优点。
所以流经每个二极管的平均电流为:
（3-2-1）
每只整流二极管承受的最大反向电压为：
（3-2-2）
一般电网电压波动范围为±10%。实际上选用的二极管的最大整流电
流和最高反向电压应留有大于10%的余量。
桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最
大反向电压较低，同时因电源变压器在正，负半周内都有电流供给负
1 选择三端集成稳压器，确定电路形式 集成稳压器选用LM7812(12V)、LM7809(9v)、LM7805(5v)、 LM7905(-5V)、LM317(可变电压)，其输出电压范围为： Uo=1.26V~17.51V,12v,9v,5v,-5v。所确定的稳压电源电路如图
2.4所示。
图2.4
⑵选择电源变压器 电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中
载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。
3.3滤波电路
滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。
滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式和
电感输入式。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路
多用于较大功率电源中。所以本设计中采用电容输入式滤波电路。
在表达式（3-2-2）中电阻R为整流滤波电路的负载电阻，它为电
本次课程设计的课题是半导体直流稳压电源的设计和调试，本 课程设计将就直流稳压电源电路的工作原理、参数计算、元件选 取、电路调试等做详细的介绍和说明。
第2章 系统设计方案论证及分析
2.1概 述
220V经电源变压器降为约+24V的交流电，先经过整流桥和电容C1 和C2进行滤波后，经过稳压芯片LM317得到在1.26v-17.51v可调的一个 相对稳定的直流电压，然后把整流后的电压接到7812稳压芯片，7809稳 压芯片，7805稳压芯片、7905稳压芯片上，分别得到+12v，+9v， +5v、-5v的电压。
我们用的是降压变压器，它的作用是将来自电网的220V交流电压u1 变 为整流电路所需要的交流电压u2。，其中：是变压器副边的功率， 是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：
表1 小型变压器的效率
副边功率
效率
0.6
0.7
0.8
0.85
因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。 输入电压Vi的范围为Vomax+(Vi-Vo)min≤Vi≤Vomin+(Vi-Vo)max, Vomax为最大输出电压，Vomin为最小输出电压，(Vi-Vo)min为稳压 器最小输入、输出差，(Vi-Vo)max为稳压管最大输入、输出差，故 Vi≥12+3=15V， 考虑电网电压10%的波动，最终取Vi =16.7V,由 V2=Vi/1.1=15.18V,但在实际过程中，由于没有这种生产标准，所以
选购了输出为24V的。 （3）用整流桥和滤波电容
整流桥：实测V2=33V 整流输出电压平值
Vi=(1.1-1.2)V2 =36.3V 二极管平均电流
=0.327A 二极管最大反向压
=23.3V 故整流桥选用1N4001(1A,50V) 保护二极管选IN4148(1A,50V) 滤波电容： RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL, 式中T为交流电源周期，T=20ms， RL 为C1右边的等效电阻，应取最小值，由于Imax=500mA,因此 RL =U1/Imax=33,所以C1=C2=1515μf,可见C1的容量较大，应选电解 电容，受规格限制，电容的耐压要≥25V,故滤波电容C取容量为 2200uF，耐压为25V的电解电容。
2.5设计方案的选择与论证
小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路 四个部分组成，如图2.1所示。
负载 稳压电路 滤波电路
整流电路 变压器
（a）
U1
U2
Ui
UI1
UI2
（b）
图2.1（a）、（b）稳压电源的组成框图及整流与稳压过程
方案一：简单的并联型稳压电源 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出
根据稳压器的输入电压，确定电源变压器副边电压U2的有效值 u2；根据稳压电源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器副边 的电流I2和电源变压器副边的功率P2；根据P2，从表1查出变压器的 效率η，从而确定电源变压器原边的功率P1。然后根据所确定的参 数，选择电源变压器。
确定整流桥的正向平均电流ID、整流桥的最大反向电压和滤波 电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流桥和滤波电 容。 设计参数如下：
第三章 单元电路的设计
在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。本次课 程设计的稳压源是小功率稳压源，它由电源变压器，整流，滤波和 稳压电路等四部分组成。各部分的介绍如下：
3.1电源变压器
电源变压器的作用是将交流电网220V的交流电压变换为所需的交流 电压。变压器的副边与原边的功率比定义为变压器的效率。
(5)稳压电源 在输入电压为220Ｖ，50Hz. 电压变化范围为-10%～ +10%条件下： a. 输出直流电压为1.26V～17.51V,+12V,+9V,+5V,-5V； b. 最大输出电流为:Iomax＝500mA； c. 纹波电压(峰-峰值) ≤5mV(最低输入电压下，满载)； d. 具有过流保护及短路保护功能； e. 画出总体设计框图，以说明直流稳压电源有哪些相对独立的功能 模块组成，标出各个模块之间的联系、变化，并以文字对原理作辅 助说明。设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。选择合适的 元器件，接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设 计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输 入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。在验证各个功能 模块基础上，对整个电路 的元器件和布线，进行合理布局，进行直流稳压电源整个电路的调 试。
电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时 调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承 受很大的电流，损耗过大，因此在本实验中不适合此方案。 方案二：由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）组成
由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）输出脚V0、输 入脚Vi和接地脚GND组成，LM317是可调电压稳压芯片，7805， 7809，7812，7905则属于CW78**,CW79**系列的稳压器，输入端接 电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此 电路比较稳定。根据实验设计要求，本实验采用方案二。
3.2整流电路
整流电路的任务是将交流电变为直流电，完成这一任务主要靠二
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