可调直流稳压电源课程设计

电子技术课程设计

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摘要

在电子电路中，通常都需要具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路，要求输出电压连续可调。经过相关资料的不同电源设计方案，最终确定采用以LM317为核心的直流稳压可调电源方案。该方案是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。

所选器件和电路必须达到在在较宽范围内输出电压可调内置保护电路，该电源内阻小，电压稳定，噪声极低，输出纹波小。虽然功率较小，但是用于给一般的电子小制作供电也足够了，况且其输出电压连续可调，使用起来十分方便。

关键词：稳压连续可调直流LM317

目录

绪论

一、设计目的

二、设计任务及功能要求

三、设计思路

四、设计原理

五、电路相关元件及电路指标

六、仿真结果及实物照片

七、心得体会

八、参考文献

一、设计目的

1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

二、设计任务及要求

1、输入电压为220V AC，输出为直流电压。

2、电压变化范围：1.25~14.5V 。

3、输出电压连续可调。

4、电压一定高时发光二极管亮。

三、直流稳压电源设计思路

1、确定目标：设计整个作品是由那些模块组成，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。

5、将各模块电路连起来，整体调试，并测量该作品的各项指标。

6、采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从较低电压起连续可调。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。

四、设计原理

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。

直流稳压电源方框图

图2 直流稳压电源的方框图

其中：

（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

（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。

1、电源变压器

电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

2、整流电路

降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

(1)直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。

图3 单相桥式整流电路

（2）工作原理

设变压器副边电压2u =√22U sin ωt ，2U 为有效值。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；2u 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。如图4

图4单相桥式整流电路简易画法及波形图

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (2U 是变压器副边电压有效值)。

3、滤波电路——电容滤波电路

采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。

在整流电路的输出端，即负载电阻RL 两端并联一个电容量较大的电解电容C ，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。

图5单相桥式整流电容滤波电路

从图4可以看出，当2u 为正半周时, 电源2u 通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL 供电，并同时向电容C 充电（将电能存储在电容里，如21~t t ），输出电压20u u u c =≈；0u 达峰值后2u 减小，当0u ≥2u 时，VD1、VD3提前截止，电容C 通过RL 放电，输出电压缓慢下降（如32~t t ），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当C u 下降不多时2u 已开始下一个上升周期，当2u ＞0u 时，电源2u 又通过导通的VD2、VD4向负载RL 供电，同时再给电容C 充电（如43t ~t ），如此周而复始。电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。

显然，放电时间常数RLC 越大、输出电压越平滑。若负载开路（RL=∞），电容无放电回路，输出电压将保持为2u 的峰值不变。

（1）输出电压的估算

显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数τ=RLC 有关，τ应远大于2u 的周期T ，分析及实验表明，当

τ=RLC ≥（3～5）T /2

时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即

0U ≈1.22U

（2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足

IFM ＞2IV=IO

（3）在已知负载电阻RL 的情况下，根据式子选择滤波电容C 的容量，即