直流稳压电源课程设计.

成都理工大学工程技术学院电气工程基础课程设计设计题目：直流稳压电源的设计院系：自动化工程系专业：电气工程及其自动化班级：2010电气2班学号：201020305245姓名：杨诗指导老师：雷永锋孙莉莉完成时间：2012年6月15日目录摘要 (3)第一章设计目的与任务 (4)1．1 设计目的 (4)1．2 设计任务 (4)1．3 设计要求 (4)第二章直流稳压电源组成原理 (5)第三章电源变压器 (6)第四章整流 (7)4．1 桥式整流 (8)第五章滤波 (9)5．1 电容滤波 (9)5．2 电感滤波 (11)第六章稳压 (12)6．1 稳压原理 (12)原理图及元器件清单 (15)1．总原理图 (15)2．元件清单 (16)第八章安装与调试及性能调试 (16)性能测试与分析 (18)第九章结论及参考文献 (22)摘要在精密仪器和家用电器中，都需要稳定的直流电压，但是经过整流滤波后的电压还会随电网电压,负载及温度的变化而变化，因此，在整流滤波电路之后，还需要接稳压电路。

通过整流滤波电路所获得的直流电源电压是比较稳定的，当电网电压波动或负载电流变化时，输出电压会随之改变。

电子设备一般都需要稳定的电源电压。

如果电源电压不稳定，将会引起直流放大器的零点漂移，交流噪声增大，测量仪表的测量精度降低等，因此必须进行稳压。

目前中小功率设备中广泛采用的稳压电源有并联型稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路及开关型稳压电路。

这里采用稳压管设计稳压电路，结构简单，成本低廉。

稳压电源的种类很多，本课程设计介绍硅稳压电路的组成及工作原理。

Precision instruments and appliances, requires stable DC voltage, but also varies with the voltage after voltage rectifier filtering, load and temperature change, so after the rectified filter circuit, also need voltage regulator circuit. Gained with the rectified filter circuit for DC power supply voltage is stable, when the voltage fluctuations or when the load current changes, the output voltage will be changed. Electronic devices are generally stable power supply voltage. If the power supply voltage instability, will cause the DC zero drift amplifiers, AC noise increases measurement accuracy ofmeasurement and control system of the lower, so it must be regulated. At present small and medium power equipment widely used in power supply circuit of shunt and series voltage regulator regulator circuit, integrated voltage regulator circuit and voltage switch circuit. Design voltage-stabilizing circuit voltage regulator tube, simple structure, low cost.Many types of regulated power supply, the composition of the curriculum design of Silicon voltage-stabilizing circuit and it works.第一章设计目的与任务1．1 设计目的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。

1．2 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，输出电压为±5v,±12v,±15v和从0到15v可调，输出电流大于1A；(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-3，输出内阻小于0.1欧。

1．3 设计要求(1)电源变压器只做理论设计；(2)合理选择集成稳压器；(3)完成全电路理论设计、绘制电路图(4)撰写设计报告、总结报告第二章直流稳压电源组成原理稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，即变压器，整流滤波电路和稳压电路。

如下图所示。

变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。

整流器把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

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1所示。

+ 电源 + 整流 + 滤波 + 稳压 +_ 变压器 _ 电路 _ 电路 _ 电路 _U2 U3 U4 U5图（1）稳压电源的组成框图u2图（2）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程各部分电路的作用1． 交流电压变换部分一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V 电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到合适的数值。

所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。

2． 整流部分整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。

由于这种电压存在着很大的脉动成份（称为纹波），因此一般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波的变化会严重影响负载电路的性能指标。

3． 滤波部分滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑 ，使之成为含交变成份很小的直流电压。

也就是说，滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。

4． 稳压部分尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。

第三章 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交流电压u 2。

电源变压器的效率为：12P P =η其中：2P 是变压器副边的功率，1P 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2PVA 10< VA 30~10 VA 80~30 VA 200~80 效率η 0.60.7 0.8 0.85 因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。

由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值()V U U o I 3min =-，输入电压与输出电压差的最大值()V U U o I 40max =-，故LM317的输入电压范围为：max min min max )()(o I o I o I o U U U U U U U -+≤≤-+即 V V U V V I 40339+≤≤+V U V I 4312≤≤V U U in 111.1121.1Im 2==≥， 取 V U 122= 变压器副边电流： A I I o 8.0max 2=>，取A I 12=，因此，变压器副边输出功率： W U I P 12222=≥由于变压器的效率7.0=η，所以变压器原边输入功率W P P 1.1721=≥η，为留有余地，选用功率为W 20的变压器。

图（3）变压器原理电路图第四章 整流整流是稳压电源的一个重要组成部分，它的主要作用是进行波形变换即将交流信号变成直流信号。

4．1 桥式整流整流电路采用桥式整流电路，电路如图2所示。

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R L ，且方向是一致的。

电路的输出波形如图3所示。

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： 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22U (U 2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。

选择电容滤波电路后，直流输出电压：U o1=(1.1～t 0ππ2π3π422U t0ππ2π3π4o u 22U 图4整流电路 图5输出波形图 121o f I I =()2~5.121I I o =121o f I I =1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值。

），稳压电路可选集成三端稳压器电路。

第五章滤波尽管全波整流的纹波系数较之半波整流有很大改善，但还不能直接给负载供电，需采用滤波电路进一步减小纹波。

滤波通常是利用电容或电感的能量存储作用来实现的。

滤波电路种类很多，下面介绍几种常用的滤波电路。

5．1 电容滤波电容滤波电路如下图7所示，由于市电交流电频率较低（50H Z），图中电容C一般取值较大，约1000μF以上。

图6 电容滤波电路该电路工作原理：设U2=U2m sinωt=U2sinωt，由于是全波整流，因此不管是在正半周期还是在负半周期，电源电压U2一方面向R L供电，另一方面对电容C进行充电，由于充电时间常数很小（二极管导通电阻和变压器内阻很小），所以，很快充满电荷，使电容两端电压U C基本接近U2m，而电容上的电压是不会突变的。

现假设某一时刻U2的正半周期由零开始上升，因为此时电容上电压U C基本接近U2m，因此U2＜U C，D1、D2、D3、D4管均截止，电容C通过R L放电，由于放电时间常数τd=R L C很大（R L较大时），因此放电速度很慢，U C下降很少。

与此同时，U2仍按U2sinωt的规律上升，一旦当U2＞U C时，D1、D3导通，U2→D3→C→D1对C充电。