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培训课件

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、电压变化范围＋15%～－20%条件下：

a．输出电压可调范围为+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变化范围＋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%（输入电压变化范围+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．扩大输出电压调节范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内连续可调，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．输出电压调节范围的制定（经小组协商确定其调节范围为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（内含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，在输出电压的范围是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，还使用内部限流，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，调压范围宽，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：芯片内部有过热，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 分别为流过R1、R2，以及调整端的电流，则：