3-9v直流稳压可调电源(分立元件)

《模拟电子线路》
课程设计报告
题目：直流稳压可调电源专业：电子信息工程
年级： 2011级
学号：
学生姓名：
联系电话：
指导教师：
完成日期： 2013 年 06 月 04 日
摘要
直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。

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。

本设计是利用三极管调节，二极管整流，电阻，电容，并联稳压基准等分立元件，制作一个串联型线性稳压可调电源电路，实现一个可以从3-9V调节且稳定的输出电压。

经测试，系统达到老师所要求的指标，具有可调节性，稳定性，可控性等优点。

关键词：可调电源；直流；稳压；整流；变压·
ABSTRACT
DC power supply generally from the power transformer, rectifier filter circuit and the voltage regulator circuit components. Transformer into the AC mains voltage AC voltage required. The alternating current into direct current rectifier. After filtering, the regulator of the DC voltage becomes unstable then stable DC voltage output. This design is the use of the transistor regulator, rectifier diodes, resistors, capacitors, shunt regulator and other discrete components benchmark, making a tandem linear regulator adjustable power supply circuit, one can adjust from 3-9V and stable output voltage. After testing, the system achieves the required teacher indicators, with adjustable resistance, stability, controllability and so on.
Keywords: DC; regulator; rectifier; transformer; adjustable power supply
目录
摘要 (2)
ABSTRACT (3)
1设计要求及方案选择 (5)
1.1设计要求 (5)
1.2方案选择 (5)
2理论分析与设计 (6)
直流稳压可调电源的基本原理 (6)
3电路设计 (8)
3.1 原理图 (8)
3.2整流滤波电路的分析及设计 (8)
3.3过流保护电路的分析及设计 (9)
3.4稳压电路的分析及设计 (9)
3.5取样部分 (10)
4系统测试 (10)
4.1测试所用的基本仪表仪器 (10)
4.2测试前的检查及结果分析 (10)
5总结 (11)
参考文献 (13)
附录 (14)
1设计要求及方案选择
1.1设计要求
设计一直流稳压可调电源，要求如下：
（1）输出可调电压Uo：+3~+9V任意值
（2）最大输出电流：Iomax=800mA
（3）具有过流保护
1.2方案选择
方案一: 采用7805三端稳压器电源：
固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚Vo，输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+5V，它属于CW78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路的稳定性也比较好，只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容，如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加10倍，但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用。

方案二:采用LM317可调式三端稳压器电源：
LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压。

不过它只能输出连续可调的正电压,稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R)。

虽然稳压器的性能和稳压稳定度都比其他稳压电源好，因本次课程设计要求输出最大电流为800mA，从而放弃了最大输出电流为0.5A的LM317元件。

方案三：采用TIP122晶体管放大电流输出三端稳压器电源：
TIP122疏外延基NPN达林顿功率晶体管,采用TO-220塑料封装。

它的参数如下所示：IC 集电极电流 5 A，IB 基极电流 0.1 A，Tj 最高工作结温 150 ℃，hFE 放大倍数 1000。

它能稳定工作，用到的元件较少，电路简单，较容易实现稳压可调电源功能，是模电的基础电路。

且具有精确、安全的优点。

可以调整输出的直流电源，所以本次采用此方案。

设计思路如下：
图1 设计框架图
由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足设计指标要求，故本电源设计采用分立元件串联调整稳压电源。

2理论分析与设计
直流稳压可调电源的基本原理
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的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。

一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：
其中，
(1)电源变压器：是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器的变比由变压器的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。

(2)整流电路：利用单向导电元件，将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滤除。

滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全
波整流滤波、桥式整流滤波等。

(4)稳压电路：稳压电路其工作原理是利用TL431两端的电压稍有变化，会
引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与TL431串联的限流电阻上的压降
来达到稳定输出电压的目的。

3电路设计
3.1 原理图
3.2整流滤波电路的分析及设计
利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电，可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。

3.3过流保护电路的分析及设计
此部分电路具有过流保护，输入电流增大，通过三极管处的电流饱和，从而使TL431具有保护电路的作用。

3.4稳压电路的分析及设计
电路运用到了TL431，它具有可控精密稳压源的特性，性能好，能输出稳定的副值，因此具有选择性。

3.5取样部分
取样部分主要计算取样电阻R6、R7的阻值。

同时也是通过调节设定的10K 电位器滑动端所处的位置来取电压，以得到输出电压的范围。

4系统测试
4.1测试所用的基本仪表仪器
数字万用表、电烙铁、12V电源变压器
4.2测试前的检查及结果分析
（1）通电前的检查
电路安装完毕后，应先对照电路图按顺序检查一遍，一般的：
①检查每个元件的规格型号、数值、安装位置管脚接线是否正确。

着重检查电源线，变压器连线是否正确。

②检查每个焊点是否有漏焊、虚焊以及搭锡现象，是否有影响电路正常的杂物残留在印刷电路板上。

③检查调试所用仪器仪表是否正常，清理好测试场地和台面，以便于做进一步的调试。

（2）静态调试
通电检测后，先用眼看，鼻闻，手触，观察有无异常现象。

如果出现元器件冒烟，有焦味，或者发烫等现象，立即中断通电，等排除故障后再进行通电检测。

（3）测试结果分析
①在测试时，仍然出现此问题。

通过调节电位器R7，用万用表测量输出电压是2.9V-8.6V，最大输出电流是600mA，还没有达到课程设计的要求。

当时以为是TL431的管脚接错了，之后换了接法，发现TIP122很容易发热，变压器与电源一接上，TIP122温度急速上升，且烧坏了一个电阻R6。

通过分析问题所在，是由于采用了两个1 Ω、1W的电阻，只是通过电流变小，所以将其中一个更换成0.68Ω的电阻，经过调试后，完全符合要求。

②通过调节R7，用万用表接在输出电压端，看万用表的变化范围，结果发现，在2.49-9.9V,最大电流输出是1.1A。

③在计算理论值时，与实际电路的参数都会有一定差别。

5总结
本次课程设计，虽然是一个小小的电源，但是却花了一个月的时间。

我查了很多与此次课程设计相关的资料，为我做这次设计打下基础。

经过再三思考，我决定用分立元件来做完成这个课程设计，它具有元件少，调试简单，安全的优点，还是模拟电子线路学习的基础。

在做电路板跟调试仅仅花了一个星期而已，让我头痛的是不知道如何写课程设计报告，因为在此之前从来没有写过。

在设计电路中，当然也遇到了一些困难。

由于在理论基础知识掌握得不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大；这些都暴露出了前期我在这些方面知识的欠缺和经验的不足。

在设计和实验过程中遇到了很多问题是我很难解决的，但经过不断查资料，认真分析原理，我信心倍增，最后我能够很好地解决并完成它，对于我来说，收获最大的是方法和能力——那些分析和解决问题的能力，同时也巩固了我对理论知识的掌握，以及提高了我的动手能力。

有些元器件理论值与实际值并不是很符合的，买的元器件的标的参数和实际测量的并不一致，且并不是所有的理论值都是最佳的，还需通过实践来确证。

在焊接电路板时一定要十分小心细心清醒，不能焊错或漏焊，也不能虚焊，否则就会因为小小的失误而失败。

在本次课程设计中让我深深地体会到了同学之间的相互鼓励和团结也是很重要的，更重要的是要有个人的恒心、耐心和毅力。

最后，课程设计是对上课理论内容的实际操作检验，通过直流稳压电源的设计，加强了知识的整合、分析，提高解决问题能力，进一步体会课程内容的真正用途，加强对课程的重视度，进一步了解所学知识的实际应用。

在设计的同时也深感课本知识的重要性、使用性以及学好知识的必要性。

参考文献
[1]童诗白、华成英.模电电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2]铃木雅臣.晶体管电路设计[M].科学出版社，2004.
[3]邱关源、罗先觉.电路[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[4]夏路易、石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE[M].清华大学出版社
附录
附录A：总原理图、PCB图
附录D：TIP122管脚及内部结构图。