直流稳压电源设计

直流稳压电源设计报告

班级：

设计人：

一、课题：

用LM117 设计一个输出1A的恒压源，输出电压为3~10V 。

要求：1）画出系统电路图，并画出变压器输出，滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。

2）输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比；

3）在满载的情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）

4）求滤波电路的输出最大电压

5）求电路中固定电阻阻值，可调电阻调节范围。

二、设计思路：

要获得直流电源，可通过交流电源变换成直流电源。首先使交流电通过变压器使电压值变小，然后利用二极管的单向导电性进行整流，变成单一方向的直流脉动电压, 然后经过极性电容的滤波, 将纹波滤掉，成为比较平滑的直流电压，最后通过三端可调稳压器LM117得到3~10V可调的稳定电压输出。

三、参数计算：

（1）确定稳压电路的最低输入直流电压和滤波电路的输出最大电压LM117的参数：

输出电压范围：1.2V~37V

负载电流最大：1.5A

输入与输出压差0U U U i -=∆：3V~40V 因为

即403310+≤≤+U

V U V 4313≤≤

若考虑电网10%的波动，则： 稳压电路的最低输入直流电压：

9.0/])([min max min o i o i U U U U -+≈

带入参数可得V U imim 4.149.0/)310(=+≥，在这里取imim U =15V 。 滤波电路的输出最大电压：

9.0/])([max min max o i o i U U U U -+≈ max i U ≤（3+40）/0.9=47.7V

（2）确定电源变压器副边电压，电流及功率：

max 2min 2,1.1/i i I I U U ≥≥

所以得A I 1.12=（考虑10%的波动），V U 64.131.1/152=≥ ,变压器副边的功率W P 162≥。变压器的效率为0.7，则原边功率W P i 86.22≥。由以上分析选择副边电压为14V ,输出电流为1.1安，功率为30W 的变压器。 输

220V 交流电的情况下，变压器变比为

220:13.64=16.13:1。

（3）选择整流二极管及滤波电容

滤波电容uF U I T C i i 3819)4.142/(1.1)02.05()2/(5min max =⨯⨯⨯=⨯≈,故选3900uF/25V 电解电容。

max min min max )()(o i o o i o U U U U U U U -+≤≤-+

整流二极管I D =I 2/2=0.55A ，反向峰值电压22U U RM ==19.3V ,故可选用整流二极管3N253组成的整流电桥，极限参数为I D =2A, U RM =50V 。 ( 4 )电阻的确定

由于)/1(25.112R R U O +=，其中1.25为LM117器件的基准电压。故可调节R 1，R 2来实现U 0=3~10V . 由于固定电阻Ω≤240R 1，可取

Ω=1801R ,则)26.1~252(2ΩΩ=K R 。由于滑动变阻器调到0V 时，还

要有Ω252的电阻，故可用定值电阻Ω=2503R 来实现，则变阻器的最大阻值为ΩK 1。 ( 5 ) 其他元件选择

a)

为了防止自激振荡，在集成稳压器的输入端一般接一个0.1~0.33 uF 的电容C 4。

b)

为了消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，在集成稳压器的输出端要接一个1uF 以上的电容C 2。

c)

接在调整端和地之间的电容C3，用来旁路电位器两端的纹波电压。当C3的容量为10uF 时，纹波抑制比可提高20dB ，减小到原来的1/10。

d)

由于在电路中接入C3，此时一旦输入端短路或输出端发生短路，C3中储存的电流通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器，所以为了防止这种情况C3的放电电流流过稳压器，要在R1两端并接一只二极管。

三、电路设计

四、波形图

1）变压器两端输入输出电压波形：

2）变压器副边输出电流波形

3）滤波波形：

4）输出稳压波形：

五、功能测试：（1）输出最小电压：

（2）输出最大电压：

（3）输出最大电流测试：

一般稳压器输出的电流要小于I omax，取0.9A,则根据副边输出电压14V，可确定外接滑动电阻15欧姆。当15欧姆电阻全部接入时，

U o=10.008V,当调整变阻器阻值，使U o下降5%为9.51V时，测得的电流为I omax=985.188mA。

六、所测结果分析： （1）输出纹波分析：

此图为用示波器AC 档测输出电压的波形，可看到，在电源刚启动时，有较大的纹波，但是经过一段时间后，纹波为0，输出稳定的直流。

（2）误差分析

故在误差允许范围内，设计符合要求。

五、元件明细：

元件明细表