集成直流稳压电源的设计1

集成直流稳压电源的设计
课程设计任务书
学生姓名：——专业班级：
指导教师：工作单位：
题目: 集成稳压直流电源的设计
初始条件：可调式三端稳压器CW317的特性参数为U0=+1.2V～+37V,I omax=1.5A，最小输入输出压差（U i-U O）min=3V,最大输入输出压差（U i-U O）max=40V。

CW7812固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=19V，输出电压范围为U O=11.4～12.6V，最小输入电压U imin=14V，电压调整率为+3mV，最大输出电流为1A。

CW7912固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=－19V,输出电压范围U O=－11.4～－12.6V，最小输入电压为－14V，电压调整率为＋3mV，最大输出电流为1A。

要求完成的主要任务:在2个星期内运用所学知识完成不少于10页的设计内容，并运用PROTEL或PSPICE进行仿真或进行实物的焊接。

技术要求为完成有三档输出的集成直流电源，分别输出为正负12V、正5V、正3到9V的电压。

正文题序层次是文章结构的框架。

章条序码统一用阿拉伯数字表示，题序层次可以分为若干级，各级号码之间加一小圆点，末尾一级码的后面不加小圆点。

设计报告包括以下几部分，原理电路的设计，集成直流稳压电源的设计，电路的安装与测试，测试内容，对该电路进行仿真及仿真的结果及其分析，收获、体会和建议。

时间安排：
第19周理论讲解，时间：礼拜五5，6，7、8节地点：鉴三20
第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主8楼电工电子实验室
指导教师签名： 2008年1月7 日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
1摘要 (3)
2方案的选择 (4)
2.1方案1：采用分立元件实现：串联反馈式直流稳压电源 (4)
2.2方案2：采用三端集成稳压电源实现 (4)
2.3两方案的比较与论证 (5)
3集成直流稳压电源的设计 (5)
3.1对于输出正负12V的电路 (6)
3.2对于输出正5V的电路 (7)
3.3对于可变输出+3V--+9V的电路 (7)
4电路的安装与测试 (8)
5测试内容(理论值) (8)
5.1整流滤波部分 (8)
5.1.1测试桥式整流输出电压及其波形 (8)
5.1.2测试滤波后输出电压及其波形 (8)
5.2稳压部分 (9)
5.2.1稳压电源电路开路电压 (9)
5.2.2测试纹波系数 (9)
6对该电路进行仿真及仿真的结果 (9)
6.1 电源变压器的仿真 (9)
6.2 整流电路的仿真 (10)
6.3 滤波电路的仿真 (11)
7收获、体会和建议 (13)
8元器件清单 (14)
9主要参考文献 (15)
摘要
本课程设计是关于集成稳压直流电源的设计，按照老师所补充的要求设计了三档可调式稳压直流电源，分别输出为±12V、﹢5V、﹢3～﹢9V三种不同的电压值。

本人按照所学知识和老师推荐的指导用书完成了电路图的实验设计，并且用MultiSIM软件对电路图进行了部分仿真。

对仿真的结果还是比较满意。

对MultiSIM软件的简单自学是本人这次课程设计的一个重大收获。

关键字
直流电源方案的选择仿真收获
集成直流稳压电源的设计
2 方案的选择
2.1方案一：采用分立元件实现：串联反馈式直流稳压电源
由电源变压器、整流滤波电路及由稳压管构成的稳压电路
所组成，基本电路图的作用如下。

2-1分立元件直流稳压电源图
原理：由电源变压器将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波。

调整管T1与负载电阻RL相串联组成串联式稳压电路。

T2与稳压管D2组成采样比较放大电路，当稳压器的输出负载变化时，输出电压VO应保持不变，稳压过程如下。

设输出负载电阻RL变化，使VO上升，则：
VB2上升—VC2下降—IB1下降—VCE1上升—VO下降
2.2方案2：采用三端集成稳压电源实现
由电源变压器、整流滤波电路及由可调式三端稳压器构成的稳压电路所组成，基本电路图的作用如下。

2-2三端集成稳压电源电路图
原理：由电源变压器将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波。

可调式三端稳压器能输出连续可调的直流电压。

2.3两方案的比较与论证
方案一：结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低，精确度不是太高；
方案二：稳压部分需采用一块三端稳压器其他分立元器件，元器件先进，技术成熟，完全能达到题目要求，性能较方案一需优越一些，但成本高。

综合考虑，采用方案二实现。

3 集成直流稳压电源的设计
该设计附加要求为可以由旋钮调节的集成直流稳压器。

如下为方案二的电路图：
3-1集成直流稳压电源的设计图
分对图中的三部分分别进行设计
3.1对于输出正负12V的电路
列出性能指标
Vo=±12V，Iomax=100mA，△Vop-p≤5mV，Sv≤3×10-3
3.1.1选集成稳压器，确定电路形式
选择的CW7812固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=19V，输出电压范围为
U O=11.4～12.6V，最小输入电压U imin=14V，电压调整率为+3mV，最大输出电流为1A。

选择的CW7912固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=－19V,输出电压范围U O=－11.4～－12.6V，最小输入电压为－14V，电压调整率为＋3mV，最大输出电流为1A。

3.1.2选电源变压器
性能指标要求得令副边电压为＋16V，副边电流I2≥100mA则令其为0.5A所以副边功率
P2≥8W,又n=0.7,所以原边功率要大于11.4W.
3.1.3选整流二极管及滤波电容
指标要求得△U i=△U op-p U i/U o S v=1.3V
得滤波电容C=I c t/△U i=I omax t/△U i=750微法。

选择1000微法的电容即可。

由式得滤波电容C=I c t/△U i=I omax t/△U i=1125微法
电容C的耐压应大于√2U2=15.4V。

故取1只2200微法/25V的电容即可。

3.2对于输出正5V的电路
列出性能指标
性能指标要求：Vo=+5V，Iomax=300mA，△Vop-p≤5mV，Sv≤5×10-3
3.2.1选集成稳压器，确定电路形式
选择的CW7812固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=19V，输出电压范围为
U O=11.4～12.6V，最小输入电压U imin=14V，电压调整率为+3mV，最大输出电流为1A。

3.2.2选电源变压器
性能指标要求得令副边电压为＋16V，复变电流I2≥300mA,则令其为0.5A，所以复变功率P2≥8W,又n=0.7,所以元变功率要大于11.4W. 选功率为20W的电源变压器。

3.2.3选整流二极管及滤波电容
指标要求得△U i=△U op-p U i/U o S v=1.3V
得滤波电容C=I c t/△U i=I omax t/△U i=750微法。

选择1000微法的电容即可。

3.3对于可变输出+3V--+9V的电路
列出性能指标
性能指标要求：Vo=+3V--+9V，Iomax=800mA，△Vop-p≤5mV，Sv≤3×10-3
3.3.1选集成稳压器，确定电路形式
选可调式三端稳压器CW317，其特性参数Vo=+1.2V--+37V，Iomax=1.5A，最小输入、输出压差（Vi-Vo）min=3V,最大输入、输出压差（Vi-Vo）max=40V.由R1和RP1组成电压输出
调节电路，输出电压Vo=1.25（1+RP1/R1），取R1=240欧姆，则RP1min=336欧姆，
RP1max=1490欧姆，故取RP1为4700欧姆的精密线绕可调电位器。

3.3.2选电源变压器
集成稳压器的输入电压Vo与稳压电源的输出电压相同。

稳压器的最大允许电流
ICM≤Iomax，输入电压Vi的范围为
Vomax+(Vi-Vo)min≤Vi≤Vomin+(Vi-Vo)max
9V+3V≤Vi≤3V+40V
12V≤Vi≤43V
副边电压V2>Vimin/1.1=12/1.1,取V2=11V，副边电流I2≥Iomax=0.8A，取I2=1A,则变压器副边输出功率P2≥I2×V2=11W.
查表得，可变变压器的效率n=0.7，则原边输入功率P1≥P2/n=15.7W。

为留有余地，选功率为20W的电源变压器。

3.3.3选整流二极管及滤波电容
整流二极管D选1N4001，其极限参数为VRM≥50V,IF=1A。

满足VR＞V2,IF=Iomax的条件。

滤波电容C可由纹波电压△Vop-p和稳压系数Sv来确定。

已知，Vo=9V，Vi=12V，
Vop-p=5mA，Sv=3×10-3，则由在负载电流Io、环境温度T不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即稳压系数
Sv=（△VO/VO)/(△Vi/Vi)得到：
△Vi=△Vop-p Vi/VO Sv = 2.2V
即可得到滤波电容
C=IC t/△Vi=Iomax t/△Vi=3636uF
电容的耐压应大于V2=15.4V。

故取2只2200uF/25V的电容相并联，如图中C1、C2所示。

4 电路的安装与测试
首先应在变压器的副边接入保险丝FU，以防电路短路损坏变压器及其他的器件，其额定电流要略大于Iomax ，选FU熔断电流为1A，CW317要加适当大小的散热片。

先装集成稳压电路，再装整流滤波电路，最后安装变压器。

安装一级测试一级。

对于稳压电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作。

其输入端加直流电路V i≤12V，调节RP1，输出电压Vo随之变化，说明稳压电路正常工作。

整流滤波电路主要是检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正反电阻。

接入电源变压器，整流输出电压Vi应该为正。

断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路相连接，再接通电源，输出电压Vo为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行各项性能的测试。

对于图中所示的稳压电路，测试工作在室温下进行。

5 测试内容(理论值)
5.1整流滤波部分
5.1.1测试桥式整流输出电压及其波形
用示波器观察桥式整流输出电压的波形测算出其电压大小（理论值）
5-1桥式整流输出电压的波形
5.1.2测试滤波后输出电压及其波形
用万用表测出滤波后输出电压的电压值，并用示波器观察其输出电压的波形（理论值）
5-2滤波输出电压波形
5.2稳压部分
5.2.1稳压电源电路开路电压
用万用表测量稳压电源电路开路电压（理论值）
为一恒定值
5.2.2测试纹波系数
Kr=输出的交流分量/输出直流
用毫伏表测量交流分量，用万用表测量直流分量
6 对该电路进行仿真及仿真的结果
6.1 电源变压器的仿真
在变压器初级接入220V/50HZ的交流电，用示波器观察变压器输入、输出电压V i、Vo的波形。

仿真后的输出结果如图6-1所示，其中幅度大的为输入电压V i波形，幅度小的为经电源变压器以后的输出电压V o的波形。

6-1经过变压器之后的仿真波形图 6.2 整流电路的仿真
6-2整流之后的仿真波形图
6.3 滤波电路的仿真
在整流滤波电路的基础上加滤波电容，用示波器观察滤波后输出电压的波形并用万用表直流电压档测量输出电压。

6-3经过滤波之后的仿真波形图
7收获、体会和建议
通过自己独立自主的设计电路，自己翻阅查找各种资料，我不仅学到了关于集成流稳压电源有关的知识，更加了解了三端稳压器，而且增强了自己运用学习工具PROTEL和PSPICE
的能力和实践动手能力，使自己对模拟电路充满了兴趣，增加了我对模拟电路学习的热情。

在PSPICE的时候，在自学过程中有很多不懂的问题，通过与任课老师的沟通和向同学们的虚心请教，终于完成了课程设计的要求的电路图部分和仿真部分。

在做稳压部分的仿真时，由于找不到也下不到所需要的CW317，所以整个仿真部分没有做出稳压后的仿真图，在这一点请老师原谅。

这个课程设计是继模拟电路实验考试后的第一个设计报告，应该说是严格意义上的本人第一次比较完成的设计报告，在设计的时间上由于与复习考试的时间有些冲突，在设计的时候有些地方很可能还不够完善，但是我非常高兴学校可以给我们同学们这次自己设计报告的机会，这个看似简单的设计报告却真的花了我们不少的时间和心血。

刚开始抱怨的同学们看着自己花了很大代价做出来的报告都十分激动，成功的喜悦掩盖了奋斗的汗水。

在此也十分感谢老师给我们的电话指导，希望学校可以给我们多一些的机会做些这些方面的东西。

建议
希望可以充分利用学校的教学仪器，可以让我们同学们多进实验室。

希望任课老师在授课的时候多讲解些仿真工具的运用。

希望以后课程设计的时间不要与考试复习的时间相冲突。

8元器件清单
9 主要参考文献
《电子线路设计实验测试》第三版谢自美主编
《电子技术基础模拟部分》第五版康华光主编
《电子技术工艺和设计基础》李贵栓，董民政编兰州大学出版社2001年。