集成直流稳压电源的设计与制作

集成直流稳压电源的设计与制作

一.设计要求

1.初始条件：

（1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。

（2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。

（3）其参考电路之一如图1所示

图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图

2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。

（2）最大输出电流Iomax=800mA

（3）纹波电压ΔVop-p≤5mV

（4）稳压系数Sv≥3X10-3

3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。

（2）计算电源变压器的效率和功率。

（3）选择整流二极管及计算滤波电容

（4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。

（5）按规定的格式，写出课程设计报告。

二 .总体设计思路

在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。

由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。

本课程设计中采用三端可调稳压器LM317与LM337。

1.LM317与LM337集成稳压器的特性简介

三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。其一般的输出电压为1.25~35V或-1.25~-35V。比较典型的产品有LM317和LM337等。

其中LM317的输出电压范围是 1.2V 至 37V，LM337 的输出电压范围是 -1.2V 至 -37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器

好。LM317/LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

特性简介

可调整输出电压低到 1.2V。

保证 1.5A 输出电流。

典型线性调整率0.01%。

典型负载调整率0.1%。

80dB 纹波抑制比。

输出短路保护。

过流、过热保护。

调整管安全工作区保护。

标准三端晶体管封装。

电压范围

输入输出最小压差降为0.2V

LM317/LM337 1.25V 至37V 连续可调。

LM317与LM337集成稳压器的特性满足设计要求的输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。

封装形式

TO-220 塑料封装，TO-3 铝壳封装，TO-202 塑料封装，TO-39 金属封装

图3 TO-220 塑料封装图

图4 TO-3铝壳封装图

图5 TO-39金属封装图

一般应用电路

图6是三端可调输出集成稳压器的一般应用电路。电路中的R1、R2组成可调输出的电阻网络。为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定R1为120~240欧姆。通过R1泻放的电流为5~10mA。输入电容器C1用于抑制纹波电压，输出电容器C2用于消震，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。

由于加外接保护电路C2的存在，容易发生电容器发电而损坏稳压器。若有外接保护二极管D2，电容器C2放电时，D1导通钳位，使稳压器得到保护。D1是为了防止调节端旁路电容器C3放电时而损坏稳压器的保护二极管。旁路电容器C3也是为了抑制波纹电压而设置的。当C3为10uF时，能提高纹波抑制比15dB。

LM317

图6 LM317应用电路图

LM337

图7 LM337应用电路图

1，2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护LM317/337。

这类稳压器是依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。三端可调式稳压器的典型应用电路的输出电压为:

LM317的V REF=1.2V，I adj=50mA，由于I adj<

2.稳压电源的技术指标

稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。

3.串联型稳压电路的主要特点

1．稳定性好

当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求。

由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化

高。通常S约为。

越小，电源的稳定度越

2.输出电阻小

负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。

输出电阻（又叫等效内阻）用rn表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。

rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。

3.电压温度系数小

当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示.

4.输出电压纹波小

所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。

三.设计的主要思路

上一小节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。从以下四个方面对它的性能加以改善，便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调；用复合管做调整管，使输出电流增大；增加保护电路，使电源工作安全可靠。

直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。如图8所示：