直流稳定电源电路设计资料

直流稳压电源设计

摘要

21世纪的我们正在处于蓬勃发展的信息时代，在此，越来越多的电气、电子设备涌现在市场的各个角落，于是必不可少的能源供应部件需求日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。对电源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。本实验设计有三个电路模块构成：稳压电源、稳流电源、DC-DC变换器。一律采用仿真技术设计调试。依上述顺序，每个模块的输入即为前一模块的输出，而稳压电源的输入为市电220v\50Hz。

其中稳定电源的设计要满足在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下．输出电压可调范围为+9V～+12V，最大输出电流为 1.5A，电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载），负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载），纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载），效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载），具有过流及短路保护功能。电流设计要满足在输入电压固定为＋12V的条件下，输出电流：4～20mA可调，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）。DC-DC变换器设计要求要满足在输入电压为+9V～+12V条件下，输出电压为+100V，输出电流为10mA，电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V），负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载），纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）。

关键词：稳压电源电路设计仿真调试数据整理

目录

1、原理电路的设计 (2)

1.1直流稳压电源电路设计 (2)

1.2 直流稳流电源电路设计 (5)

1.3 DC-DC转换电路设计 (8)

1.4电路图与主要工作原理 (10)

1.5主要参数的选择与计算 (10)

2、仿真、调试过程 (11)

2.1电路实物的安装与调试 (11)

2.2DC-DC转换器的仿真与参数分 (12)

2.3针对问题的调试 (13)

3、数据整理及最终分析及遇到的问题 (14)

4、元器件清单 (16)

5、主要参考文献 (17)

1、原理电路的设计

1.1直流稳压电源电路设计

在本设计中电路都是采用模块设计思想.因此,对电路进行分析、论证都以模块来进行的。

1.1.1可行的直流稳压电源电路设计方案

经过对课本的学习，以及从各种书本与网络上获取的信息，我从中归结了以下几种设计思路：

1.1.1.1 采用单级开关电源,由220V交流整流后,经开关电源稳压输出.但此方案所产生的直流电压纹波大,在以后的几级电路中很难加以抑制,很有可能造成设计的失败和超出技术指标参数。

1.1.1.2 串联型反馈式稳压电路（参考教材）。从滤波电路输出后,直接进入线性稳压电路如下1.1所示。线性稳压区域为一个串联型反馈式稳压电路，又可分为基准电压、比较放大器、调整管、取样电路四部分。线性稳压电路输出值可调,为9-12V直流稳压输出.这中方案的优点是:电路简单,容易调试。

图1.1

1.1.1.3在第二个方案的基础上加上DC-DC变换器(即在线性稳压电路前端加入),采用脉宽调制(PWM)技术,并采用恒压差控制技术,如图1.2所示。

图1.2

在这种情况下,由DC-DC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流电压的转变,由于采用脉宽调制技术和恒差控制技术,使得线性稳压电路两端呀差减小,电路消耗大幅度下降,解决了方案二中的效率低的问题.其次,由于使用脉宽调制技术,很容易过流、过热、自动保护恢复.此外,还可在DC_DC变换器中加入软启动电路,以抑制开关是的“过冲”。

1.1.1.4 LM317集成稳压芯片构成的可调式稳压电源

用LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源，主要因为它的使用非常简单，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。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。

LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源电路图1.3：

图1.3

1.1.2最终决定的直流稳压电源电路设计方案

由于方案1所产生的直流电压纹波大,在以后的几级电路中很难加以抑制,很有可能造成设计的失败和超出技术指标参数，不宜采用。方案3与方案4简单且可行性比较高，但本实验的设计是从稳压源———稳流源———DC-DC变换器的模块分布设计的，故方案三不采纳。方案4个人认为实际上是将方案2的部分设计思路与原件通过LM317集成稳压芯片来实现的，本着学习其内部原理的目的，此次实验设计采用方案2。

1.2直流稳流电源电路设计

1.2.1可行的直流稳流电源电路设计方案

1.2.1.1下图1.4由双运放构成的恒流电路

图1.4

Out1是深反馈同相放大器;out2接成电压和跟随器组态,它把输出电压反馈回输入端.依放大器特性:

Up=Ur*R22/(R22+R23)+Uo*R23/(R23+R22)

Un=Uo’*R24/(R24+R25)

Up=Un

在设计中,取R22=R23=R24=R25 .由以上三式可得 Uo’-Uo=Ur ,即电路R26 上的压降(Uo’-Uo)等于控制电压 Ur.忽略集成运放的输入偏置电流,则输出电

流为: Io=Ur/R26

这种方案利用运放构成一深反馈电路,有效地抑制了外界干扰,使得恒流电

源工作稳定性增强,理论上可以达到0.001-0.0001之间的稳定度,完全满足设计要求。

1.2.1.2高精度恒压恒流直流稳压电源电路

该电路可以实现稳流输出，但毫无疑问的是过于复杂，精度极高，超出题目要求及制作条件，故不予考虑。