采用LM317三端稳压芯片的直流稳定电源的设计附件

直流稳定电源

摘要：随着现代科技的不断发展，各种各样的电气、电子设备已经广泛的应用于日常工作、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备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。本设计分别用LM317三端稳压芯片稳压电路，LM317三端稳压芯片稳流电路和反馈式逆变电路设计直流稳压电源，直流稳流电源和DC-DC变换器。通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等各项指标。

关键词：电源；LM317三端稳压芯片稳压电路；LM317三端稳压芯片稳流电路；反馈式逆变电路

目录：

1原理电路的设计 (3)

1.1直流稳压电源电路设计 (3)

1.2 直流稳流电源电路设计 (5)

1.3 DC-DC转换电路设计 (7)

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 (11)

2安装、调试、仿真过程 (13)

2.1电路实物的安装与调试 (13)

2.2DC-DC转换器的仿真与参数分 (13)

2.3针对问题的调试 (13)

3数据整理及最终分析 (15)

3.1稳压模块的数据结果 (15)

3.2稳压模块的数据结果 (16)

3.3 DC-DC变换器的数据结果 (16)

3.4 数据分析 (16)

4心得体会 (17)

5元器件清单 (18)

6主要参考文献 (19)

1原理电路的设计

1.1直流稳压电源电路设计

1.1.1可行的直流稳压电源电路设计方案

经过多方查找资料，我认为直流稳压电源电路的设计可以采用两种大思路：采用分立元件设计或采用集成稳压芯片设计。

分立元件的设计方案我查找到以下几种：

1.1.1.1由运算放大器和晶体管构成的稳压电路：

图表1 运算放大器和晶体管构成的稳压电路

如图a、b是由运算放大器和晶体管构成的稳压电路。如图(a)是采用运算放大器的高稳定性基准电压电路，A1输出采用VDZ1进行电平移动，目的是使其工作稳定。VDZ2是温度补偿型稳压二极管，温度特性非常好。由于该二极管的电流恒定，因此电压变动非常小。VT1的发射极电压约为16V,因此,VDZ2的电流也恒定,输出电压非常稳定。

如图(b)~(d)是误差放大器采用TA7502的稳压电路。其中，如图(b)是输出电压高于稳压二极管稳定电压的电路，如图(c)是输出电压低于稳压二极管稳定电压的电路。为了增大输出电流，采用VT1作为射随电路，输出电流为10mA左右时;只用TA7502已足够。VT2为限流晶体管，R1为电流检测电阻，当电路输出电流超过设定值时，R1上电压降增大使

VT2导通，从而限制输出电流。如图(d)是负输出电压电路，其工作原理与如图(b)电路基本相同。

1.1.1.2分立元件制作的带限流保护可调稳压电源:

图表2 分立元件制作的带限流保护可调稳压电源

P1 是用来设置限制最大输出电流，调整它可以在相应的输出电压时，给出50mA-2A 的电流限制。P2 用做输出电压调节。这里必须注意的是要求用对数型的电位器。这样输出电压的可调性和线性会更好些。电源变压器的输出电压和容量应根据你所需要的输出电压和电流来选区。最佳的方案是：变压器次级电压为36、40、48V或带中间抽头的50、75、80V。容量为100VA。电容C1可以从2200-6800uF/35-50V之间选择。BC182 为50V/100mA/NPN三极管；BD139为80V/1.5A/NPN三极管；BC212为50V/100mA/PNP三极管；2N3055为60V/15A/NPN三极管。Q4必需使用散热器，另外它可以由TIP3055替代。

1.1.1.3 LM317集成稳压芯片构成的可调式稳压电源

图表3 LM317集成稳压芯片构成的可调式稳压电源

这里介绍的可调稳压电源可以实现从1.25V~30V连续可调，输出电流可到4A左右。采用最常见的可调稳压集成电路LM317组成电路的核心，关于LM317的详细指标参数可参阅用LM317制作简易电源电路。下面简单介绍一下该电路的特点。

本电路中，由T2、D5、VW1、R5、R6、C10及继电器K构成自适应切换动作电路。当输出电路低于14V时，VW1因击穿电压不够而截止，无电流通过，T2截止，K不吸合，其触点K在常态位置，电路输入电流14V交流电。反之当输出电压高于14V时，VW1击穿导通，T2亦导通，继电器K吸合，28V交流电接入电路。这样可以保证输入电压与输出电压差不会大于15V，此时，LM317输出电流典型值为2.2A。图中采用了两块LM317供电，整个电路输出电流可在4A以上。由于两块LM317参数不可能一样，电路中在LM317输出端串接了小阻值电阻R3、R4，用以均分电流。

输出电压调整由RP1、RP2完成。附加晶体管T1的目的在于避免电位器RP1滑动端接触不良，使W317调整公共端对地开路，造成输出电压突然变化，损坏电源及负载。

双色发光二极管作为保险丝熔断指示器（红光）兼电源只是器（橙色光）。当电源正常时，两只发光二极管均加有正向电压，红、绿发光二极管均发光，形成橙色光。当保险丝FU2断开时，仅红色发光管加有正向电压，故此时只发红光。

为保证稳压准确，设计电路板时主电流回路应足够宽，并焊上1mm以上的铜导线或涂锡，以减少纹波电压。C6、C8尽量靠近LM317的输入、输出端，并优先采用无感电容。C5如无合适容量，可用几只电容并联。R3、R4可用锰丝自制。

调试时，调整RP1、RP2应使继电器在电源输出14V左右时吸合，否则可调换稳压二极管再试。

1.1.2最终决定的直流稳压电源电路设计方案

最终，我决定采用第三种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。

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