直流稳压电源电路设计 (1)要点

题目 直流稳压电源电路设计

一、设计任务与要求

1．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V ）； 2．输出可调直流电压，范围1.5∽15V ；

3．输出电流I O m ≥1500mA ；（要有电流扩展功能） 4. 稳压系数Sr ≤0.05；具有过流保护功能。

二、方案设计与论证

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。

图1 稳压电源的组成框图

图2 整流与稳压过程波形图

电网供电电压交流220V(有效值)50Hz ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整

电网电压U1

电源 变压器U2

整流电路U3

滤波电路Ui

稳压电路Uo

负载RL

流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL 。

方案一、单相半波整流电路

半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为22/2 1.572

2/U S U π

π=

=≈；直流成

分小；o U =

2

2U π

≈0.452U ，变压器利用率低。

图3 单相半波整流电路 图4 单相半波整流电路电压输出波形

方案二、单相全波整流电路

使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压o U =0.92U ，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。

方案三、单相桥式整流电路

u 单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将

2的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。

我的选择：综合三种方案的优缺点决定用方案三

三、单元电路设计与参数计算

整流电路采用单相桥式整流电路，电路如图5所示，

图5 单相桥式整流电路

当u2 >0时，电流由+流出，经D1、RL、D2流入-，即D1、D2导通，D3、D4截止；当u2 <0时，电流由-流出，经D3、RL、D4流入+，即D3、D4导通， D1、D2截止。电路的输出波形如图6所示。

图6 单相桥式整流电路输出波形

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即11

2

f o I I =

。电路中的每只二极管22U (U2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：1o U =(1.1~1.2)2U ，直流输出电流：2

1(1.5~2)

o I I =

（2I 是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选

集成三端稳压器电路。

±12V 直流稳压电源电路总体原理电路图如图7所示，可调式直流稳压电源电路总体原理电路图如图8所示，电流扩展直流稳压电源电路总体原理电路图如图9所示：

图 7 12V直流稳压电源

图 8 可调式直流稳压电源

Q1

图9 电流可扩展直流稳压电源电路

1.选集成稳压器，确定电路形式

(1)、在 12V直流稳压电源电路实验中的稳压电路，采用固定式三端稳压器，主要使用了集成块78系列及79系列。78××系列输出为正电压，输出电流可达1A，如7812的输出电流为5mA~1A，它的输出电压为12V。和78××系列对应的有79××系列，它输出为负电压，如7912表示输出电压为–12V和输出电流为5mA~1A。故称之为三端式稳压器。这类集成稳压器的外形图及典型应用电路图如图10所示。

图10 三端稳压器7812、7912管脚图及典型应用电路图

(2)、在可调式直流稳压电源电路因为要求输出电压可调，所以选可调式三端稳压器LM317，其特性参数 1.2~37o V V V =++，max 1.5o I A =，最小输入、输出压差

min ()3i o V V V -=，最大输入、输出压差max ()40i o V V V -=，能满足设计要求，故选

用LM317组成的稳压电路。稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。电路系列的引脚功能相同，管脚图如图11和典型电路如图12所示.。1R 与1RP 组成电压输出调节电路，输出电压

111.25(1/)o V RP R ≈+，

式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压REF V ，此电压加于给定电阻1R 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器1RP ，电阻1R 常取值120~240Ω，取1R =240Ω，则1min RP =48Ω，

1max RP =2.64k Ω,故取1RP 为5k Ω的精密线绕可调电位器，与其并联的电容器C