电子线路设计报告

可调直流稳压电源电路的设计

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摘要：通过直流稳压电源将交流电变换成所需要的稳定的直流电压。交流电源经变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率的直流电源。由于交流电有小幅度的变化，所以必须将整流滤波后的电压稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受影响程度最小。所以直流稳压电源包括变压、整流、滤波、稳压四部分。

关键字：变压、整流、滤波、稳压

1.设计要求

（1）用集成芯片制作一个0～15V的直流电源。

(2) 最大功率可达15W。

(3) 测量直流稳压电源的纹波系数。

(4) 具有过压、过流保护。

2．设计原理

（1）直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置。稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成

图 1 直流稳压电源结构图和稳压过程

（2）电源变压器：是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器的变比由变压器的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。

（3）整流电路：利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电

（4）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压UI。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

（5）稳压电路:稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。 3．方案设计与论证

方案一：采用7805三端稳压器电源

固定式三端稳压电源（7805）是由输出脚V0，输入脚Ｖｉ和接地脚GND 组成。它的稳压值为正5V ，它属于CW78XX 系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波。输出端也要接电容可以改善负载的瞬时响应。此电路的稳定性也较好。只是采用的电容要漏电流较小的胆电容，如果采用电解电容，电容量要其他的数值增加十倍。而且不能调节输出的直流电压，所以此方案不宜采用。 方案二：采用LM317可调三端稳压电源

LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不过它只能输出连续可调的正电压，稳压器内含有过流和过热保护电路。由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电压为：Vo=1.25(1+RP/R)。 由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好，所以此方案可选,此电源就选用了LM317三端稳压电源，也就是方案二。

4．单元电路原理及其参数 4.1电源变压器

城市电网提供的一般为220V （或380V ）/50HZ 的正弦交流电，电源变压器的作用是将电网交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。 （1）电源电压变压器参数介绍

a ）电压比

初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即: 。 b ）效率

在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:

。变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常

功率越大，损耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。

c ）额定电压

指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。

d ）额定功率

额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。

2211

U N

K U N ==21

100%P

P η=⨯

e）调整率

变压器的调整率=（空载电压-满载电压）/满载电压。一般10W以下变压器的调整率在20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如3W的变压器的调整率为28%，使用功率为1.5W，调整率为 12%。（2）电源变压器的选择。

由设计要求可知输出最大电压为15V，又考虑到电阻等元件上的压降，故在选择电源变压器时，变压器次级电压应在15V左右为宜。

4.2 整流电路

桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。图2和图3即为整流电路部分的原理图和经整流后输出的波形。

图 2 整流电路原理图

图 3 整流电路波形图

整流桥的选择:采用将四个二极管封装在一起接成全桥的形式，选用的型号平均电流为3A

4.3滤波电路

一般当整流输出电流大时，必须用电解电容滤波稳压；输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以，如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪音，用电解电容和小容量无极性电容并联使用效果较好。小容量电容可滤掉脉动直流中的高次谐波，电解电容滤掉大幅值的低频成分，稳压范围宽、效果好。稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太

高，一般根据输出电流大小估算电容器的容量，输出电流大，容量就大；电流小，容量就小。但是，容量太大会降低输出电压值，太小则会导致电压脉动大、不稳定。

滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。滤波电路即是将电容并联在整流电路上或者串联上电感。其波形图如图5所示。

图 4 滤波电路原理图

图 5 滤波电路波形图

电容的选择：在整个电路中，有多处必须用到电容以使得输出电压更平滑更稳定。

其中：

C1、C2：滤波，抑制自激振荡C1=2200 µF/50v、C2=(0.1～0.3)µF；

C3、C4、：滤波，用以减小输出电压的波纹电压(即输出电压中的交变电压分量)。 C3=10uF、C4=2200uF/50v；

C5：滤波作用，使Uo中的波动减小;C5=0.1uF；

4.4稳压电路

稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流