直流稳压电源课程设计报告

《直流稳压电源课程设计报告》

一.课程设计目的

（1）掌握直流稳压电源的组成及原理

（2)掌握三端可调稳压器的使用方法

（3)了解直流稳压电源主要参数

二.课程设计题目描述和要求

(1)稳压电源输出电压在6-18V之间连续可调，最大输出电流为Io max=1.0A

(2)稳压系数S u≤0.03%

(3)输出电阻R o≤0.1

(4）纹波电压U orm≤5mV

三.课程设计报告内容

㈠直流稳压电源的组成

直流稳压电源通常由电源电压、整流电路、滤波器和稳压电路等部分组成，其原理框图如图1.3.1所示

㈡直流稳压电源的各部分作用

1.电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。变压器副边与原边的功率比为：

P2/P1=η

式中：η为变压器的效率。

2整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压。整流是利用二极管的单向导电性实现的。常用的整流电路有半波整流电路和桥式整流电路等。其电路图如图1.3.2所示。

在稳压电路中一般用4个二极管组成桥式整流电路，此时Ｕ1与交流电压u2的有效值Ｕ2的关系为：

Ｕ1=（1.1～1.2）Ｕ2

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

Ｕrm=√2Ｕ2

流过每只二极管的平均电流为：

I D=0.45Ｕ2/R L

桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出电压Ｕ提高，脉动成分减少了，所以在此选用桥式整流电路。

3滤波电路：将脉动直流电压中交流分量滤去，形成平滑的直流电压。滤波电路可分为电容、电感和π型滤波电路。其电路图如下1.3.3所示。

图中R为负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：RC>（3～5)T/2；式中T（=20msm）为50HZ交流电压周期。一般小功率整流滤波电路通常采用桥式整流、电容滤波电路。

4.稳压电路：其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。目前市场上通用的集成稳压电路已非常普遍。集成稳压电路与分立元件组成的稳压电路相比，具有外接电路简单，使用方便、体积小、工作可靠等优点。常用的集成稳压器有三端固定集成稳压器和三端可调集成稳压器，它们都属于电压串联反馈型。

①三端固定集成稳压器

三端固定集成稳压器包含78XX和79XX两大系列。78XX系列式三端固定正电压输出稳压器，79XX系列式三端固定负电压输出稳压器。它们最大的特点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已成为继承稳压器的主流产品。78XX系列和79XX系列其型号后的X X代表输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其额定电流以78或79后面的字母区分，其中L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A。它们的引脚排列如图1.3.4所示。

②三端可调集成稳压器

三端可调集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，包括输出正电压的CW317系列稳压器、输出负电压的CW337系列稳压器。在三端可调稳压器中，稳压器的3个端是指输入端、输出端和调整端。稳压器输出电压的可调范围为

U o=1.2～37V，最大输出电流有3种：0.1A、0.5A和1.5A，分别标有L、M和不标字母。输入电压和输出电压差的允许范围为：U I-U o=3～40V。

三端可调集成稳压器的引脚如图1.3.5所示。

㈢设计方法和相关的计算

设计要求为稳压电源输出电压在6～18V之间连续可调，最大输出电流为1.0A。

1.选集成稳压器

选三端可调稳压器CW317，其特性参数为：输出电压在1.2～37V之间可调，最大输出电流1.5A。均满足性能指标要求。

三端可调稳压器，其典型电路如图1.3.6所示。

其中电阻R1与电位器Rp组成输出电压调节电路，输出电压Uo为：

U o=1.25*（1+R p/R1）

式中：R1一般取值为120～240Ω，现选取R1为240Ω。再根据U o最大为18V，由上式可计算出R p为3.0KΩ，取R p为4.7KΩ的精密先绕可调电位器。

2.选电源变压器

通常根据变压器的副边输出电压U2、电流I2和原边功率P1来选择电源变压器。

①稳压电路最低输入直流电压Umin

U min≈ Uo max+(U1-Uo)min/0.9

式中：（U1-Uo）min为稳压器的最小输入、输出电压差，而CW317的允许输入、输出电压差为3～40V，现取为3V；系数0.9是考虑电网电压可能波动±10%。

代入数据，计算得：

U min≈18+3/0.9=23.3V

可取U min=23V。

②确定电源副边电压、电流及原边功率

U2≥UImin/1.1=23/1.1=20.9V

可取U2=21V。

I2≥Iomax=1A

可取I2=1.2A。

变压器副边功率P2>=U2I2=25.2w考虑变压器的效率η=0.7，则原边功率P1>36。为留有余地，可以选择副边电压为21V输出电流为1.2A功率为40W的变压器。

3.选择整流二极管和滤波电容

①整流二极管的选择

流经二极管的平均电流为：

I D=1/2Io max=0.5A

二极管承受的最大反向电压：

U RM=√2U2=29.6V

因此，整流二极管可选1N4001，其最大整流为1A,，最大反向电压50V。

②在桥式整流滤波电容中，

R L1C>(3～5)T/2

因此：