可调的直流稳压电源电路设计
课题名称直流稳压电源
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目录
一、摘要 (3)
二、设计要求 (3)
三、元件及其介绍 (4)
四、设计原理及参数计算 (4)
(1)电源变压器 (4)
(2)整流电路 (5)
(3)滤波电路 (5)
五、直流稳压电源的工作原理 (6)
六、可调式三端稳压器的引脚图及其典型应用电路6
(1)设计电路图 (6)
(2)仿真 (7)
七、设计结论心得体会 (8)
八、附表附录 (9)
摘 要
电源是电子设备中的一个重要组成部分, 其性能的优劣直接影响着设备的工作质量, 随着技术的不断革新, 电源技术发生了巨大变化。
随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千，但是和西方的发达国家还是有一定的差距；以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等等方面技术领先；因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也从在很大的差距。 本次设计的题目为串联型连续可调直流稳压负电源：先是家用电源经过变压器得到一个大约（15~30V ）的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流，再采用可调阻值的滑动变阻器进行分压，在桥堆的输出端加一电容C 进行滤波，滤波后再通过LM317（具体参数参照手册）输出一个负电压，在LM317的输出端加一个电阻R1，调整端加一个电位器RW ，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。因为电源的设计中要求输出电流可以扩展，在LM317的输出端加一个晶体管。这样输出的电压就可以在0~9.9V 范围内可调。
经过一系列的分析、准备、设计、调试…除了在布局和无焊接方面之外，设计的电路基本符合设计要求。
关键词: 开关电源; 稳压电源;可调 直流稳压电源
设计要求
输入（AC ）：U=220V ，f=50HZ ；
输出直流电压0~9.9v
输出电流Imax=100mA;(有电流扩展功能)
负载电流mA I 800
具有过流保护功能。
系统框图
元件及其介绍
[1] 变压器：型号TS POWER 10 TO 1
变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」;而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的「匝数比」所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。
在此次实验中我们采用降压变压器，目的是将220V交流电降到我们所需的的范围。
[2] 三端稳压器：型号LM317
三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。因为在实验中，我们要产生电压在0~9.9V，故选择型号为型号LM317K的三端稳压器.
LM317：可调三端式集成稳压器，输出电压为1.2～37v，输出电流1.5a；最大输出压差40v，最小为3v，现要求5～12v，则输入电压为15v≤≤45v [3] 电容：1个0.01uF 1个1uF 1个10uF
其中470uF的电容是滤波电容，所以其值要较大。0.1uF和1uF的电容都是用于抵消长线传输而引起的电感，其容量一般在1uF以下。
[14 电阻：1个200Ω1个3kΩ。
根据设计要要求可计算出各个电阻的值。
设计原理及参数计算
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压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
四个环节的工作原理如下：
(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流电路：
（1）整流电路的结构原理
整流电路的功能是把交流电变换成直流电，它的基本原理是利用了晶体二极管的单向导电特性。桥式整流电路及信号的输入、输出波形如下图。输出直流电压为：
图2
图2桥式整流电路及输出波形
（2）主要元件选取与参娄计算
桥式整流电路主要参数计算公式：
(3)滤波电路
（1）滤波电路的形式
虽然整流电路的输出电压包含一定的直流成分，但脉动较大，须经过滤波才能得到较平滑的直流电压。
常用滤波器有C 型、p 型、G 型。本任务只研究C 型与（RC ） p 型滤波器。图为桥式整流C 型滤波电路及其输出电压的波形。
桥式整流C 型滤波电路及其输出电压的波形
滤波电路的输出电压与滤波电容有关，一般取：UO =（0.9 ~ 1.4）Ui
（2）滤波电容的选取
为了获得较好的滤波效果，应使滤波电容满足RLC=(3～5)T/2的条件。此时UO ≈1.2U2。由于滤波电路的最小输出电压为15V ，负载额定电流为300mA ，所以RL=15/0.3A=50Ω。
取C1=4×T/2RL=(4×0.02s)/(2×50Ω)=800uF ，取标称值C=1000 uF 。
（4）稳压电路
采样电路由电阻R2、R3、电位器R4组成，R4滑动端的点位变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端。放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变。取样电压U2与Uz 比较放大，放大电路的输出电压与U2同相。当UI 升高或Io 减小而导致输出电压Uo 升高，则U2升高，从而使放大电路的输出电位（即调整管的基极电位）降低；输出电压Uo 必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo 必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo 保持基本不变。
U
U t td U U o 9.022)(sin 210==
=
⎰πωωππ
