多档可调直流稳压电源的设计

多档可调直流稳压电源的设计一、设计目的1、了解电源设计的思路。2、理解电源设计方法。3、熟悉电源电路的设计特性及测试方法。二、设计要求设计一个输入220V交流，输出的多路直流稳压电源。三、设计方案概述：在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如下图所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。（1）交流电压变换部分。一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到合适的数值。所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。（2）整流部分。整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。由于这种电压存在着很大的脉动成份（称为纹波），因此一般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波的变化会严重影响负载电路的性能指标。（3）滤波部分。滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。也就是说，滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。（4）稳压部分。尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。第一节电源变压器电源变压器：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。副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率第二节小功率整流滤波电路一、单相整流电路整流电路是小功率直流稳压电路电源的组成部分。其主要功能是利用二极管的单向导电性，将正弦交流电转变成单方向的脉动直流电。我们采用桥式整流电路，查阅相关资料，我们得到桥式整流电路图及相关参数计算。桥式整流电路如下：桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。主要参数：二、滤波电路从上面的分析可以看出，整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。电容滤波电路图10.5分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。这里假设t0时，电容器C已经充电到交流电压V2的最大值（如波形图所示）。结论1：由于电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。当RLC的值适当，且整流电路的内阻较小（几欧）时，结论2：从图10.6可看出，滤波电路中二极管的导电角小于180o,导电时间缩短。因此，在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流，必须选择较大容量的二极管。在纯电阻负载时：有电容滤波时：结论3：电容放电的时间τ=RLC越大,放电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。一般取τ≥（3～5）T/2，T为电源交流电压的周期。第三节串联反馈式稳压电源三端集成稳压电路1、三端固定式集成稳压器的封装和引脚功能以7800系列和7900系列为例,其封装形式和引脚功能如图所示。应用时必须注意引脚功能，不能接错,否则电路将不能正常工作，甚至损坏集成电路。2、三端可调式集成稳压器的封装和引脚功能电路结构、外接元件（以LM317为例）、外形封装和引脚功能如下图所示。应用时必须注意引脚功能，不能接错,否则电路将不能正常工作，甚至损坏集成电路。四、三端集成稳压器的应用1、三端固定式典型应用典型应用电路如图10.18所示。图中C1、C2用于频率补偿，防止自激振荡和抑制高频干扰；C3采用电解电容，以减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响；D是保护二极管，当输入端短路时，给C3一个放电的通路，防止C3两端电压激穿调整管的发射结。该电路要求：2、扩大输出电流的应用电路需要大于0.1A的输出电流时，可以采用其他型号的集成电路或使用如右图所示的扩流电路。该电路的输出电流I0=I01+I02该电路具有过流保护功能，正常工作时，T2、T3截止；当IO过流时，IO1增大，限流电阻R3的压降增大使T3、T2相继导通，T1的VBE降低，限制了T1的IC1，保护T1不致因过流而损坏。3、三端可调式集成稳压器的典型应用电路这类稳压器是依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。图所示为三端可调式稳压器的典型应用电路，其输出电压为:LM317的VREF=1.2V，Iadj=50mA，由于IadjI1，所以4、三端可调双电源稳压电路图10.20是由LMl17和LM137组成的正、负输出电压可调的稳压器。电路中的VREF=V31(或V21)=1.2V，R1和R1'=(120~240)Ω,为保证空载情况下输出电压稳定，R2和R2'不宜高于240Ω。R2和R2'的大小根据输出电压调节范围确定。该电路输入电压们分别为±25V，则输出电压可调范围±(1.2V~20V)。5、并联扩流型稳压电源图10.21为并联扩流的稳压电路，它是用两个可调式稳压器LM317组成。输人电压VI=25V，输出电流I0=IO1+IO2=3A，输出电压可调范围为(1.2V~22V)。电路中的集成运放741是用来平衡两稳压器的输出电流的。如LM317-1输出电流Io1大于LM317-2输出电流IO2时，电阻R1上的电压降增加，运放的同相端电位VP(=VI-I1R1)降低，运放输出端电压VAO降低，通过调整端adj1使输出电压Vo下降，输出电流IO1减小，恢复平衡；反之亦然。改变电阻R5可调节输出电压的数值。第四节初步电路LM317输出电流为1.5A，输出电压可在1.25-37V之间连续调节，其输出电压由两只外接电阻R1、RP1决定，输出端和调整端之间的电压差为1.25V，这个电压将产生几毫安的电流，经R1、RP1到地，在RP1上分得的电压加到调整端，通过改变RP1就能改变输出电压。注意，为了得到稳定的输出电压，流经R1的电流小于3.5mA。LM317在不加散热器时最大功耗为2W，加上200×200×4mm3散热板时其最大功耗可达15W。VD1为保护二极管，防止稳压器输出端短路而损坏IC，VD2用于防止输入短路而损坏集成电路。方案分析：经过小组讨论认为该方案实施可行性较高，此方案电路简单，成本较低并且能有效的达到本实验需要的效果。当然，这个方案只是初步设计的方案，在操作过程中肯定会有新的灵感，我们会在整个实验过程中不断调整和优化预先设定好的方案，是最终效果达到理想状态。