可调直流稳压电源设计

前言此课程设计是做一个集成稳压可调电源，通常，很多参考书上都有类似的电路设计图，在我们需要用时常常面临一个选择困难的问题，而且在选择完成之后，具体的制作过程中总是有很多问题，而参考书上又没有具体的解决办法。另外，大多电路图所给的实物结果都是理想情况下的，和实际运用中总会有所不同，为了给具体设计制作做出一个参考，特作此课程设计，以期在运用会有所帮助。集成稳压可调电源的运用非常广泛，不可能逐一列举。本次课程设计把重点放在电路的设计、制作和调试上。大家都知道，在电路运用日趋广泛的情况下，独立运用一个集成电路中的某一部分的元件运用逐渐减少，因此本设计的主要在于桥式整流电路、滤波电路、稳压电路的运用和选择上，再设计和运用的过程中有着一定的局限性。本课程设计中为了能够使所用的元件参数有根有据，有相应的计算公式代入进行理想计算。也有一部分是从参考书目得来。本课程实际的目的是给具体的设计制作调试提供一个参考，共同进行讨论。所用方法并不是唯一的，一起讨论一起实践，以期赢得共同进步。本次课程设计在设计和制作时以《电子技术基础》、《电路》、《模拟电子技术基础》、《常用电子元件手册》、《实用电子技术基础设计和调试》、《电工技术》等课程知识为基础。为方便讨论参考，设计当中不乏简单通俗易懂，是一个很简单的电路。参加设计的有本小组所有成员，分别是张俊君、陆艳猛、雷磊、龚祝文。其中大部分是一起完成的。由于我们水平有限，错误性和局限性在所难免，恳请老师同学们指导更正。1目录第一章设计任务、要求、目标1.1设计目的………………………………………………31.2设计任务及要求………………………………………3第二章电路设计原理分析2.1总体原理框图…………………………………………42.2各具体电路设计分析…………………………………42.3整体总电路分析………………………………………10第三章设计制作与调试3.1材料清单………………………………………………113．2制作与调试……………………………………………12第四章小结4.1小结………………………………………………………13第五章心得体会5．1心得体会………………………………………………14第六章参考书目、网站6.1参考书目、网站………………………………………152第一章设计任务、要求、目标可调直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把家用照明电交流电压220V变为所需要的低压交流电。桥式整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.25V-37V可调。1.1设计目的1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.2设计任务及要求设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在1.25---37V之间连续可调，输出最大电流可达1.5A。要求制作产品并调试3第二章电路设计原理2.1总体原理框图根据设计指标要求，该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。原理方框如下图2.1.1所示。图2.1.1直流稳压电源的结构方框图2.2各具体电路设计分析直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图2.2.1所示。图2.2.1直流稳压电源基本框架图电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的4交流电压Ui。整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。图2.2.2全波整流滤波图2.2.3桥式整流滤波无源滤波电路和有源滤波电路,如图2.2.4所示：图2.2.4无源滤波电路和有源滤波电路各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。5图2.2.5等效电路图在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为：Ui=(1.1~1.2)*Ui(2-2-1)稳压电路三端可调稳压器:三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。最大输出电流1.5A以下三端可调稳压器，正电压输出的国产型号为CW117、CW217、CW317,他们的输出电压均为1.2~37V,最大输出电流IoM用后缀加以区别，标L为0.1A，M为0.5A,不标字母为1.5A。CW117为军品，它的结温为-55~+150°，CW227为工业品；它的节结、温为-25~+150°它们的电压调整率Su≤0.05%/V，电流调整率Si≤1%。CW337为民品；它的结温为0~+125°它们的电压调整率Su≤0.07%/V，电流调整率Si≤1.5%。图2.2.6为lm317负电压三端输出可调稳压器国产型号CW137、CW237、CW337,他们的输出电压均为-1.2~-37V。输出电压为负电压，出引脚排列不同外，其他的字母、数字的含义及相对的参数与输出正电压三端可调稳压器相同。6大电流输出可调稳压器输出正电压有：（1）W150、W250、W350，他们的输出电压为1.2~33V，最大输出电流OMI=3A,US=0.02%/V,结温分别为-55~+150°C、-285~+150°C、0~+125°C。（2）W138、W238、W338，OU=1.2~32V、OMI=5A，US=0.02%/V。(3)CW196、CW396，OU=1.25~15V，OMI=10A，US=0.005%/V。输出负电压的为W133、W333输出电压均为-1.2~-37V，OMI=3A，US=0.01%/V。结温分别为-55~+150°C/0~+125°C。b.三端可调式集成稳压三端可调集成稳压器组成的稳压电路以CW317为例进行介绍：三端可调稳压器的输出端与调整端（ADJ）间的REFU是固定不变的，CW317为+1.2V。调整端的电流十分稳定且很小（ADJI=50uA），故OU=1.2(1+12RR)V(2-2-2)为保证三端可调集成稳压器可靠稳压，要求输出电流不能小于最小负载电流minOI。LM117、LM217、LM317的minOI=3.5mA。LM117、LM217、LM317的minOI=2.5mA。LM196、LM396的minOI=10mA。图中1R跨接在输出端与调整端之间，为保证负载开路时OIminOI，1R的最大值为max1R=REFU/minOI(2-2-3)本电路中取minOI=5mA，1R=1.2/5mA=240Ω。1RP用下式求得1RP=12)2.1(RW(2-2-4)本例中，1RP=0.006W选1/4W、240Ω金属膜电阻。要求最大输出电压为37V，根据以上式求得2R=7160Ω，取标称值6.8KΩ。2R额定功率由下式估算，并取标称值2RP=22max)2.1(RVUO(2-2-5)7本例中，2RP=32108.6)2.137(W=0.188W，在要求较高场合选用WX1017型6.8KΩ精密线绕电位器（额定功率为1W）。1C为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲。一般取0.33uF瓷介电容。2C是为减小2R两端纹波电压而设置的，一般取10uF。3C是消振电容，防止输出端负载程电容性时可能出现的阻尼振荡。根据经验一般取1uF，本例中选1uF、50V的电解电容。图2.2.7中V1D、V2D为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器，其原理与图中VD相同。可选开关二极管IN4148。图2.2.7lm317稳压电路三端可调稳压器LM317型要求输入电压范围为28~40V，输入输出电压差应不小于3V，图2.2.7所示电路，要求输入电压为40V。LM196/396输入输出电压差应不少于2.1V。8显示组件在LM317输出端并联一发光显示电路，如图2-6所示，为避免发光二极管烧坏，串联一240Ω的电阻，以保证发光二极管正常发光。如图2-2-8所示图2.2.892.3整体总电路分析220v家用照明灯经变压器变为较小电压U2，因为设计要求输出端U0为1.25~37连续可调，且LM317输入与输出不得相差3V，则LM317的输入Ui=40V，又有公式Ui=(1.1~1.2)*Ui。则变压器选择32~36V。U2经桥式整流电路后整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路C1、C2滤除较图2.2.9整体电路设计图大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1，如图2-9所示，1C，C2为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲，C3是为减小2R两端纹波电压而设置的，V1D、V2D为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器。发光二极管七显示电路正常工作的作用，通过公式可知OU=1.2(1+12RR)V（2-2-6）当调节R2的阻值可以调整LM317两端的输出电压的大小，可实现1.25~37V连续可调。当调节R2的阻值时由于发光二极管两端的电压改变，发光二极管得亮度也在改变，R2阻值越大，电压越大，发光二极管越亮。10第三章设计制作与调试3.1材料清单①变压器：变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。②整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向直流。③滤波电路：滤波电路的作用是平波，将波动直流变换成比较平滑的直流。④稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。元件选择：①LM317集成块一块；②220伏变12伏的变压器一个，电源线一根，螺丝螺母各一个，输出导线两根；③0.33uf的瓷介电容一个，1000uf的电解电容一个，1uF的电解电容一个，10uf的电解电容一个；④IN4007型号的二极管；⑤电阻R1不超过240Ω，这里取240Ω，RW取6.8KΩ的电位器可以满足输出电压调节范围；R2取240Ω可保证发光二极管正常发光；⑥绿色或红色发光二极管一个。表一元器件清单元器件名称数量类型变压器1个30W二极管4个IN4001二极管2个IN4148Lm3171个电容器1个0.33µf电容器1个1000µf滑动电阻器1个0~6.8KΩ电容器1个1µf电容器1个10µf发光二极管1个电阻器1个200Ω113.2制作与调试在材料准备好后，我开始着手实物的制作，首先我将要用到到工具准备好，而且要用万用表确定变压器的输入与输出端，在插好电烙铁，给电烙铁涂上锡防止其氧化而不能正常使用，然后查看电路板，心里找准元件的分布，将变压器用螺丝固定在电路板上，再将4个IN4007二极管用烙铁烙在电路板上，根据电路图找准变压器出线的连接点，在将四个IN4007连成正方形，再将电容，LM317，电阻，二极管依次烙在电路板上，再用电烙铁拉锡，连接好所有的电路元件，在连接时注意元件的分布布局合理性，注意不要短接电路。在制作到一半时，发现4个IN4007的正反向有问题，根据电路图查看电路板上的元件连接，并将接反得二极管调整过来。在将实物制作完成后，插上电源，指示灯亮，用万用表测得输出的电压为27V，但调整滑动变阻器时，输出电压不可调，测得滑动变阻器两端电阻可调，显示示数从0到6.8kΩ，但测得电路板上滑动变阻器的两节点电阻不可调，所以断定可能存在虚接在滑动变阻器的两节点。再重新焊好滑动变阻器的节点及相应的支路，再用万用表测其电阻是否可调。再次插上电源，指示灯亮，LM317输出电压从2V~~27V间连续可调。但几天之后我们发现本实物制