直流稳压电源课程设计报告

1《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Iomax=1.0A(2)稳压系数Su≤0.03%(3)输出电阻Ro≤0.1(4）纹波电压Uorm≤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。22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：ID=0.45Ｕ2/RL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。34.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XX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Uo=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：UI-Uo=3～40V。三端可调集成稳压器的引脚如图1.3.5所示。4㈢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：Uo=1.25*（1+Rp/R1）式中：R1一般取值为120～240Ω，现选取R1为240Ω。再根据Uo最大为18V，由上式可计算出Rp为3.0KΩ，取Rp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UminUmin≈Uomax+(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：Umin≈18+3/0.9=23.3V可取Umin=23V。②确定电源副边电压、电流及原边功率5U2≥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P136。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：ID=1/2Iomax=0.5A二极管承受的最大反向电压：URM=√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，RL1C(3～5)T/2因此：6C(3～5)T/2RL1即C（3～5）TIImax/2UImin=(3～5)20*0.0003*1.2/2*23=1565～2609μF式中:IImax=I2=1.2A。因此，取两只2200μF/40V的电容并联做滤波电容。③估算稳压器功耗当输入交流电压增加10%时，稳压器驶入直流电压最大，即UImax=1.2*1.2*21=30,24V所以稳压器承受的最大压差为：30.24-5≈25V最大功耗为：P=UImaxIImax=25*1.2=30W因此，应选散热功率≥30W的散热器。四．设计方案的图表1.电路图的设计根据上述确定的参数，可确定组成稳压电源的电路图如图1.4.1所示。72.确定其他电路元件参数在CW317输入端与地之间接有一只0.33μF的电容C3，目的是抑制高频干扰。接在调整端和地之间的电容C4，可用来旁路RP两端的文波电压，当C4为10μF时，文波抑制比可提高20dB。另一方面，接入C4，此时一旦输入端或输出端发生短路，C4中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器。为了防止C4的放电电流通过稳压器，在R1两端并联节二极管VD5。在正常工作时，VD5处于截止状态。CW317集成稳压器在没有容性负载的情况下可稳定工作，但输出端有500～1000pF的容性负载时，会产生自激振荡。为了抑制自激，在输出端并一只47μF的电容C5，C5还可以改善电源的瞬态响应，以及进一步减小输出电压中的文波电压。接上电容C5后，集成稳压器的输入端一旦短路，C5将对稳压器的输出端放电，器放电电流可能会损坏稳压器。股灾稳压器的输入端与输出端之间，接一只保护二极管VD6；在正常工作时，VD6处于截止状态。3.技术指标的测试8对图1.4.2所示稳压电路技术指标进行测试，测试电路如图1.4.2所示。直流稳压电源的输入端接自耦变压器，输出端接滑线变阻器作为负载电阻。①测出输出电压可调范围调自耦变压器,使稳压电源输入电压为220V，输出负载开路，调节RP，用万用表测量并记录输出电压Uo的变化范围。②测量稳压系数Su直流稳压电源输入交流电压220V，调节Rp和滑线变阻器，稳压电源输出电压Uo=18V，输出电流Io=1A。再跳接自耦变压器，使稳压电源输入交流电压分别为242V和198V（即模拟电网电压变化±10%），分别测出相应的Uo和U1（CW317输入端电压）。计算出稳压系数：Su=ΔUo/Uo/ΔU1/U19③测量出电阻Ro直流稳压电阻输入交流电压为220V，调节Rp和滑线电阻使稳压电源输出电压Uo=18，输出电流为Io=1A,在断开负载电阻，即Io=0，重新测量输出电压Uo。计算出输出电阻：Ro=ΔUo/ΔIo④测量文波电压Uor在稳压电源输入交流电压为220V，输出电压Uo=18V，输出电流Io=1A情况下，用示波器观察，测量输出文波电压的幅值Uorm。