串联型直流稳压电源设计 (3).doc

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1、2011级模拟电子技术课程设计 串联型直流稳压电源设计姓 名学 号 20117院、系、部电气工程系班 号方1110完成时间 2013年6月30日摘 要在电子电路及电子设备中，通常都需要稳定的直流电源供电，作为电子电路中必不可少的组成部分，它的作用之一是为各级电路中的三极管提供合适的偏置，其次是作为整个电子电路能量来源。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。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。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

2、稳定的直流电，并满足电压输出范围在12V24V之间及其他的一些条件。关键词：直流稳压变压 LM317目 录第1章设计主体11.1 设计目的.11.2 设计要求.11.3 设计方案及原理框图.11.4 单元电路的设计及主要器件参数的计算.21.5 电路图.2第2章设计调试6第3章设计结论与体会8第4章参考文献9第1章 设计主体1.1 设计目的强化所学知识和实践能力，掌握用三端集成压器进行稳压及变压器、整流电路、滤波电路和过流保护电路，学会运用Multisim11.0，并且制作输入交流220V（50Hz），输出1224的直流电源。1.2 设计要求采用LM317三端集成稳压器设计一稳压电源，其性能指

3、标如下：(1)输入交流电压220V（50HZ），输出电压,最大输出电流。(2)电网电压波动10%，输出电压相对变化量2%。稳压系数。(3)内阻(4)工作温度25-44(5)有过流保护电路，当负载电流超过时过流保护电路工作。1.3 设计方案及原理框图1.3.1 设计方案1.3.1.1 电源变压器电网供电电压交流的220V(有效值)50HZ,要获得低直流输出 ，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压值。1.3.1.2 整流电路整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向的脉动电压。但是这种脉动电压往往包含着和很大的脉动成分，距离理想的整流电压

4、还差很远。这里使用的是单相桥式整流电路。1.3.1.3滤波器滤波器主要由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅度也将随之变化。这里使用的是电容滤波。1.3.1.4稳压电路稳压电路的作用是采用某些措施，使输出直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。这里主要采用LM317三端集成稳压器，稳定输出电压。1.3.2原理框图图1-1 直流稳压电源原理框图和波形变换图1.4单元电路的设计及主要器件参数的计算1.4.1稳压电路和保护电路(1)保护电路，若输出电压比较高，

5、输入端短路时，使电容器通过二极管放电，以便保护电路集成稳压器内部的调整管。(2)由于输出是1224V，所以选用LM317三端集成稳压器，器1、3端为输入，2端输出，2、3间压差为。为了改善波纹电压，常在输入端接入电容。同时，在输出端上接上电容、，以改善负载的瞬态响应，抑制自激振荡和减小外界外界干扰。一般为的容量为，的容量为，的容量为。因为LM317的所以(3)电阻、和滑动变阻器实现对输出的调节。计算公式：代入数据：可以求得、和的值分别为480欧、430欧和50欧。(4) 1.4.2整流滤波电路(1)整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤出较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压。

6、方案一： 单相半波整流电路：单相半波简单，使用器件少，它只对交流电的一般波形整流，只要横轴上面的半波。但由于只利用了交流电的一般波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电流时，整流电压的直流分量较小，变压器的利用率低。方案二：单相全波整流电路：使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。无滤波电路时的输出电压，变压器的利用率比半波整流时高。变压器二次绕组需中心抽头。整流器件所承受的反向电压较高。方案三：单相桥式整流电路：使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。综合

7、3种方案的优缺点，决定选用方案三。图1-2 整流器件图图1-3 单相桥式整流电路图所以采用单相桥式整流电路将电源整流成单向脉动的波形时，整流的输出为0.9倍的变压器二次侧电压。选用整流电路时，应考虑二极管是否能正常工作。变压器二次侧电压为固每个二极管的反向击穿电压必须大于。(2)采用电容滤波电路。为电网周期，由于，所以。此时滤波电路的输出端为1.2倍的电源变压器2次侧的电压。图1-4 加入滤波电容的整流电路和整流波形图1.4.3电源和变压器电路 图1-5 电源和变压器电路图电源220V（50Hz）变压器变比。1.5 电路图电路图主要由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路构成。整流

8、电路为单相桥式整流电路。滤波电路由电容器构成。稳压电路由稳压器构成。保护电路用来保护稳压器中的调整管，由电容和二极管构成。下图为在仿真软件Multisim11.0中所绘制的电路图。图1-6 仿真电路图第2章 设计调试当连好电路板的线路时，先对照原理图，用万用表一一检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。对照原理图，检查各元件是否接正确。然后接通220V的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试,看电压是否在正常的范围内变化。图1-7 仿真调试图(1)利用示波器和万用表对数据进行观察和调试：(2)电网波形和整流波形如图2-2 示波器波形图所示。

9、由于引入了滤波电容进行滤波，使经过单相桥式整流电路整流得到的单向脉动电压变得更加平缓，固滤出波形比较接近直线。(3)是电阻值50欧电阻，一端连接LM317的Vout端，一端连接稳压器LM317的ADJ端和一个电阻值为430欧电阻。另一端连接电阻值为480欧滑动变阻器。滑动变阻器的划片和的另一端一起接地。在电路中对滑动变阻器的电阻值进行调节，使其满足要求。(4)用万用表观察最终输出结果，图2-3万用表示数图为输出结果。实际输出是:12.209V24.273V图2-2 示波器波形图基本满足要求图2-3 万用表示数图第3章 设计结论与体会本次课程设计的题目为串联型直流稳压电源。课程设计是为了将电源输

10、出的较高的交流电压变为低压直流电，并实现输出电压在1224V之间可调。本次设计主要由整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路构成。首先，运用电源变压器将电源输出的较高的交流电压变为低压交流电。其次，运用单相桥式整流电路，对低压交流电进行整流，变成单向脉动电压。再次，通过由电容器构成的滤波电路进行滤波，得到比较平缓的直流电压。最后，经过稳压器LM317使输出直流电压在电网电压或负载电压发生变化时保持稳定。经过上述电路后，得到了稳定的直流电压。电压范围为在12V24V之间可调。在电压超过范围时，会启动保护电路，使二极管放电，保护稳压器的调整管不会被烧坏。通过本次设计,让我们更加了解到直流稳压电源的工

11、作原理和性能指标。也让我认识到在此次设计电路中所存在的问题。通过不断的努力去解决这些问题，在设计问题的同时自己也在其中得到了很多收获。在这次设计中，通过查找大量资料，请教老师，与同学合作，以及不懈的努力，培养了独立思考、设计的能力。我将所学知识运用到设计中，按照设计要求设计电路的参数，在按对应的参数选取元器件，通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。本次的设计和最后报告的书写都花了很多时间，但这是值得的，本次设计成功后，给我带来了很大的成就感。而且通过本次设计我温习了之前的知识，是掌握的知识更加了牢固了，并且我也学到了很多东西。通过本次设计

12、，懂得了制作过程中电路的处理方法并了解了直流稳压电源的系统方案论证与选择和各模块方案设计与论证，让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，也让我们认识到在此次设计电路中所在的问题；而通过不断的努力去解决这些问题。在本次设计中，运用了Multisim11.0仿真软件，学习了软件的应用，运用理论联系实际对设计进行论证。短短几天的课程设计就要结束了，通过本次设计，我感到了学有所用，在学校里学习到的知识，能够解决实际问题，增强了我们学习知识的兴趣与热情。第4章 参考文献1 杨素行模拟电子技术基础简明教程（第三版）M北京：高等教育出版社2 康华光电子技术基础模拟部分（第五版）M北京：高等教育出版社3 康华光电子技术基础课程设计M北京：高等教育出版社8