第1章绪论1.1简介可调直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一，它现在广泛的应用在学校教学，科学研究等领域，是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。
在日常的电子电路中，供电电源常常要用到稳压直流电源。
所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。
此课程设计是做一个可调直流稳压电源，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有很多问题，而参考书上没有具体的解决问题。
另外，大多电路图所给的实物结果都是理想情况下的，就此我本次实验利用仿真软件进行仿真实验，以期在以后的运用中会有所帮助。
可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。
直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。
与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。
可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。
此实验中我选择的是单相桥式整流电路的连接，其使用整流器件较全部波整流多出一倍，变压器利用率较全波整流电路高等优点。
还利用了集成三端稳压器LM317系列，稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。
就此基础进行本次试验设计。
1.2 任务与要求1、输要求设计一个可调直流稳压电源。
3、要求输出电压:DC1.25-20V连续可调。
4、要求输出电流:1A。
1.3 电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。
（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图：连接各模块电路。
（5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。
（6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。
第2章 元件性能介绍2.1 LM317稳压器。
本系统利用LM317的稳压及其电压可调的功能，通过旋转接在调整脚的电位器，实现输出电压在1.25-20V 内连续可调，调整精度较高。
LM317的电压调整电路图如图2-1所示。
图2-1 LM317稳压器图如图2-1所示，通过调整可调电阻1RV 的阻值，就可以调整输出电压0V 的大小。
所以，如果希望调整的精度高，可调电阻RV1的调整精度也要高。
输出电压集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 , 一般使用精密电位器，与其并联的电容器C 可进一步减小输出电压的纹波。
输出电压可调范围：2.5V ～36V 输出负载电流：1.5A能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。
我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。
LM317的输出电压范围是1.2V 至37V ，负载电流最大为1.5A 。
它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。
此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。
LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常LM317不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM317输入端的连线超过6英寸（约15厘米）。
使用输出电容能改变瞬态响应。
调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。
LM317能够有许多特殊的用法。
比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。
当然还要避免输出端短路。
还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。
2.2 电路的电容选择2.2.1.电解电容电阻放电，其电压也开始下降，趋势与电容两端电压基本相同。
电解电容是电容的一种，介质有电解液，涂层有极性，分正负，不可接错。
电容，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。
有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。
一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。
图2-2 电容图2.2.2瓷片电容陶瓷电容无极性。
陶瓷电容的容量一般较小，用于信号源滤波，可用于消除高频干扰。
第3章方案设计介绍3.1 可调式稳压电路稳压电路是整个设计之中一个很重要的组成部分，几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源供电才能正常工作。
所以，研究和熟悉稳压电路的组成和设计具有非常重要的意义。
图3-1 原理图稳压电路主要用于提供更加稳定的直流带能源。
考虑到整流滤波电路的输出电压和理想的直流电源还是有相当的距离，主要是存在两方面的问题：第一方面，但负载电流变化的时候，因为整流滤波电路存在一定的内阻，所以输出的直流电压将有可能随之发生变化。
第二方面，由于电网电压并不稳定，当电网电压发生波动时，整流电路的输出电压直接与变压器副边电压有关，因此输出直流电压也相应的发生变化。
因此，在设计中，采用三端集成稳压器LM317来实现稳定电压的功能。
其中，调整管接在输入端和输出端之间。
当电网电压或负载电流波动时，调整自身的集-射压降使输出电压基本保持不变。
放大短路将基准电压与从输出端得到的采样电压进行比较，然后再放大并送到调整管的基极。
放大倍数越大，则稳定性能越好。
由于三端集成稳压器是串联型直流稳压电路的一种，而串联型直流稳压电路的输出电压和基准电压成正比，因此，基准电压的稳定性将直接影响稳压电路的输出电压的稳定性。
采样电路由两个分压电阻组成，它将输出电压变化量的一步份送到放大电路的输入端。
启动电路的作用是在刚接通电流输入电压的时候，是调整管、放大电路和基准电源等建立各自的工作电路，而当稳压电路正常工作是启动电路被断开，影响稳压电路的性能。
保护电路主要起到限流保护，过热保护和过压保护的作用。
3.2 直流电路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，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
直流稳压电源方框图图3-1 直流稳压电源的方框图（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：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
3.3 整流电路（1） 直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3-2所示。
图3-2 单相桥式整流电路（2）工作原理设变压器副边电压2U =22U sin ωt ，2U 为有效值。
在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；2U 的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL ，且方向是一致的。
图3-3 单相桥式整流电路简易画法及波形图桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。
用来将交流电转变成直流电。
桥式整流器利用四个二极管，两两对接。
输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。
桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。
桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A 到50A ，最高反向峰值电压从50V 到1000V 。
3.4 滤波电路采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。
常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。
在整流电路的输出端，即负载电阻RL 两端并联一个电容量较大的电解电容C ，则构成了电容滤波电路，如图3-4所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。
图3-4 单相桥式滤波电路从图3-4可以看出，当2U 为正半周时,电源2U 通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL 供电，并同时向电容C 充电（将电能存储在电容里，如t1～t2），输出电压0U ＝C U ≈2U ；0U 达峰值后2U 减小，当0U ≥2U 时，VD1、VD3提前截止，电容C 通过RL 放电，输出电压缓慢下降（如t2～t3），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当C U 下降不多时2U 已开始下一个上升周期，当2U ＞0U 时，电源2U 又通过导通的VD2、VD4向负载RL 供电，同时再给电容C 充电（如t3～t4），如此周而复始。
电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。
显然，放电时间常数RLC 越大、输出电压越平滑。
若负载开路（RL=∞），电容无放电回路，输出电压将保持为2U 的峰值不变。
（1）输出电压的估算显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数τ=RLC 有关，τ应远大于2U 的周期T ，分析及实验表明，当τ=RLC ≥（3～5）T /2 (3-1)时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即0U ≈1.2U2 (3-2)（2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足IFM ＞2IV=IO (3-3)（3）在已知负载电阻RL 的情况下，根据式子选择滤波电容C 的容量，即C ≥（3～5）T /2RL (3-4)若容量偏小，输出电压0U 将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于2U 的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。
电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的场合。
3.5 稳压电路稳压部分的电路原理图如图3-5所示。
