直流稳压电源课程设计报告.
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直流稳压电源课程设计报告
设计任务及要求
1． 设计任务
设计一直流稳压电源，满足：
（1） 当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V；
（2） 输出纹波电压不于5mv
（3） ，稳压系数<=0.01；
（4） 具有短路保护功能；
（5） 最大输出电流为：Imax=0.8A
2． 要求通过设计学会；
（1） 如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；
（2） 合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；
（3） 短路保护实现方法
（4） 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法
（5） 撰写设计报告。
3． 设计注意：
（1） 电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计；
（2） 完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图；
（3） 撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。
一、 书写要求
二、 上交时间要求
上交书面及电子稿发至邮箱：
撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚）
见附录一
集成直流稳压电源的设计与制作
姓名
1 绪言
随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。
2 设计要求 1.初始条件：
（1） 集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。
（2） 电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。
（3） 其参考电路之一如图1所示
图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图
2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。
（2）最大输出电流Iomax=800mA
（3）纹波电压ΔVop-p≤5mV
（4）稳压系数Sv≥3X10-3
3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。
（2）计算电源变压器的效率和功率。
（3）选择整流二极管及计算滤波电容
（4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。
（5）按规定的格式，写出课程设计报告。
3 总体设计思路
在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。
由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。
本课程设计中采用三端可调稳压器LM317与LM337。
图2 LM337外观图
3.1 LM317与LM337集成稳压器的特性简介
三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。其一般的输出电压为1.25~35V或-1.25~-35V。比较典型的产品有LM317和LM337等。 其中LM317的输出电压范围是 1.2V 至 37V，LM337 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/LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
特性简介
可调整输出电压低到 1.2V。
保证 1.5A 输出电流。
典型线性调整率 0.01%。
典型负载调整率 0.1%。
80dB 纹波抑制比。
输出短路保护。
过流、过热保护。
调整管安全工作区保护。
标准三端晶体管封装。
电压范围
输入输出最小压差降为0.2V
LM317/LM337 1.25V 至 37V 连续可调。
LM317与LM337集成稳压器的特性满足设计要求的输出电压Vo：±1.25 -
±12V连续可调。
封装形式
TO-220 塑料封装，TO-3 铝壳封装，TO-202 塑料封装，TO-39 金属封装
图3 TO-220 塑料封装图
图4 TO-3铝壳封装图
图5 TO-39金属封装图
一般应用电路
图6是三端可调输出集成稳压器的一般应用电路。电路中的R1、R2组成可调输出的电阻网络。为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定R1为120~240欧姆。通过R1泻放的电流为5~10mA。输入电容器C1用于抑制纹波电压，输出电容器C2用于消震，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。
由于加外接保护电路C2的存在，容易发生电容器发电而损坏稳压器。若有外接保护二极管D2，电容器C2放电时，D1导通钳位，使稳压器得到保护。D1是为了防止调节端旁路电容器C3放电时而损坏稳压器的保护二极管。旁路电容器C3也是为了抑制波纹电压而设置的。当C3为10uF时，能提高纹波抑制比15dB。
LM317
图6 LM317应用电路图
LM337
图7 LM337应用电路图
1，2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护LM317/337。
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。三端可调式稳压器的典型应用电路的输出电压为:
LM317的VREF=1.2V，Iadj=50mA，由于Iadj<
3.2 稳压电源的技术指标 稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。
3.3 串联型稳压电路的主要特点
1．稳定性好
当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求 。
由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化高。通常S约为。 越小，电源的稳定度越
2.输出电阻小
负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻（又叫等效内阻）用rn 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。
rn 反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn 越小，则Ifz 变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。 3.电压温度系数小
当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示.
4.输出电压纹波小
所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。
3.4 设计的主要思路
上一小节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。从以下四个方面对它的性能加以改善，便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调；用复合管做调整管，使输出电流增大；增加保护电路，使电源工作安全可靠。
直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。如图8所示：
1．电源变压器：
将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。
2．整流电路：
将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。
3．滤波电路：
滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。
4．稳压电路：
它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。
图8 直流稳压电源
4 单元电路的设计
串联式直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路所组成，各部分电路的形式与作用如下。
4.1 电源变压器
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为： 12PP
其中：2P是变压器副边的功率，1P是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：
表1 小型变压器的效率
副边功率2P VA10 VA30~10 VA80~30 VA200~80
效率 0.6 0.7 0.8
0.85
因此，当算出了副边功率2P后，就可以根据上表算出原边功率1P。
设计要求的电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。
原边输入功率为125Pw。
副边输出功率为2220.81512PIUw
因为所选电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ，由表中数据可知0.7，则12/12/0.717.1PPw，所选25W符合要求。
电源变压器的实际效率为2112100%48%25PP
4.2 桥式整流电路
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。
