电子技术课程设计报告 三端集成稳压电路
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河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题:三端集成稳压电路
三端集成稳压电路
一、设计任务与要求
1. 掌握二极管的单向导电性及用途;
2.了解三端集成稳压器LM7805和LM317的用途及区别;
3.对桥式整流滤波电路进行了解;
4.对变压器知识进行回顾;
5.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力;
6.要求安全用电,正确使用元件
二、方案设计与论证
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。
方案一、使用型号LM317三端稳压集成器。接入220V家用照明电源,通过降压变压器,使电压降到适合的值,然后使用IN4001型号二极管,电容等设计整流滤波电路,然后通过使用型号LM317三端稳压集成器,输出一个稳定直流电。
方案二、使用型号LM7805三端稳压集成器。接入220V家用照明电源,通过降压变压器,使电压降到适合的值,然后使用IN4007型号二极管,电容等设计整流滤波电路,然后通过使用型号LM7805三端稳压集成器,输出一个稳定直流电。
论证:由于设计要求通过变压,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。对于型号LM7805三端稳压集成器来说,输入电压为9V--20V,输出电压为固定值5,输出最大电流为1.5A;而型号LM317三端稳压集成器输入电压的要求范围比较大,输出电压为可调的,电压的范围1.25V-37V,输出电流的最大值与上面的相同,对于此设计来说LM317的选择性比较高,比较容易操作。
通过论证,最终确定选用方案一。
三、单元电路设计与参数计算
3.1 单元电路设计
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图
图3.1.1
变压器电路如图3.1.2
电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交
流电压u 2。电源变压器的效率为:
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所示:
小型变压器的效率
副边功率2P VA 10<
VA 30~10
VA 80~30
VA 200~80
效率η
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 。
由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值()V U U o I 3min =-,输入电压与输出电压差的最大值()V U U o I 40max =-,故LM317的输入电压范围为:
max min min max )()(o I o I o I o U U U U U U U -+≤≤-+ 即 V V U V V I 40339+≤≤+ V U V I 4312≤≤ V U U in 111
.112
1.1Im 2==≥
, 取 V U 122= 变压器副边电流: A I I o 8.0max 2=>,取A I 12=,
1
2P P =
η
因此,变压器副边输出功率: W U I P 12222=≥
由于变压器的效率7.0=η,所以变压器原边输入功率W P P 1.172
1=≥η,为留有
余地,选用功率为W 20的变压器。
3.2 对 LM317的认识
LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一,它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式,又具备输出电压可调的特点。此外,还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。LM317的特性: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LM317 1.25V 至 37V 连续可调
LM317的主要参数:
输出电压:1.25-37V DC ; 输出电流:5mA-1.5A ;
芯片内部具有过热、过流、短路保护电路; 最大输入-输出电压差:40V DC , 最小输入-输出电压差:3V DC ; 使用环境温度:-10-+85℃ 。 存储环境温度:-65-+150℃ 。 LM317引脚的识别与安装注意: LM317有三个管脚, 第一引脚,为电压调节脚; 第二引脚,为电压输出脚;
第三引脚,为电压输入脚
安装注意:
在接入电路之前,一定要分清引脚及其作用,避免 接错时损坏集成块。输出电压大于6V 的三端集成稳压器的输入、输出端需接保护二极管,可防止输入电压突然
降低时,输出电容对输出端放电引起三端集成稳压器的损坏;
②为确保输出电压的稳定性,应保证最小输入输出压差。如三端集成稳压器的最小压差约2V,一般使用时压差应保持在3V以上。同时又要注意最大输入输出压差范围不超出规定范围;
③使用时,要焊接牢固可靠。对要求加散热装置的,必须加装符合要求尺寸的散热装置;
LM317的实际应用简单分析:
图3.1.1
如图3.1.1所示,要解决LM317稳压器最小稳定工作电流的问题,可以通过设定R1和R2阻值的大小,而使LM317稳压器空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流,从而保证LM317稳压器在空载时能够稳定地工作。此时,只要保证Vo/(R1+R2)≥1.5mA,就可以保证LM317稳压器在空载时能够稳定地工作。上式中的1.5mA为LM317稳压器的最小稳定工作电流。当然,只要能保证LM317稳压器在空载时能够稳定地工作,Vo/(R1+R2)的值也可以设定为大于1.5mA的任意值。
经计算可知R1的最大取值为R1≈0.83KΩ(由于输出端比调节端的电位始终高1.25V,而有得保证输出至少有1.5mA的电流,1.25/1.5*1000可得,再加上调节端没有电流输出,所以R1与R2是串联的关系可得输出电压的公式)。又因为R2/R1的最大值为28.6。所以R2的最大取值为R2≈23.74KΩ。在使用LM317稳压器的输出电压计算