直流稳压电源的设计
二、设计任务及要求
1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求：
①输出电压可调：U o=+3V～+9V
②最大输出电流：I omax=800mA
③输出电压变化量：ΔU o≤15mV
④稳压系数：S V≤0.003
四、总体设计思路
1．直流稳压电源设计思路
（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，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。
（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。
（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。
（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。
2．直流稳压电源原理
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。
其中：
（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。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：U o1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压
器副边电流的有效值。）稳压电路可选集成三端稳压器电路。
总体原理电路见图4。
3．设计方法简介
（1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。
因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V~37V ，最大输出电流为1.5A 。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。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和lM337系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图4和图5.
图4管 脚图 图5典型电路
输出电压表达式为:
式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压REF V ，此电压加于给定电阻1R 两端，
将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器1RP ，电阻1R 常取值ΩΩ240~120，1RP 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。图中加入了二极管D ，用于防止输
图4 稳压电路原理图 (
)
2~5.121
I I o =
出端短路时10µF 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。
LM317其特性参数：
输出电压可调范围：1.2V ～37V
输出负载电流：1.5A
输入与输出工作压差ΔU=U i -U o ：3～40V
能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
（2）选择电源变压器
1）确定副边电压U 2:
根据性能指标要求：U omin =3V U omax =9V
又 ∵ U i -U omax ≥(U i -U o )min U i -U oin ≤(U i -U o )max
其中：（U i -U oin ）min =3V ，(U i -U o )max =40V
∴ 12V ≤U i ≤43V
此范围中可任选 ：U i =14V=U o1
根据 U o1=(1.1～1.2)U 2 可得变压的副边电压：V U U O 1215
.112≈=
2）确定变压器副边电流I 2
∵ I o1=I o
又副边电流I 2=(1.5～2)I O1 取I O =I Omax =800mA
则I 2=1.5＊0.8A=1.2A
3）选择变压器的功率
变压器的输出功率：Po>I 2U 2=14.4W
（3）选择整流电路中的二极管
∵ 变压器的副边电压U 2=12V
∴ 桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：
V U 1722≈ 桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：A I o 4.02
8.02== 查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压U BR =50V>17V
最大整流电流I F =1A>0.4A
（4）滤波电路中滤波电容的选择
滤波电容的大小可用式 求得。 i
o U t
I C ∆=
1）求ΔU i:
根据稳压电路的的稳压系数的定义：
设计要求ΔU o≤15mV ，S V≤0.003
U o=+3V～+9V U i=14V 代入上式，则可求得ΔU i
2）滤波电容C 设定I o=I omax=0.8A，t=0.01S 则可求得C。
电路中滤波电容承受的最高电压为V
U17
2
2
≈，所以所选电容器的耐压应大于17V。
因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。
六、测试要求
1．测试并记录电路中各环节的输出波形。
2．测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。
3．测量输出电阻R o。
4．测量稳压系数。
用改变输入交流电压的方法，模拟U i的变化，测出对应的输出直流电压的变化，则可算出稳压系数
S V.
用调压器使220V交流改变±10％。即ΔU i=44V）
5．用毫伏表可测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器观察、记录其波形。6．分析测量结果，并讨论提出改进意见。
i
i
o
o
V
U
U
U
U
S
∆
∆
=
