模拟电子技术实训集成直流稳压电源设计

课题名称 集成直流稳压电源的设计 模拟电子技术课程设计任务书 姓名： XXX 班级： 指导老师：XXX 题 目：集成直流稳压电源的设计

课题的任务

1、 同时输出±15V电压、输出电流为2A。 2、 输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-3；输出内阻小于0.1Ω。 3、 加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。 1

设计要求

1、 电源变压器只做理论设计。 2、 合理选择集成稳压器及扩流三极管。 3、 保护电路拟采用限流型。 4、 完成全电路理论设计、绘制电路图，参数计算 。 5、 用四号图纸绘制原理图。 6、 撰写设计说明书，字数不得少于2500字。 7、 参考文献。

参考文献

电子技术基础 华成英等编

教研室主任： 目录 1 绪论 1.1 直流稳压电源概述............................................... 3 1.2 本设计研究的主要内容........................................... 4 2 总体设计

2.1 设计的目的和任务................................................4 2.2.1设计目的.................................................... 4 2.1.2 设计任务................................................... 4 2.2 设计原理及其方案图............................................. 4 2.2.1 设计原理................................................... 5 2.2.2 总体设计方案图及其参数计算................................. 8 3 单元电路设计 2

3.1 整流电路的设计.................................................10 3.1.1 单相桥式整流电路..........................................10 3.2 滤波电路的设计.................................................11 3.3 稳压电路的设计.................................................13 3.3.1 固定式三端稳压器...........................................13 3.3.2 可调式三端稳压器...........................................15 3.3.3 稳压器的主要性能指标及测试方法.............................16 4 电路安装与指标测试 4.1 安装整流滤波电路.............................................. 17 4.2 安装稳压电路部分.............................................. 17 4.3 总装及指标测试.................................................17

5 串联型开关稳压源

5.1 电路组成.......................................................17 5.2 工作原理.......................................................18 6 参考文献....................................................19

1 绪论 1.1 直流稳压电源概述 在电子电路及电子设备中，通常都需要电压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。常见的供电方式有两种，一种是采用干电池、蓄电池或其他形式如光电池等向电路供电，这种供电方式是用化学能或其他形式的能量转化为电能之后，向电路提供能量，其缺陷在于能量的使用要受实际条件（如电池的容量）的限制；另一种是利用电网向电路供电，这种供电方式是把电网的交流电经过降压、整流、滤波和稳压之后，转化为直流电向电路提供能量，其优势在于电网所提供的能量是源源不断的。小功率稳压电源的组成可以用图1. 1表示，它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。 3

图1.1 直流稳压电源结构图和稳压过程 电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。 当负载要求功率较大、效率高时，常采用开关稳压电源。 在电子设备中，所需的直流电能比较小，一般在千瓦以下，但要求电压的稳定性较高。通常对直流电源的要求是：输出电压稳定、纹波小、负载能力强等。直流电源的性能指标主要有如下几个参数： （1）输入电压Ui 。 电源所要求的（交流）输入电压，在我国一般是220V、50Hz 的交流电。 （2）额定输出电压U0 。电源输出的直流电压值，可变电源为某个范围值。 （3）最大输出电流IM 。电源在额定输出电压U0 ，所能提供的最大输出电流。有时也用最大输出功率PM 来表示。 （4）纹波系数S 。电源输出电压所含有的基波分量的峰值与输出直流电压之比，它反应了输出电压的稳定程度。 本设计主要讨论的是把电网电压的单相交流电转换为直流电源的方法、实现的电路及直流电源的性能指标。最后简单介绍开关型稳压电源的电路组成原理及分析方法。 1.2 本文研究的主要内容

通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

设计基本要求： 1、根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。 4

2、完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。 3、完成电路的安装、调试，使作品能达到预定的技术指标。 4、给出测试各项技术指标的方法（包括所使用的仪器），撰写测试报告及使用说明书。 2总体设计

2. 1 设计的目的和任务 2.1.1 设计目的 1、通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源； 2、掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 2.1.2 设计任务 <1>集成稳压电源的主要技术指标 （1）输出电压：±15V（最大输出电流2A）； 5~12V可调（最大输出电流2A）。 （2）稳压系数小于5×1‰，输出内阻小于0.1欧。 （3）纹波电压小于5mV。 （4）具有过流保护功能。 （5）具有输出电压指示功能。 <2> 设计要求 （1）根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。 （2）完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。 （3）完成电路的安装、调试，使作品能达到预期的技术指标。 （4）给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。

2. 2 设计原理及其方案图 2.2.1 设计原理 直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和基本应用电路如图2-1和图2-2所示。各部分电路的作用如下：

图2-1 直流稳压电源基本组成框图 5

图2-2 直流稳压电源基本应用电路 （1）电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui 。变压器副边与原边的功率比为 P2/P1=η 式中η为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表2-3所示。 表2-3 小型变压器的效率

通过上表可以算出变压器原边的功率P1 。 （2）整流滤波电路 整流电路将交流电压ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压UI 。 常用的整流滤波电路有全波整流电路、桥式整流电路、倍压整流滤波电路如图2-4（a）、（b）及（c）所示。

图2-4 几种常见整流滤波电路 各滤波电容C满足： RL1C = (3~5)T/2 6

式中T为输出交流信号周期；RL1 为整流滤波电路的等效负载电阻。 （3）三端集成稳压器 常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。 ① 固定式集成稳压器 正压系列：78××系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78××系列又分三个子系列，即78××、78M××和78L××。其差别只在输出电流和外形，78××输出电流为1.5A，78M××输出电流为0.5A，78L××输出电流为0.1A。 负压系列：79××系列与78××系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。 78××系列和79××系列的典型电路如图2-5（a）、（b）、（c）所示。

图2-5 固定三端稳压器的典型应用 ② 可调式三端集成稳压器 正压系列：W317系列稳压块能在输出电压为1.25V~37V的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内也有过流、过热和安全工作区保护。最大输出电路为1.5A。 其典型如图2-6所示，其中电阻R1 与电位器RP组成电压输出调节电器，输出电压U0的表达式为： U0≈ 1.25（1+RP/R1）

式中，R1一般取值为（120~240欧），输出端与调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V），所以流经电阻 R1的泄放电流为5~10mA。 负压系列：W337系列，与W317系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。