集成直流稳压电源设计

1、模拟电路课程设计报告班级：组员：2015年1月5号目 录一、设计目的二、设计任务及要求三、设计原理四、滤波电路五、稳压电路六、模拟仿真一设计目的（1）掌握稳压电源的设计与调试方法。（2）熟悉三端可调式集成稳压管LM317的特点和使用方法。（3）掌握集成稳压管电源的工作原理二设计任务及要求1.设计任务设计一个输出电压可调的直流稳压电源2.设计要求（1）输出直流电压 U0=39V（2）输出电流Iomax=800mA（3）纹波电压的有效值 U0=5mV（4）稳压系数Su=3×10-3三、设计原理原理图如下：图（1） 整流电路采用的是单相桥式整流电路，它是由四只二极管组成，其构成原则就是保证

2、在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的，就要在u2的正、负半周内正确引导流向负载电流。设压器副边两端分别为A和B，则A为“+”、B为“-”时应有电流流出。A为“-”、B为“+”时应有电流流入A点；相反A为“+”、B为“-”时应有电流流入B点，A为“-”、B为“+”时应有电流流出B点；因而A和B点应分别接两只二极管的阴极和阳极，以引导电流；如图2所示。图（2） 当U2为正半周期时，电流由A点流出，经D1、RL、D3流入B点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器的副边电压，即UO= U2, D2和D4管承受的反向电压为-U2。当U2为负半周时，电流由B点流入

3、，经D2、RL、D4流入A点，负载电阻上的电压等于-U2，即UO=-U2，D1、D3承受的反向电压为U2。 这样，由于D1、D3和D2、D4两对二极管交替导通，使得负载电阻RL上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压为UO=|2U2sint |。图3为单相桥式整流电路各部分的电压电流波形。 图（3）四、滤波电路 滤波原理：当变压器副边电压U2 处于正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1、D3导通，电流一路经负载电阻RL，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压Uc与U2相等，见图5中曲线段。当U2上升到峰值以后开始下

4、降，电容通过负载电阻RL，其电压Uc也开始下降，趋势与U2基本相同，见图5中曲线bc段。但是由于电容按指数规律放电，所以当U2下降到一定数值以后，Uc的下降速度小于U2的下降速度，使Uc大于U2从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后电容C继续通过RL放电，Uc按指数规律缓慢下降，见图5中曲线cd段。 当U2的负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降，下降到一定值时D2、D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律缓慢下降；放电到一定值时D1、D3变为导通，重复上述过程五、稳压电路 虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变

5、换成较为平换的直流电压，但是，一方面由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应波动；另一方面，由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生变化，于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。例如负载电阻减小，则负载电流增大，内阻上的电流也就随之增大，其压降必然增大，输出电压平均值必将相应减小。因此整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得稳定性较好的直流电压，必然采取稳压措施。对于然和稳压电路都应从两个方面考虑其稳定性，一是设电网电压波动，研究其输出电压是否稳定；二是设负载变化，研究其输出

6、电压是否稳定。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系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2V37V，最大输出电流为Iomax为1.5V。在集成稳压器电路内部，含有各种保护电路，如过流保护、短路保护、调整管安全工作区保护、芯片过热保护电路等，使集成稳压器在出现不正常情况时不至于损坏。而且因为串联型稳压电路的调整管是其核心器件，它流过的电流吉斯与负载电流，且电网电压波动或输出电压调节时管压降将产生相应的变化，所以这些保护电路都与调整管机密相关。集成稳压器具

7、有安全可靠、性能优良、不易损坏、使用方便的优点。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，图4是LM317的典型应用电路图。图（4）输出电压表达式为：Uo=1.25(1+R2/R1)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VREF,此电压驾驭给定电阻RL两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器R2， R2一般使用精密电位器，与其并联的电容器C2可进一步减小输出电压纹波。图中加入了二极管V1、V2，用于防止输出端短路时10F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

8、.2V27V输出负载电流：1.5A输入与输出工作差U=U1- Uo:340V能满足设计要求，故选用LM317组成稳压电路 总体的原理图如下图所示：图（5）六、模拟仿真设计的直流稳压电源原理图 设计方案采用的的是multisim 10.0版本进行的仿真操作，设计的原理图如图所示 图（6）输出电压的仿真调试 电位器RP1滑到最小时，Uo=3.005V，仿真图如图所示:图（7）电位器滑到58%时，即RP=1160𝛺，Uo=9.142V，仿真图如图所示:图（8） 由于市场上没有1158𝛺的电位器出售，课题设计方案中采用2K𝛺的电位器代替，最大输出电压可达到13.523V，设计符合要求，输出电压连续可调。  仿真测试电路如下图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流Io要小于最大输出电流Iomax，取Io=0.7A，可算出,𝑅-𝐿.-.=12LR,工作时LR上消耗的功率为。故在仿真调试时LR取额定功率为10W，阻值为W20𝛺的电位器。  测试时，先将RL=20𝛺,交流输入电压为220V，用万用表测量的电压指示Uo。然后慢慢调小LR，直到Uo的值下降5%。此时流经LR的电流就是ma