模电直流稳压源

1、机电工程学院模拟电子课程设计报告（论文） 题目： 1.25v-15v可控直流稳压源的设计与仿真设 计 题 目 可控直流稳压源的设计与仿真 所学专业名称 自动化 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2015年12月10日到2015年12月16日机电工程学院模拟电子技术课程设计任 务 书设计（论文）名称： 1.25v-15v可控直流稳压源的设计与仿真 专业： 自动化 学生姓名 指导教师： 下达时间：2015年12月10日 一、课程设计任务：1.运用模拟电子技术的理论知识设计一种电压可调的直流稳压电源，输出电压范围1.25V15V之间可调，输出电流可达1.5A。2.测出设计电路的输出电阻

2、；3.测出设计电路的稳压系数，并将稳压系数减到最小；4.学习电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真试验对设计的电路进行性能分析。二、课程设计的基本要求：1. 能够实现设计任务的基本功能；2. 至少设计两种可调电源的实例，并论证方案；3. 要求依据要求运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案，并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求4000字以上。目录一、设计任务与要求21.1设计任务21.2设计要求2二、总体方案设计32.1 直流稳压电源的基本原理32.2 直流稳压电源的种类及选用3三、单元电路设计与参数计算5四、总原理图及元器件清单6五、安装与调试（或者仿真与

3、调试）7六、性能测试与分析86.1整流滤波电路86.1.1 整流电路86.1.2滤波电路96.2 稳压电路10七、结论与心得10八、参考文献10 课程设计题目一、设计任务与要求 1.1设计任务运用模拟电子技术的理论知识设计一种电压可调的直流稳压电源，输出电压范围1.25V15V之间可调，输出电流可达1.5A。1.2设计要求1. 具体参数要求：输入电压：220V；输出电压：1.25- 15V可调直流电压；输出电流：最大电流为1.5A；保护电路：过流保护、短路保护。2. 能够实现设计任务的基本功能。3. 依据要求运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案，至少设计两种电源的实例，

4、并论证方案。4.学习电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真试验对设计的电路进行性能分析。二、总体方案设计2.1 直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成，图2-1为直流稳压电源基本原理框图。 图2.1 基本原理框图基本原理： 1.电源变压器：电源变压器的作用是将220V的交流电压变换为可以提供整流滤波电路所需的电压。 2.整流电路：利用单向导电元件二极管，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

5、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。2.2 直流稳压电源的种类及选用直流稳定电源一般可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型： 1.化学类稳压电源 我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、锂离子电池均属于这一类，它们都各有自己的优缺点 近年来，又产生了智能电池。在充电电池材料技术方面，美国研发人员发现锰的一种碘化物，用这种碘化物可以制造出价廉、体积小、放电时间长，多次充电后仍然保持性能良好的环保型充电电池。 2.线性稳压电源 线性稳压电源有一个特点就是它的功率

6、器件调整管工作在线性区，通过调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。 优点：稳定、纹波小、可靠、容易做成多路、输出连续可调的成品。 缺点：体积大、质量大、效率相对较低。3.开关型直流稳压电源 开关型直流稳压电源是一种和线性稳压截然不同的稳压电源，按起开关作用的振荡电路组成形式分有自激开关式和他激开关式；按起稳压控制作用的脉冲占空比形式分有脉宽调制式和频率调制式。它的调整管不是工作在线性区，而是饱和区及截止区即开关状态，这是和线性稳压源最大的区别。开关电源因此而得名。 优点：小巧，质量小，稳定性能好。 

7、;缺点：相对于线性电源来说，电路相对复杂，成本较高，纹波电压输出大。下面就介绍几种开关电源： （1）AC/DC 电源 该类电源也称一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供AC/DC 变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压。 （2）通信电源 通信电源其实质上就是AC/DC变换器式电源，只是它一般以直流48V或24V供电，并用后备电池作DC供电的备份，将DC的供电电压变换成电路的工作电压，一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种，以后者可靠性最高。 （3）电台电源 电台电源输入AC220V

8、/110V，输出DC13.8V,功率由所供电台功率而定。为防止AC电网断电影响电台工作,而需要有电池组作为备份,所以此类电源除输出一个13.8V直流电压外,还具有对电池充电自动转换的功能。 （4）模块电源 随着科学技术的飞速发展，对电源可靠性、容量/体积比的要求越来越高，模块电源越来越显示出其优越性。它工作频率高、体积小、可靠性高，便于安装和组合扩容，所以越来越被广泛采用。目前，目前国内虽有相应模块生产，但因生产工艺未能赶上国际水平，故障率较高。  模块电源目前虽然成本较高，但从产品的漫长应用周期的整体成本来看，特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商

9、誉损失来看，选用该电源模块还是合算的。 （5）特种电源 高电压小电流电源、大电流电源、400Hz输入的AC/DC电源等，可归于此类，可根据特殊需要选用。三、单元电路设计与参数计算（一）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器选可调式三端稳压器LM317，其特性参数Vo=1.25V-37V，Iomax=1.5A，最小输入、输出压差(V-V)=3V，最大输入、输出压差(V-V)=40V.由计算得V1.25(1+R/R)，取R=200，则R=，故取Rp为5K的精密线绕可调电位器。 （二）选电源变压器输入电压V的范围为：Vomax+(V-V)minVVomin+(V-V)max

10、 24V+3VV1.25V+40V 27VV41.25V副边电压VV/1.1=27/1.1V，取V=27V，副边电流I>Iomax=0.3A，取I=0.5A，则变压器副边输出功率PIV=13.5W.变压器的效率=0.6，则原边输入功率P1P2/=22.5W，为留有余地，选功率为30W的电源变压器。 （三）选整流二极管及滤波电容整流二极管耐压VV=V，IIOmax =0.3A 为了焊接便利，选择整流桥KBP307(1000V 6.0A)作为整流部分。滤波电容: 为了留有余地，取2200uF/50V 作滤波电容。 （四）保护管VD1 ,VD2集成稳压器如果离滤波电容C1较远,应在靠近LM31

11、7输入端接0.1旁路电容C2，接在调整端和地之间的电容C3用来旁路电位器两端的纹波电压。当C3容量为10时,纹波抑制比可提高20dB,减小到原来的十分之一。另一方面,由于C3的接入,一旦输入或输出端发生短路,C3中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器,故在R两端并接二极管VD2.在没有容性负载的情况下,稳压器可以稳定地工作,但当输出端有500-5000pF的容性负载时,容易发生自激。为抑制自激,在输出端接一只25的铝电解电容C4,它还可以发送电源的瞬态响应。但当输入端发生短路时,C4中储存的电荷将对稳压器输出端放电,放电电流可能损坏稳压器，故在稳压器两端并接保护二极管VD

12、2.VD1和VD2 都选用IN4007：额定电流1A，最大反向电压100V.四、总原理图及元器件清单1总原理图2元件清单元件序号型号主要参数数量电压源 V1220V 50Hz1变压器Power 10 to 130w1桥式整流KBP3071000V 6A1电容 C1 C2 C3 C4 2.2mF 100nF 10uF 25uF各1电阻R12001二极管VD1 VD21N40071A 100V2三端稳压器ICLM317Vo=1.25V-37V Iomax=1.5A1滑动电阻器RpKey-A5k1五、安装与调试（或者仿真与调试）按图所示安装集成稳压电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压£，

13、调节Rw，若输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正 确判断出二极管的极性后，然后安装整流滤波电路。 安装时要注意，二极管和电解电容 的极性不要接反。经检查无误后，才将电源变压器 与整流滤波电路连接，通电后，用示波器或万用表 检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为负，（其中：D5、D6为IN4001型二极管， 则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路就会损坏集成稳压器。因此确定UI的 极性为正后，断开电源，按图所示 将整流滤波电路与稳压电路连接起来。 

14、然后接通电源，调节RW的值，若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行 各项指标的测试。图5-1稳压电路图5-2整流滤波电路六、性能测试与分析 6.1整流滤波电路 整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有单相半波整流滤波、全波整流滤波、桥式整流滤波等。 各滤波电容C满足RLC（35）T/2，其中T为输入交流信号的周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。图6-1整流滤波电路图6.1.1 整流电路 整流电路（rectifying c

15、ircuit）把交流电转换为直流电的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它的广泛应用是在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。1970年以后，多用硅整流二极管和晶闸管组成主电路。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离是变压器的主要作用。图6-2整流电路图6.1.2滤波电路 滤波电路的作用是滤去整流输出电压中的交流分量，一般由电抗元件组成的滤波电路，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电

16、感组成而成的各种复式滤波电路。     由于电抗元件在电路中具有储能功能，并联的电容器C在电源输出的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压变化幅度小，即电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L,当电源流过的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流变化小，即电感L也有平波作用。 滤波电路形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面）和电感输入式（电感器L接在最前面）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时，仅用一电感器与负载串联）。图6-3滤波电路图6.2 稳压电路 稳压电路根据调整原件类型可分为电子管稳压电路3、三极管稳压电路4、可控硅稳压电路5、集成稳压电路等。图64稳压电路图七、结论与心得课程设计是我们大学学习过程中一个十分重要的环节。课程设计成为我们毕业的一个前奏。这对于我们来说意义非常重大。是锻炼我们运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是培养应用型专门人才的要求。 经过近一个周的选题研究，从选题和资料、分析设计步骤、制作电路图、仿真