可调直流稳压电源设计

1、 可调直流稳压电源设计 第 I页可调直流稳压电源摘 要直流稳压电源一般由整流变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。 直流稳压电源一般由直流电源变压器 T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用： （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=，式中 是变压器的效率。 （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。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压 U0。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 （3）三端集成稳压器

2、：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。常用可调式正压集成稳压器有 CW317（LM317）系列，LM317 作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317 系列稳压块的型号很多：例如 LM317HVH、W317L 等。电子爱好者经常用 317 稳压块制作输出电压可变的稳压电源。 稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo1.25（1R2/R1） 。仅仅从公式本身看，R1、R2 的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和 R2 的阻值是不能随意设定的。 关键字: 变压器 整流 滤波 稳压 桥式整流 稳压块 二极管 可调直流稳压电源

3、设计 第 II页目 录1 绪论.11.1课题描述.11.2基本工作原理及框图.12 LM317 相关芯片.13 主要电路设计的电路图及原理.33.1变压电路.33.2整流电路.33.3滤波电路.43.4稳压电路.54 总体电路设计以及元器件清单.54.1总体电路设计.54.2元器件清单.65 产品制作.75.1 制作电路板.75.2 焊接.86 调试.86.1 功能测试.86.2 调试中出现的问题及解决方法.9总 结.10致 谢.11参考文献.12可调直流稳压电源设计 第1页1 绪论1.1 课题描述本次课程设计是为了完成简易直流稳压电源的组装和调试，复习巩固所学知识。更加熟练的运用知识。培养运

4、用仪器仪表的能力及焊接，安装，连线，测试的能力，培养实践能力，排除故障的能力。加深对电子类器件的熟悉程度。为以后工作打下基础。 具体目的如下： 通过可调直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：（1）选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压源；（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 1.2 基本工作原理及框图如图 1 所示为简易直流稳压电路的结构框图，一般直流电源由如下部分组成: 变压器可以将输入的交流电压从 220V 降低到 12V。 整流电路的作用是将工频交流电转换为脉动直流电。 滤波电路的作用是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳

5、压电路的作用是对整流后的直流电压进一步进行稳定。如果要求不高，可以省略。流程图如图 1 所示。图 1 基本工作原理框图2LM317 相关芯片LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。电源变压器整流电路滤波电路稳压电路可调直流稳压电源设计 第2页（1）输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A，典型线性调整率0.01%，典型负载调整率 0.1%，80dB 纹波抑制比，输入输出电压差2V。 （2）使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 （3）内置有多种保护电路，如过载保护，输出短路保护，过流、过热保

6、护，调整管安全工作区保护。（4）通常不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米） 。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。（5）另有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM317 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 1 LM317 引脚排列图如图 2 所示。图 2 LM317 引脚排列图引脚功能：LM317 有三个管脚，第一引脚，为电压调节脚；可调直流稳压电源设计 第3

7、页第二引脚，为电压输出脚；第三引脚，为电压输入脚。3主要电路设计的电路图及原理3.1 变压电路城市电网提供的一般为 220V（或 380V）/50HZ 的正弦交流电，电源变压器的作用是将电网交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。2 变压电路图如图 3 所示。图 3 变压电路图3.2 整流电路单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路3 桥式整流电路图如图 4 所示。可调直流稳压电源设

8、计 第4页图 4 桥式整流电路图3.3 滤波电路经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。 可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载 并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。滤波电路图如图 5 所示。图 5 滤波电路图可调直流稳压电源设计 第5页3.4 稳压电路稳压电路可以选择二极管稳压电路、串联调整管稳压电路和集成三端稳压。目前市场上广泛应用的是三端稳压集成电路。为此选择 LM317 集成电路。LM371 集成电路原理图如图 6 所示。图 6 LM317 集成电路原理图4总体电

9、路设计以及元器件清单4.1 总体电路设计将上述各单元电路连接起来就会得到整体电路原理图。整体电路原理图如图 7 所示。可调直流稳压电源设计 第6页图 7 整体电路原理图4.2 元器件清单元器件清单如表 1 所示。表 1 元器件清单列表元件型号/规格数量变压器220/15V， 15W1整流桥2A1电解电容 C11000uF/25V1三端可调稳压器LM3171涤纶电容 C20.1uF/63V1金属膜电阻 R1200,1/8W1电位器 Rp11.5K,1/8W1电位器 Rp2220,1/8W1电解电容 C310uF/16V1电解电容 C4100uF/16V1二极管IN4001 or IN40072电

10、源开关 K1单刀双掷（拨子开关）1印制板-1可调直流稳压电源设计 第7页5 产品制作5.1 制作电路板使用 Protel99SE 软件制作 PCB 图，并打印制作出整体电路布线板。电路板 PCB图如图 8 所示。图 8 电路板 PCB 图可调直流稳压电源设计 第8页5.2 焊接 通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法，内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且不能有悬空。同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊

11、接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有利于在调试过程中检查电路。元器件焊接图如图9 所示。图 9 元器件焊接图可调直流稳压电源设计 第9页6调试6.1 功能测试为电路通上电源，通过测试，其功能符合设计要求。测试过程图如图 10 所示。图 10 测试过程图6.2 调试中出现的问题及解决方法（1） 电路没有输出电压 在完成电路的焊接进入调试阶段后发现电路没有输出电压。因此着手对电路进行检查，首先检查元器件是否有焊接错误，后又检查电路各个元器件管脚接错均未发现问题，由此判断可能是因为出现

12、了虚焊，遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍，此时电路有输出。 （2） 输出电压不可调 在调试时发现输出电压稳定在一个数值无法调整，经过线路检查，发现是变阻器的引脚线路有问题，通过改正焊接后电路能正常工作。可调直流稳压电源设计 第10页总 结从接到课题到完成测试，准备了相当长的时间，从开始的选题到搜集资料，然后再进行仿真，整个过程给人的体会就是难。第一次如此大规模的查找材料，第一次自己设计制作这么一个产品，也是颇有成就的。从中也学到了不少的东西，很多都是书上所没有的，相信这次的课程设计，对毕业设计甚至是以后的工作，都将产生重大的影响。这才真正做到了理论与实践相结合，发挥出我们电子专业的长处。针对课设

13、题目八路抢答器，一开始还没有头绪，不会运用所学知识进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所提供的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证试验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的经验。同时也使自己认识到，拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。焊接必须精益求精，一丝不苟，一点的差错都可能导致实验结果错误，因此必须准确无误还要工整，这样才能在调试中能比较轻松进行，也是整个电路可看性更好。调试工作是个精细

14、工作。在调试过程中，有些问题是芯片本身损坏引起的，也有些是因为焊接问题引起的等因此排查过程需要特别有耐心，通过对芯片功能的检验，对焊点的检查最后检查出问题所在。当最后解决问题时，电路的正确是非常振奋，也很有成就感和满足感。可调直流稳压电源设计 第11页致 谢本次关于可调直流稳压电源的设计是在肜瑶老师的精心指导下才得以顺利完成，经过本次课程设计把我大学两年年来所学的理论知识转化为实际应用，既锻炼了我的综合能力，又使理论知识得以加强和神话，激发了创新意识。感谢我的老师给予我很大的关心和支持，一直激励着我去努力做好本次毕业设计并且给了我系统的思路和方法。老师精湛的专业知识、耐心的工作态度和真诚的待人风格给我留下了非常深刻的印象，对我以后的工作和生活将产生积极的影响。老师给予了我相当大的帮助，真挚的向导师说声谢谢。 同时也要感谢帮助过我的所有同学，特别是在我的设计遇到困难的时候，他们在精神上和行动上，都给予我很大的支持，鼓励我不要泄气，勇敢的面对困难，使我终于突破了设计的难点，顺利完成了此次课程设