1、模拟电子技术课程设计报告题目名称： 直流稳压电源电路设计 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 成 绩： 1目 录1 课程设计任务和要求 22 方案设计 23 单元电路设计与参数计算 4 4 总原理图及元器件清单 9 5 安装与调试 116 性能测试与分析 12 7 结论与心得 14 8 参考文献 142课程设计题目：直流稳压电源电路设计一、 课程设计任务和要求:1） 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（12V）。2） 输出可调直流电压，范围：1.515V；3） 输出电流:IOm1500mA；（要有电流扩展功能）4） 稳压系数 Sr0.05；具有过流保护功能。二、 方案
2、设计：稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图 1 所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图 2 所示。 图 1 稳压电源的组成框图图二 整流与稳压过程波形图电网供电电压交流 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。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）。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。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。3方案一、单相半波整流电路半波
3、单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图 3、图 4 所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为：S= = 1.57，直流成分小， = 0.45 ，变压器利用率低。222 2 2 0 22 2图 3 单相半波整流电路图 4 单相半波整流电路电压输出波形图方案二、单相全波整流电路使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压=0.9 ，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。0 2方案三、单相桥式整流电路单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了
4、全波整流电路，它将 的负半周也利用起来，2所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其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一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。所以综合三种方案的优缺点决定用方案三。4三、单元电路设计与参数计算整流电路采用单相桥式整流电路，电路如图 5 所示，图 5 单相桥式整流电路当 0 时，电流由+流出，经 、 、 流入-，即 、 导通， 、 截止；当 0 时，电2 1 2 1 2 3 4 2流由-流出，经 、 、 流入+，即
5、、 导通， 、 截止。电路的输出波形如图 6 所示。3 4 3 4 1 2图 6 单相桥式整流电路输出波形5在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即： = 路中的每只二极管承 受 的 最 大 反 向 电 压 为 2 ( 是变压器副边1201电 22电压有效值)。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： =(1.11.2) ，直流输出电流： = （ 是变压器副边电流的有效值），稳压电0
6、1 2 01 2（ 1.52） 2路可选集成三端稳压器电路。12V 直流稳压电源电路总体原理电路图如图 7 所示，可调式直流稳压电源电路总体原理电路图如图8 所示，电流扩展直流稳压电源电路总体原理电路图如图 9 所示：图 7 12V 直 流 稳 压 电 源6图 8 可调式直流稳压电图 9 电流可拓展直流稳压电源电路1.选集成稳压器，确定电路形式(1)、在12V 直流稳压电源电路实验中的稳压电路，采用固定式三端稳压器，主要使用了集成块 78 系列及 79 系列。78系列输出为正电压，输出电流可达 1A，如 7812 的输出电流为 5mA1A，它的输出电压为 12V。和 78系列对应的有 79系列
7、，它输出为负电压，如 7912 表示输出电压为12V 和输出电流为 5mA1A。故称之为三端式稳压器。典型应用电路图如图 10 所示。 图 10 应用电路图(2)、在可调式直流稳压电源电路中要求输出电压可调，所以选可调式三端稳压器 LM317，其特性参数=+1.2V +37V， =1.5A，最小输入、输出压差 3V，最大输入、输出压差0 0 （ 0） =40V，能满足设计要求，故选用 LM317 组成的稳压电路。稳压器内部含有过流、过热保护（ 0） 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。电路系列的引脚功能相同
8、，典型电路如图 12 所示.。 与 组成1 1电压输出调节电路，输出电压 (1+ 式中 1.25 是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参01.2511)考电压 VREF，此电压加于给定电阻 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ，电阻 常1 1 1取值 120240，取 =240，则 =48， k,故取 为 5k 的精密线绕可调电位1 1 1=2.64 17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，用于防止输出端短路时10F 大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。图 12(3)、在电流扩展中用大功率三极管 TIP41C 和 LM7812 稳压器，TIP
9、41C 三极管为 NPN 管，主要参数为：最大工作电压 100V，最大工作电流 6A，最大耗散功率 65W。设三端稳压器的最大输出电流为 ，则晶体0管的最大基极电流 = - ，因而负载电流的最大值为 =（1+）（ - ），故其负载采用0 0大功率的电阻，取 =3.9，为 10W 的电阻。图中二极管用于消除 对输出电压的影响。 2.选择电源变压器电源变压器的作用是将电网 220V 的交流电压 变换成整流滤波电路所需要的交流电压 ，通常根据1 2变压器副边输出的功率 来选用变压器。变压器副边与原边的功率比为： =，式中， 为变压器的效212率。一般小型变压器的效率如表 1 所示。功率 2 10 1
10、030 3080 80200功率 0.6 0.7 0.8 0.85由 LM317 输入电压与输出电压最小压差： =3V，最大压差为： 40V,（ -0） （ 0） =可得到 LM317 的输入电压范围为:+ +0(-0) 0(-0)15V+3V 1.5V+40V18V 41.5V8副边电压 = V，取 =17V，副边电流 1.5A，取 =1A,通过电流扩展可达到2 1.1181.1 2 2 0 21.5A，则变压器副边输出功率 =25.5W。 由表 1 可得到变压器的效率 =0.7，则原边输入功率2 2 22 =36.43W。为留有余地，选功率为 50W 的电源变压器。1 23选整流二极管及滤
11、波电容(1)、在12V 直流稳压电源电路设计中整流二极管 D 选 1N4007 即可，其极限参数为1000V ， =1A，满足 。滤波电容容量较大，一般采用电解电容器，选用 3300F/50V 22即可。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。(2)、在可调式直流稳压电源电路及电流扩展直流稳压电源电路中整流二极管 D 选 1N4007，其极限参数为1000V ， =1A。满足 ， = 的条件。滤波电容 C 可由纹波电压和稳压系数来确定， 22 0滤波电路的电路图如图 14(a)所示，其输出电压波形如图 14(b)、(c)所示，将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。已知， =15V， =18V，取 =9mV, =0.0050.05,符合要求，则稳压器的输入电压0 0 的变化量：=00 =2.2滤波电容: C= = =3636 0 电容的耐压应大于 =24V。故取 2 只 3300F/50V 的电容相并联。22（a） （b） 9（c）图 14 滤波电路及其输出波形四、总原理图及元器件清单1可调式直流稳压电源总原理图如图 15 所示，12V 直流稳压电源总原理图如图 16所示，电流扩展直流稳压电源电路总原理图如图 17 所示：图 15 可调式直流稳压电源总原理图
