可调直流稳压电源

电子技术应用与产品制作张伟敏2011.2.16（实验一）可调直流稳压电源的设计第一讲可调直流稳压电源(方案一)一、实验目的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。二、设计任务要求1、主要技术指标（1）输出电压在1.5V-12V范围内连续可调，输出电流最大可达1A;（2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于3%，输出电阻小于。2、设计要求（1）合理选择变压器、集成稳压器、整流桥及二极管型号；（2）结合技术指标要求，计算部分电阻值并合理选择电阻及电容；（3）完成电路理论设计、绘制电路图、自制印刷板并进行安装调试；（4）每班分3大组，5-6人一小组。1.0三、基本原理1、电路框图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路2、电路原理图12J1IN12J2OUTT1220V/15V1234D0C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220...3、工作原理（1）电源变压器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。外形图符号...................☆变压器部分参数介绍a）电压比初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即:b）效率在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。c）额定电压指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。2211UNKUN21100%PPd）额定功率额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。e）调整率变压器的调整率=（空载电压-满载电压）/满载电压。一般10W以下变压器的调整率在20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如3W的变压器的调整率为28%，使用功率为1.5W。桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。（2）整流电路滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。（3）滤波电路（4）稳压电路稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。目前已能大量生产各种型号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小，可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活，价格低廉，被广泛应用于仪器，仪表及其它各种电子设备中，特别是三端集成稳压器。三端集成稳压器固定式三端稳压器可调式三端稳压器正压系列：78XX系列等负压系列：79XX系列等正压系列：W317系列等负压系列：W337系列等四、元器件选择1、输出电压调整C310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R1240RP12.2KRP2220'oI'2RLR''oIoU''''''''1212''''2121.2511()()()(1)ooooooRooUUUUIRIRRRIURRRURR2、确定R2’值由设计性能知''2max112(1)ooRUUR'max2'11ooURUR'max21'12(1)(1)20017201.25ooURRU即：R2'Rp1Rp21500220选：即：(粗调)(细调)11.5pRk2220pR(1.512)oUV3、R1的选定(180Ω~250Ω)1)LM317稳定工作要求的最小电流为：Iomin〞=1.5mA~5mA（安全）2)证明3)R1取值过小会使LM317的电流分流过多,导致IL下降，所以R1的下限取为180Ω。'31max''min1.25()102505ooURI4、LM317性能LM317是美国国家半导体公司的三端可调整稳压器集成电路。（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。5、整流桥由于整流电路通常为桥式整流电路，故一些公司将4个整流二极管封装在一起，这种组件通常称为整流桥（BridgeRectifier）或者整流全桥（简称全桥）。1234D1BRIDGE1AC1V+2AC3V-4D2BRIDGE2....整流桥选用型号：平均电流为2A（2W10，2W06等）。注：在选取元件时，若没有全桥，也可用4个整流二极管连接代替。.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220..6、电容的选取C1：滤波，C1=1200µF；C2：抑制自激振荡，C2=(0.1～0.3)µF/63V；C3：滤波，用以减小输出电压的波纹电压(即输出电压中的交变电压分量)。C3=10uF/16V；C4：滤波作用，使Uo中的波动减小;C4=100µF/16V。7、二极管及电位器的选取.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220..D1：选用1N4001或1N4007。作用：无D1时，C3上的电压UC3U1时,C3的放电回路是：C3→R1→D2→C2→C3，即在R1上将建立一个下正上负的电压UR1’，在LM317的公共端产生一个反向倒灌电流I反使其损坏。接入D1后，使UR1’=UD≈0.7V,I反↓→保护LM317。D2：选用1N4001或1N4007。作用：无D2，当LM317输入端元件短路时，出现UIUO,则会产生一个由其输出端经LM317流入输入端的反向泄放电流。这个电流将可能损坏LM317。接入D2后，D2提供一个泄放电流的通路(D2正偏),从而保护了LM317。RP1：1.5KΩ，1/8W粗调。RP2：220Ω，1/8W细调。五、元器件清单元件型号/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R1200Ω,1/8W1电位器Rp11.5KΩ,1/8W1电位器Rp2220Ω,1/8W1电解电容C310uF/16V1电解电容C4100uF/16V1二极管IN4001orIN40072电源开关K1单刀双掷（拨子开关）1印制板-1六、实训要求实训从第三周（专科）、第六周（本科）开始，其中：绘制电路原理图及PCB印制板图（4学时）；制作印制板（4学时）；安装及测试（4学时）。专科班实训每周8学时；本科班实训每周4学时