0-15V直流稳压电源设计

1《电子电路》课程设计报告课题名称：0-15V直流稳压电源设计专业:班级:姓名及学号:2目录摘要………………………………………………………3一、设计目的....................................................................4二、总体设计思路............................................................42.1直流稳压电.................................................................42.1.1.................................................................................42.1.2采用三端可调集成稳压器电路的方案...................5三、电路方案及其计算过程............................................53.1整流电路模块..............................................................53.2滤波电路模块.............................................................53.3稳压电路模块.............................................................63.4补偿电路模块..............................................................73.5计算过程......................................................................83.6设计电路原理图..........................................................10四、软件的仿真与调试....................................................114.1无负载电压的MULTISIM仿真与调试...................114.2有负载电压的MULTISIM仿真与调试...................124.3调节负载，电流为1.5A时输出电压的Multisim仿真与调试…………………………………………………………12五、实物图……………………………………………….13六、课程设计心得体会....................................................133摘要本文设计的是量程为在0~15V可调的直流稳压电源，输出最大电流为1.5A。并且采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0V起连续可调，该稳压电源具有性能稳定.结构简单.电压、电流指标精度高.调节方便等优点·。关键词：整流，稳压，可调，补偿电压。4一．设计目的设计任务与要求1、用集成芯片制作一个0～15V的直流电源。2、输出最大电流为1.5A。二．总体设计思路2.1直流稳压电源设计思路2.1.1直流可变稳压电源一般由整流变压器，整流电路，滤波器，稳压环节和计数显示电路组成如下图a所示。（1）首先将交流电源电压变为符合整流需要的电压。（2）将交流电压变换为单向脉冲电压，直流脉动电压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分，滤波电路一般有电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。（3）稳压电路就是在交流电源电压波动或负载变动时使直流输出电压稳定。（4）在稳压电路中加入补偿电压实现可以从0v开始调节。2.1.2采用三端可调集成稳压器电路的方案。它采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围5宽，此稳压器的基准电压是1.25V，而要求电压从0V起连续可调，因此需要设计电压补偿电路才可实现输出如图b所示。三．电路方案及其计算过程3.1整流电路模块该模块主要利用二极管的单向导电性组成整流电路，将交流电压变换为单方向脉动电压。实现方法主要是单相桥式整流：单相桥式整流电路如图3（a）。由图可见，U2正半周D1、D4导通，D3、D2截止，在负电阻R上形成上正下负的脉动电压；而在U2负半周时，D2、D3导通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下负的脉动电压。如果忽略二极管内阻，有Uo≈U2。桥式整流电路波形如图3（b）所示。正负半周均有电流流过负载，而且电路的方向是一致的，因而输出电压的直流成分提高，脉动成分降低。单相桥式整流电路主要参数：输出直流电压O(AV)U,，二极管正向平均电流ID(AV),二极管最大反向峰值电压URM。桥式整流电路解决了单相整流电路存在的缺点，用一次级圈的变压器，达到了全波整流的目的。63.2滤波电路模块该模块实现降低输出电压的脉动成分，尽量保留直流成分的功能。利用电容和电感的滤波作用达到降低交流保留直流成分的目的。7如图4所示为单相桥式整流电容滤波电路。利用电容的储能特性，使波形平滑，提高直流分量，减小输出波纹，其输出波形如图4（b）所示。电容滤波有以下特点：①加入滤波电容后，输出电压的直流成分提高，脉动成分减小。②电容滤波放电时间常数（L=RC）越大，放电过程越慢，输出直流电压越高，纹波越小，效果越好。为了获得较好的滤波效果，一般选择电容值满足LRC(3～5)/2T，此时，输出电压的平均值=1.2O2UU。③电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而减小，所以电容滤波适合于负载电流变化不大的场合。3.3稳压电路模板在设计中，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：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。稳压电路原理电路见图78图73.4补偿电压模板在设计当中采用三端可调集成稳压器电路。它采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围宽，此稳压器的基准电压是1.25V，而要求电压从0V起连续可调，因此需要设计电压补偿电路才可实现输，337系列稳压器输出为可调的负电压，可调范围为2.5V~36V，最大输出电流为1.5A，因此，可以用LM337组成一个负电压补偿电路。补偿电路原理电路如图所示：93.5计算过程（1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。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系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为2.5V~36V，最大输出电流为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，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。输出电压表达式为：)1(25.1)1(121232RRRRUUo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，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，一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。输出电压可调范围：1.25V～37V输出负载电流：1A。能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。（2）选择电源变压器1）确定副边电压U2:根据性能指标要求：Uomin=3VUomax=15V又∵Ui-Uomax≥10(Ui-Uo)minUi-Uoin≤(Ui-Uo)max其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V∴12V≤Ui≤43V此范围中可任选：Ui=14V=Uo1根据Uo1=(1.1～1.2)U2可得变压的副边电压:2）确定变压器副边电流I2:∵Io1=Io又副边电流I2=(1.5～2)IO1取IO=IOmax=800mA则I2=1.5*0.8A=1.2A(3)选择整流电路中的二极管查手册选整流二极管IN4007，其参数为：反向击穿电压UBR=50V17V最大整流电流IF=1A0.4A(4)滤波电路中滤波电容的选择滤波电容的大小可用下式求得。1）求ΔUi:根据稳压电路的的稳压系数的定义：设计要求ΔUo≤15mVUo=+6V～+9VUi=15V代入上式，则可求得ΔUi最大整流电流IF=1A0.4A2）滤波电容C设定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S则可求得C。（5）补偿电路1.25v是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，但由于计算中存在的微小误差使得不能用-1.25v，所以使用-2v与电阻串联再用稳压二极管，这样使得电压能与集成稳压块电压相抵消才，从而使得电压能从0v开始调节。3.6设计电路原理图11四、软件的真与试4.1无负载时的Multisim仿真与调试124.2有负载时电压的Multisim仿真与调试4.3调节负载，电流为1.5A时输出电压的Multisim仿真与调试13五、实物图14六、课程设计心得体会通过此次课程设计，使我们更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！我认为，在这次实训中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其15它能力上也都有了提高。更重要的是，在实训中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾此次课程设计，我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。实训过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。