1、课程设计说明书 第 1 页可调直流稳压电源设计摘 要本设计利用模拟电路，以变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器 LMP317 来设计直流稳压电源；直流稳压电源是一种简单、安全、运用非常广泛小型电源。本次设计把重点放在电路的设计和制作上。本次设计由于电路比较简单，故在很多参考书上都能找到相似的。实验目的是通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。关键词：整流二极管，LM317，稳压电源，课程设计说明书 第 2 页一 设计任务书1.集成稳压电源的主要技术指标（1）同时输出 电压、输
2、出电流为 2A。1.5V（2）输出纹波电压小于 ，稳压系数小于 ；输出内阻小于 0.1。m3510（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过 2A。1.设计要求（1）电源变压器只做理论设计。课程设计说明书 第 3 页（2）合理选择集成稳压器及扩流二极管。（3）保护电路拟采用限流型。二 基本原理1 电路框架图 1课程设计说明书 第 4 页2 电路原理图123J1IN12J2OUTR134D1D2D3D4D5D6C11000UF C4100UFC310UFVIN3 GND1VOUT 2V1LM317C20.01UFRP15K373 21. .4 123图 23 整流滤波电路整流电路：利用单向导电性的
3、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。滤波电路：利用储能元件电容器 C 两端的电压不能突变的性质，把电容 C 与整流电路的负载 RL 并联（或串联），就可以将整流电路输出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。课程设计说明书 第 5 页123J1IND1D2D3D4C11000UF C20.01UF3. .4 12图 3电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压 U2 的正半周内，二极管 D1、D3 导通，D2、D4 截止，在负载 RL 上得到上
4、正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3 截止，D2、D4 导通，流过负载 RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕阻和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。滤波电路利用电阻抗元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波 6。电容器的特点就是：对直流电表现出的阻抗极大，相当于不通。对交流电，频率越高阻抗越小。利用电容器的这个特点，我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来，所以叫“滤波”。经过滤波，交流成分都经过电容器回到电源去了，电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。利用同样的原理，我们可以通过电容器筛选出交流信号，
5、把直流成分去掉。电容器 C 对直流开路，对交流阻抗小，所以 C 应该并联在负载两端。经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。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。当 U2 为正半周并且数值大于电容两端电压 UC 时，二极管 D1 和 D3 管导通，D2 和 D4 管截止，电流一路流经课程设计说明书 第 6 页负载电阻 RL，另一路对电容 C 充电。当 UCU2，D1 和 D3 管反向偏置而截止，电容通过负载电阻 RL 放
6、电，UC 按指数规律缓慢下降。当 U2 为负半周幅值变化到恰好大于 UC时，D2 和 D4 因加正向电压变为导通状态，U2 再次对 C 充电，UC 上升到 U2 的峰值后又开始下降；下降到一定数值时 D2 和 D4 变为截止，C 对 RL 放电，UC 按指数规律下降；放电到一定数值时 D1 和 D3 变为导通，重复上述过程。电容 C 愈大，负载电阻 RL 愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。4 稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化。因此，。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。本设计采用可调正
7、压系列：W317 系列稳压块能在输出电压为 1.25V37V 的范围内连续可调,外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内也有过流、过热和安全工作区保护。最大输出电流为 1.5A。其典型电路如下所示。其中电阻与电位器 RP 组成电压输出调节电器，输出电压的表达式为：式中， 一般取值为（ ），输出端与调整压差为11.25oRpU稳压器的基准电压（典型值为 1.25V），所以流经电阻的泄放电流为 510mA。 D6：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
8、坏 LM317。接入 D6 后，D6 提供一个泄放电流的通路(D2 正偏 ), 从而保护了 LM317。课程设计说明书 第 7 页R134D6C310UFVIN3 GND1VOUT 2V1LM317C20.01UFRP15K3 34 12图 4三 元器件介绍及选择1 特殊元器件介绍1.1 LM317 三端稳压器LM317 是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。lm317 是可调节 3 端正电压稳压器，在输出电压范围 1.2 伏到 37 伏时能够提供超过 1.5 安的电
9、流，此稳压器非常易于使用。特性:可调整输出电压低到 1.2V。课程设计说明书 第 8 页保证 1.5A 输出电流。典型线性调整率 0.01%。典型负载调整率 0.1%。80dB 纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。电压范围 LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调主要参数输出电压：1.25-37V DC；输出电流：5mA-1.5A ；芯片内部具有过热、过流、短路保护电路；最大输入-输出电压差： 40V DC，最小输入-输出电压差： 3V DC；使用环境温度：-10-+85 。存储环境温度：-65-+150 。内部结构图课程设计说明
10、书 第 9 页图 52 元器件选择2.1 输出电压Uo=Uo+URp1=(R1+PR1)Uo=(1+RP1/R1)Uo (Uo=1.25)2.2 确定 RP1,R1Uomax=12=(1+RP1/R1)Uo所以 RP1=(Uomax/Uo-1）R1=(12/1.25-1)*200=1720在考虑到实验室元器件的库存问题，最后选择 RP1=5K。课程设计说明书 第 10 页123J1IN12J2OUTR1240D1D2D3D4D5D6C11000UF C4100UFC310UFVIN3 GND1VOUT 2V1LM317C20.01UFRP15K73 21.图 6 2.3 R1 的选定（180-
11、250）LM317 稳定工作的最小电流为：Iomin=1.5mAR1max=1.25/5*1000=250R1 取值过小会使 LM317 的分流过多，导致 IL下降，所以 R1 取 240.2.4 电容选择C1：滤波，C1=1200 F；C2：抑制自激振荡，C2=(0.10.3)F/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；课程设计说明书 第 11 页C4：滤波作用，使 Uo 中的波动减小;C4=100F/16V。3 元件清单型号/规格 数量变压器 220/15V， 15W1电解电容 C1 1000uF/25 1三端可调稳压器LM
12、317 1电容 C2 0.1uF/63V 1电位器 Rp1 5k 1电容 C3 10uF/16V 1电容 C4 100uF/16V 1二极管 IN4001 or IN40076课程设计说明书 第 12 页印制板 1 1四 安装调试1 PCB 板2 出现问题及解决课程设计说明书 第 13 页总 结通过本次设计，让我从中学到了不少新知识，本设计利用直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为 NE555 提供工作电压；完成由 NE555 定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。对于楼道触摸延时开关的设计，我们应该抓住其本质，主要包括直流稳压电源
13、经过整流、滤波、稳压为 NE555 提供工作电压；完成由 NE555 定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通断来实现对白炽灯的控制。自身的创新设计能力及动手能力得到了提高，为以后的设计供作打下了坚实基础。课程设计说明书 第 14 页致 谢从拿到设计题目到设计整稿，从理论到实践，学习到了很多新的知识，也成长了好多，在此要特别感谢导师蔡艳艳的指导与帮忙，在导师的指导下才能够产生了不错的设计思路，在设计过程中，遇到不少问题，都能够得到导师的指点，让设计工作得以顺利进行，同时也要感谢同学与室友的帮助，及时帮我解惑，以及排除障碍等，让我在这次设计过程中增长知识，
14、学会成长。课程设计说明书 第 15 页参考文献1廖先芸.电子技术实践与训练M.北京高等教育出版社,2005.7.课程设计说明书 第 16 页2沈任元，吴勇.常用电子元器件简明手册M.机械工业出版社 2003.7.3肖景和.数字集成电路应用精粹M.北京人民邮电出版社,2002.4.4陈有卿.555 时基集成电路原理与应用M.机械工业出版社,2006.5王卫平，陈栗宋.电子产品制造工艺.高等教育出版社M, 2004.6周良权，傅恩锡，期世馨.模拟电子技术基础第二版M.高等教育出版社,2000.7朱定华，陈林，吴建新.电子电路测试与实验M.清华大学出版社,2002.8臧春华.电子线路设计与应用M.高等教育出版社,2004.9 2004.7.9肖景和.数字集成电路应用精粹M.北京人民邮电出版社,2002.4.
