三端直流稳压电源的设计与制作.doc

1、题目：三端直流稳压电源的设计与制作摘要：本 文 介 绍 了 三 端 直 流 稳 压 电 源 的 工 作 原 理 ， 型 号 及 参 数 特 性 ， 整 个 电 路 由 电 压 、整 注 、 滤 波 、 稳 压 四 个 部 分 组 成 。 三 端 直 流 稳 压 电 源 具 有 全 体 积 小 。 重 星 轻 。 使 用方 便 和 工 作 可 靠 的 优 点 。 本 论 文 先 说 明 三 端 直 流 稳 城 压 电 源 可 妥 几 个 部 分 ， 和 各 部分 的 作 用 。 然 后 重 点 介 绍 三 端 直 流 稳 压 电 源 的 工 作 原 理 ， 其 应 用 。 最 后 说 明 了 主

2、 要电 路 中 主 要 参 数 的 计 算 发 以 及 实 际 结 果 的 调 试 。关建词稳压原理 取样电路 比较放大 调事整管 注要事项 目录前言第九页第一章 绪论第九页11 目的第九页12 内容及要求第九页第二章 电路设计要求第九页21 选择电路形式第九页22 串联型稳压电路的工作原理第九页23 三端固定输出集成稳压器第十页24 基本应用电路第十一页25 三端可调输出集成稳压器第十三页26 三端集成稳压电路第十四页第三章 注意事项第十四页31 要防止产生自激振荡第十四页32 要防止稳压器损坏第十四页33 在集成稳压输出端加装自激电容第十五页34 为减小输出电压汶波应加电容器第十五页35

3、注意电路的连接布局第十五页36 集成稳压器应采取散热措施第十五页37 应考虑输出电压是否可以调整第十五页结论第十五页致谢第十六页参考文献第十六页前言三 端 直 流 稳 压 是 电 子 设 备 中 的 衙 要 组 成 部 分 ， 用 来 将 交 流 电 网 电 压 为 稳 定 的 直流 电 压 ， 一 般 小 功 率 直 流 电 源 由 电 源 变 压 器 。 事 整 流 虑 波 电 路 和 稳 压 电 路 等 极 为 今 工 程 技 术 人 员 所 关 注 ， 它 以 体 积 小 重 量 轻 ， 使 用 方 便 和 工 作 可 靠 等 优 点 ， 应 用 越 来 越 广 泛 ， 是 名 种 电

4、 子 设 备 小 型 化 和 低 成 本 化 不 可 缺 小 的 一 种 直 流 稳压 方 式 ， 已 经 面 为 当 今 直 流 稳 压 电 源 的 主 流 。 随 着 电 子 信 息 产 生 的 迅 速 发 展 ， 其 范围 也 必 日 益 扩 大 ， 需 求 量 与 日 俱 增 。 目 前 三 端 直 流 稳 压 电 源 技 术 已 经 广 泛 应 用于 整 流 电 路 ， 滤 波 电 路 。 稳 压 器 、 开 关 电 源 维 修 人 员 都 明 白 ， 实 际 电 路 的 常 见 故 障 ，有 一 半 在 电 源 问 题 上 ， 所 以 三 端 直 流 稳 压 电 源 是 开 头 电

5、 源 的 重 要 组 成 部 分 ， 它 的 好与 坏 ： 实 现 三 端 直 流 稳 压 电 源 技 术 是 决 定 以 后 电 子 行 业 经 及 其 他 相 关 行 业 的 又 一 次突 飞 猛 进 有 着 很 要 的 作 用 。 通 过 三 端 直 流 稳 压 电 源 这 个 课 题 我 们 可 以 进 一 步 深 入 三端 直 流 稳 压 电 源 的 设 计 与 开 发 领 域 。 从 中 获 得 更 多 有 关 于 三 端 直 流 稳 压 电 源 技 术 的精 髓 ， 对 认 识 和 以 后 开 发 更 先 进 的 直 流 稳 压 电 源 提 供 了 一 个 非 常 好 的 基 础

6、 。 同 时 通过 这 个 课 题 的 设 计 与 研 究 ， 拓 宽 自 己 的 视 野 ， 了 解 三 端 直 流 稳 压 电 源 的 重 要 性 和 实用 性 。第一章 绪论11目的1熟悉集成三端直流稳压电源的型号及特性2熟悉集成三端稳压器的使用方法及外部元器件参数的选择。3掌握三端直流稳压电源的调整与测试方法4加深了对三端直流稳压电源的工作原理的理解12 内容和要求电路设计条件：（1）输入交流电压：220V10%，50HZ （2）输出直流电压：1.515V,连续可调 （3）输出直流电流:00.5A （4）电压调整率 Sv0.05%V(5)内阻: 0.1 (6)纹波电压峰值:5Mv第二章

7、 电路设计要求2.1 选择电路形式：画出原理电路图 线性集成稳压器中,由于三端式稳压器只有三个引出端子,具有应用时外接元件少,使用方便,性能稳定,价格低廉等优点,因而得到广泛应用.三端式稳压器有两 种,一种输出电压是可调的,称为可调输出三端稳压器,它们的组成及工作原理都相同,均采有串联型稳压电路.2.2 串联型稳压电路的工作原理.调整管比较放大器基准电压取样电路 RLUI图 1 串联型稳压电路的框图稳压原理：a 稳压管二端电压小的变化会引起电流大的变化，从而使电压的变化基本消耗在电阻上，以达到稳压电源基本不变b电源电压变化，负载不变 C负载变化电源电压不变 d限流电阻 R 的选择取样电路：采集

8、输出量的变化，基准电压，提供比较放大的基准。比较放大：将输出量的变化与基准电压进行比较放大后去控制调整管。调整管：对输出电压的变化进行调整。 V1L2345D?ZenrUEBIF-+0A&图二串联型稳压电路的原理图工作原理：当输入电压 Ui 增大（或负载电流 Io 减小）引起输出电压 VO 增加时，取样电压 VF 随之增大，UZ 与 UF 的差值减小，以 A 放大后使 调 整管的基极电压 UB1 减小，集电极 Ic1 减小，管压降 UCE 增大，输出电压 Vo 减小，从而使得稳压电路的输出电压上升趋势受到抑制，稳定了输出电压，同理，当输入电压 UI 减小或负载电流 IO 增大引起 UO 减小时

9、，电路将产生与上述相反的稳压过程，亦将维持输出电压基本不变。因此由原理图可得 UF=（R2/R1+R2+Rp）Uo由于 UFUz，所以稳压电路输出电压 Uo 等于 Uo= （R1+R2+Rp/ R2）U2由此可见通过调节电位器 Rp 的动端，即可调节输出电压 Uo 的大小。2.3 三端固定输出集成稳压器调整电路启动电路 基准电压 比较放大保护电路取样电路图 3 CW7800 信成稳压器内部电路组成框图启动电路是集成稳压器中的一个特殊环节，它的作用是在 UI 加入后，帮助稳压器快速建立输出电压 UO。调整电路进复合管构成，取样电路由内部电阻分压器构成，分压比为固定的，所以输出电压是固定的。稳压器

10、中没有比较完善的保护电路，主要用来保护调整管。它具有过流，过压和过热保护功能。当输出过流或短路时，过流保护电路动作以限制调整管电流的增加，当输入，输出压差较大，即调整管 CE 之间的压降超过一定值后，过压保护电路动作，自动降低调整管的电流，以限制调整 管的功耗，使 之处于安全工作区内，过热保护电路是集成稳压器独特的保护措施，当芯片温度较低时，过热保护电路不起作用，当芯片温度上升到最大允许值时，保护电路将迫使输出电路电流减小，从而可避免稳压器固过热而损坏。2.4 基本应用电路： VinoutGNDCW70.3UF12IRLO图 4 CW7800 基本应用电路由于输出电压决定于集成稳 压器，所以左

11、图的输出电压为 12V，最大输出电流为1.5A。为使 电路正常 工作，要求输入电压 UI 比输出电压 Uo 至少大 2.53V.输入端电容C1 用以抵消输入端较长接线电感效应.以防止自激振荡,还可抑制电源的高频肪冲干扰,一般取 0.11UF.输出端电容 C2 C3 用以改善负载的瞬态响应,消除电路的高频噪声,同时也具有消振作用,V 是保护二极管,用来防止在输入端短路时输出电容 C3 所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件. 8p图 5 提高输出电压的电路由上图可知,IQ 为稳压器的静态工作电流,一般为 5mA,最大可达 8mA.Vxx 为稳压器的标称输出电压,要求 I1=Uxx/R15IQ整个稳压

12、器的输出电压 Uo 由图可得:UO=Uxx+(I1+IQ)R2=Uxx+(Uxx/R1+IQ)R2=(1+R2/R1)Uxx+IQR2若忽略 IQ 的影响,则UO=(1+R2/R1)UxxB 输出正负电压的电路 Tr20UFC1.345p7VinoutGNDW98I+_图 6 正负同时输出的稳压电路C 恒流源电路 RL-Q=图 7 恒流源电路原理图图中 Rl 为输出负载电阻,电源输入电压 UI=10V,CW7805 为金属封装,输出电压 V23=5V,因此由左图可得向 RL 输出的电流 IO 为IO=(U23/R)+IQ式中,IQ 是稳压器的静态工作电流,由于它受 UI 及温度变化的影响,所以

13、只有当U23/RIQ 时 ,输出电流 IO 才比较稳定.因此可得 U23/R=5V/10=0.5A 显然比 IQ 大得多,故IO0.5A,受 IQ 的影响很小.2.5 三端可调输出集成稳压器.保UI0ADS图 8 CW117 集成稳压器内部框图基准电路有专门引出端子 AD,称为电压调整端,因所有放大器和偏置电路的静态工作点电流都流到稳压器的输出端,所以没有单独引出接地端,当输入电压在 240V 范围内变化时,电路均能正常工作,输出端与调整 端之间的电压等于基准电压 1.25V.基准电路的工作电流 IREF 很小约为 50uA,由一恒流特性很好的恒流源提供,所以它的大小不受供电压的影响,非常稳定

14、,可以看出,如果将调整端直接接地,在电路正常 工作时,输出电压就等于基准电压 1.25VoTr1ufC2F6RVinotGN753HZ图 9 固定式三端稳压器输出电路可调电路用固定式三端集成稳压电路 7805 设计连续可调 直流稳压的实际电路如图所示,图中R1取 220,R2 取 680,主要用来调整输出电压.输出电压 UOUxx(1+R2/R1),该电路可 在 512V 稳压范围内实现输出电压连续可调 .由该电路实践证明(1)R1 为固定阻值,改变电阻 R2 的阻值就可获得连续可调 的输出电压,输出电压 U0 近似等于 Uxx(1+R2/R1).(2)最高输出电压受稳压器最大输入电压及最小输

15、入输出压差的限制,该固定式三端集成稳压集成电路中由于稳压器电路的 7805 最大 输入电压电压为 35V,输入输出差要保持 2U 以上,因此该电路中由于稳压器的直流输入电压为+14V,所以该电路的输出最大值为+12V (3)实验证明,在稳压器的稳压范围内,其稳压精度可达0.03 2.6 三端集成稳压电路 Tr0.1UFC432ap56RVinoutGND78L+-保图 10 三端集成稳电路的基本形式a. 按图 1 连接电路,为防止负载电位器短路,56 电阻和 510 电位器的额定功率应大于 2W,检查无误接入 220V 电源,当要求输出纹波小时,滤波电容 C1 可取值大此.C3 是当负载电流突

16、变时为改善电源的动态特性而设的.取值约为 100470mF,C1 C3 均为电解电容,在结构上,它们是由两 个电容极板中间加绝缘介质卷绕而成的.因此,对电源中的高频分量电解电容均含有电感,而集成稳压器内部带有负反馈,在高频下通过C1 C3 的耦合,可能会使 稳压器的输出端产生有害振荡,C2 C4 正是为抑制这种振荡式消除电网端串入的高频干扰而设置的,通常 C2 C4 取值为 0.10.33mF.b. 调节 RL 使负载电流为 100mA,调节自耦调压器,使 7812 的输入电压(即整流输出),电压 UI 为 18V. 第三章 注要事项三端集成稳压器虽然应用电路简单，外围元件很少，但若使用不当，

17、同样会出现稳压器被击坏或稳压效果不良的 现象所以在使胳必须注意以下几个问题。3.1 要防止产生自激振荡三端集成稳压器内总电路言放大级数多，开环增益高。工作于闭环深度负反馈状态。若不采取适当补偿移相的措施。则在分布电容。电感的作用下，电路可能产生高频振荡，从而影响稳器的正常工作。3.2 要防止稳压器损坏虽然三端稳压器内部电路有过流，过热及调整管安全工作等保护功能，但在使用中应注意以下几具问题经防稳压器损坏a 防止输入端对地短路 b 防止输入端和输出端接反c 防止输入端滤波波电路断路 d 防止输出端与其他高压电路连接e 稳压器接地端不得开路3.3 在集成稳压器输出端加装自激电容万一输入端发生短路时

18、，该电路的放电电流将使稳压器内的调整管损坏。为防止这种现象的发生可在输出， 。输入端之间接一大电流二极管3.4 减小输出电压汶波应加电容器在使用可调式稳压器时为减小输出电压纹波，应在稳压器调整端与地之间接入一个10uF 电容器，3.5 注意电路连接布局 为了提高稳压性能，应注意电路的连接布局，一般稳压电路不能离滤波电路太远，另外，输入线输出线和地线就分开布设，采用较粗的导线且要焊牢。3.6 集成稳压器采取散热措施三端集成稳压器是一个功率器件，它的最大功耗取决于内部调整管的最大温度，因此，要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正常工作，就必须为集成稳压器，条取适当的散热措施，稳压器的散热能力越强，

19、它所承受的功率也就越大。37 应考虑输出电压是否可以调整选用三端集成稳压器时，首先要考虑的是输出电压是否要求可以调整。若不需调整输出电压，则可选用输出固定电压的稳压器。若要调整输出电压，则应选 用可调式稳压器，稳压器类型选定后，就要进行参数的选择，其中最重要的参数就是需要输出的最大电流值，这样大致便可确定出集成电路的型号。然后再审查一下所先稳压器的其它参数能否满足使用的要求。结论：通过三端直流稳压电源的设计报告，使我的对直流稳压电源有更深一步的了解和巩固，从大致上可以了解设计产品的方法，具有调试电子产品的技能和分析工作原理的技能。但是在三端直流稳压电路的设计过程当中，又有许多不足的地方，比如说对各种参数的计算不是那么准确，电压的稳定性不是那么好。这说明了还要加强学习，以便今后向更深层次发展。