单相可控直流稳压电源设计单相可控直流稳压电源设计 学    号： 班    级 姓    名： 前言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须 在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级 计算机各部分都能获得持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电 路...

  单相可控直流稳压电源设计 学    号： 班    级 姓    名： 前言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须 在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级 计算机各部分都能获得持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电 路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类非常之多的电子设备。 由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就能提供持续稳定、满足负载要求的电能，而 且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。另外，很多电子爱 好者初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作没有办法进行，学习就无从谈起。 直流稳压电源简介 直流稳压电源又称直流稳压器。它供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。 前者

  示输入电压的变化对输出电压的影响。纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；后者表示输入电压或负载急剧变化时，电压回到正常值所需时间。直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。前者由变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压(或电流)。 技术指标 直流稳压电源的技术指标可大致分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。 特性指标 1输出电压范围 符合直流稳压电源工作条件情况下，能战场工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入－输出电压差所

  ，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。 2温度稳定性 集成直流稳压电源的温度稳定性是以在所规定的直流稳压电源工作时候的温度Ti最大变化范围内（Tmin≤Ti≤Tmax）直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。温度稳定性公式见图2－2－3。 3最大输入电压 是保证直流稳压电源安全工作的最大输入电压。 4最大输出电流 是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流。 电路基本结构 1降压电路 本电路使用的降压电路是单相交流变压器，选用电压和功率依照后级电路的设计需求而定。变压器电路原理图及其波形变换如图1 所示，变压器的功能是交流电压变换部分，作用将电网电压变为所需的交流电压，即将直流电源和交流电网隔离。 图1  变压器及其波形变换 变压器工作原理电路示意框图如图2 所示。 图2  变压器工作原理电路示意框图 2 整流电路 整流电路的最大的作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的直流电，但是这种直流电的幅值变化很大。它主要是通过二极管的截止和导通来实现的，其电路原理图及其波形变换如图3所示。常见的整流电路主要有全波整流电路、桥式整流电路、倍压整流电路，而本设计选取单相桥式整流电路实现设计中的整流功能。 图3  整流电路原理图及其波形变换图 3滤波电路 尽管整流后的电压为直流电压，但波动较大，仍然不能直接作为电源使用，还需进一步滤波，将其中的交流成份滤掉。在小功率整流滤波电路中，电容滤波是最常用的一种。电容在电路中有储能的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放开来，使负载电压比较平滑，效果较好。而且本电路后级是稳压电路，因此能使用电容滤波电路进行简单滤波。 4稳压电路 因为要求输出电压可调，所以最终选择三端可调式集成稳压器。LM317系列三端集成稳压器，其输出电压调节范围可达1.25～37 V，输出电流可达1.5 A，内部带有过载保护电路，具有稳压精度高、工作可靠等特点。其输出电压的调节原理如图15所示。 图4 输出电压的调节原理图 由于LM317的2、3脚之间的电压U 为一稳定的基准电压(1.25V)，故有： 式中，1.25V是集成稳压器输出端与调整端之间的固定参考电压U ；R 取值120～240 （此值保证稳压器在空载时也能正常工作），调节Rp可改变输出电压的大小（Rp取值视R 和输出电压的大小而确定）。 元件电路设定 1.根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器 选可调式三端稳压器LM317，其特性参数Vo=1.25V-37V，Iomax=1.5A，最小输入、输出压差(V -V ) =3V，最大输入、输出压差(V -V ) =40V. 由计算得V ≈1.25(1+R /R )，取R =200 ，则R = ，故取Rp为5K 的精密线.选电源变压器 输入电压V 的范围为：Vomax+(V -V )min≤V ≤Vomin+(V -V )max 24V+3V≤V ≤1.25V+40V 27V≤V ≤41.25V 副边电压V ≥V /1.1=27/1.1V，取V =27V，副边电流I

  Iomax=0.3A，取I =0.5A，则变压器副边输出功率P ≥I V =13.5W. 变压器的效率η=0.6，则原边输入功率P1≥P2/η=22.5W，为留有余地，选功率为30W的电源变压器。 3.选整流二极管及滤波电容 整流二极管耐压V ＞V = V ，I ＞IOmax =0.3A 为了焊接便利，选择整流桥KBP307(1000V 6.0A)作为整流部分。 滤波电容: 为了留有余地，取2200uF/50V 作滤波电容。 4.保护管VD1 ,VD2 集成稳压器如果离滤波电容C1较远,应在靠近LM317输入端接0.1 旁路电容C2，接在调整端和地之间的电容C3用来旁路电位器两端的纹波电压。当C3容量为10 时,纹波抑制比可提高20dB,减小到原来的十分之一。另一方面,由于C3的接入,一旦输入或输出端发生短路,C3中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器,故在R 两端并接二极管VD2. 在没有容性负载的情况下,稳压器可以稳定地工作,但当输出端有500-5000pF的容性负载时,易发生自激。为抑制自激,在输出端接一只25 的铝电解电容C4,它还可以发送电源的瞬态响应。但当输入端发生短路时,C4中储存的电荷将对稳压器输出端放电,放电电流可能损坏稳压器，故在稳压器两端并接保护二极管VD2. VD1和VD2 都选用IN4007：额定电流1A，最大反向电压100V. 5.改进

  由于该电路的输出电压的调整完全依赖电电位器R2的改变，因此R2的改变范围较大，这样在输出电压的调整过程中，容易调过头或调不足，要准确地实现1.25～24V宽范围的电压任一电压有些调整挺麻烦，必须反复调整，只依赖R2是很难的，如果将电位器R2用一个电位器R2 和电阻R档串联实现，通过一个开关实现电阻R档的改变从而改变输出电压的范围，并在所选择的输出电压范围内通过改变电位器R2 的阻值得到所需要的准确的直流电压输出，电路如图6所示。 图6  改进电路图 6.电路主要测试数据 1、变压器次级输出： ; 2、整流输出： ; 3、Rp阻值变化时，测电路的输出电压 Rp(K ) Vo（V） Rp理论值(K ) 误差 0.0 1.22 0.0 0.0 0.62 5.0 0.6 3.33% 1.43 10.0 1.4 0.21% 2.19 15.0 2.2 0.45% 3.05 20.0 3.0 1.67% 4.46 22.1 5.0 10.8%         由以上数据分析可见，本次设计基本满足各项要求指标，说明设计合理，制作正确。 总结 经过这次的课程设计我收获了很多，也学习到了很多有关专业方面的知识！通过个人预先设计的电路，然后再参考一些

  籍上的电路并经过修改和创造，设计成了最终符合标准要求的电路原理图，并进一步了解和学习了整个电路的每个部分的具体工作原理，达到了理想的要求，最后我用Multisim软件对电路图进行了部分仿真，经过对前面部分电路的仿真我掌握了仿真的具体

  ，总的来说我对仿真的结果是比较满意。 在电路设计过程中，我了解了稳压直流电源的组成部分和各部分的具体的作用，并且通过专研和实际的调试、测试，掌握了各级输出级的电压值的具体测量方法和误差分析。学会了电路各部分元件参数的计算和确定，以及通过对实验参数指标的要求和各部分电路各个元件之间的关系来准确的确定具体的电路和元件的实际参数。通过对电路的理论分析从而在某些特定的程度上大致分析所得的试验结果做多元化的分析和确定正确与否，也通过实际的操作和对各元件的实际参数与理论值之间的差别了解了各影响因素对电路和试验结果的影响。以及采取怎样的措施来有效的减小以致消除外界不稳定因素对试验参数的影响，从而使测量的结果尽量准确，尽量与理论值之间的差别缩小到最小。 虽然在这次的实验设计和参数的确定以及试验结果的测试的过程中也遇到了一些困难和迷惑，但是通过查阅相关的资料和书籍，并且跟同学互相探讨和研究，基本上解决了所遇到的问题。然而由于对专业相关知识具备的不足，在设计的时间上由于与复习考试的时间有些冲突，所以在设计电路过程中难免会存在一定的差错，而且由于自己目前对很多电子器件的实际性能和型号的了解不多，会在选择器件的时候选不到最适合的器件使电路工作在最佳状态，所以实验结果可能与理论值相差较大，但是经过调试已尽量使实验结果与理论值间的差值减小到最小，进而达到了设计的基本要求。

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