可调直流稳压电源的课程设计.doc

课程设计报告

课程名称： 模拟电子课程设计

报告题目： 可调直流稳压电源的设计
学生姓名：
所在学院： 信息科学与工程学院
专业班级： 电信本1401
学生学号：
指导教师： 曹铁军

2015年 12月28日

目 录
1. 设计目的
2. 总结技术要求和技术要点
3. 工作内容及时间进度安排
⑴ 电路图设计
⑵ 电路安装、调试
4. 课程设计成果
⑴ 设计题目
⑵ 主要指标和要求
⑶ 方案选择
⑷ 电路工作原理
5. 摘要
6. 总原理图及元器件清单
7. 结论与心得
8、参考文献
9、教师评语及设计成绩

课程设计任务书
报告题目
可调直流稳压电源的设计
完成时间
5天
学生姓名
李典余
刘星
陈婷婷
专业班级
电信本1401
指导教师
曹铁军
职称
讲师
设计目的
1）掌握集成直流稳压电源的设计方法；
2）焊接电路板，实现设计指标；
3）掌握可调的直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法；

总体设计要求和技术要点
一、设计要求
利用集成稳压器设计一小功率直流稳压电源。主要技术指标如下：
输出电压能同时提供正、负电压；
输出幅度连续可调；
输出电流；
纹波电压的有效值；
稳压系数；
电压调整率；
电流调整率；
输入电压（有效值）。
二、技术要点
1）设计方案
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、和稳压电路四个部分组成，如下页图

2）电源变压器
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：。
3）整流和滤波电路
在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压 u2变换成脉动的直流电压 u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压 u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。
4）集成稳压器
直流稳压电源的核心是稳压电路，对小功率直流稳压电源大都采用线性集成三
端稳压器。按题目要求，应设计为可调式三端集成稳压器。
工作内容及时间进度安排
一、预设计阶段(第17周星期一）:
包括教师授课、方案论证、设计计算和完成预设计（1天）。
二、安装调试阶段（第17周星期一至第18周星期三）:
包括组装电路、调试和检测,完成实际电路（7天）。
三、总结报告阶段（第18周星期四至第18周星期五）:
包括总结设计工作,写出设计说明书和最后的考核（2天）。
1．电路图设计
（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。
（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。
（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图：连接各模块电路。
2．电路安装、调试
（1）按照电路图焊接。
（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。
（3）重点测试稳压电路的稳压系数。
（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。
课程设计成果
一、课程设计作品
同时完成两部分电路设计与制作，实现其设计内容和功能，布局美观、布线工整，电路运行稳定、可靠。
二、
1、设计题目：可调直流稳压电源的设计
2、主要指标和要求：输出电压可调：Uo=+3V～+12V；最大输出电流：Iomax=800mA；输出电压变化量：ΔUo≤15mV；稳压系数：SV≤0.003
3、方案选择：由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）组成 由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，LM317是可调电压稳压芯片，7805，7809，7812，7905则属于CW78**,CW79**系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定。
4、电路工作原理：
三端稳压集成电路LM317是三端稳压集成电路，它具有输出电压可变、内藏保护功能、体积小、性价比高、工作稳定可靠等特点。采用的电路模式如图所示，调节可变电阻R2的阻值，便可从LM317的输出端获得可变的输出电压。从图中的电路中可以看出，LM317的输出电压（也就是稳压电源的输出电压）为两个电压之和。即A、B两点之间的电压也就是加在R2上的电压，而实际上是两路电流之和，一路是经R1流向R2的电流，其大小为。因为恒定电压1．25V，Rl是一个固定电阻，所以是一个恒定的电流。另一路是LM317调整端流出的电流，由于型号不同（例如LM317T、LM317HVH、LM317LD等)，生产厂家不同，其的值各不相同。即使同一厂家，同一批次的LM317，其调整端流出的电流也各不相同。尽管这祥．但总的来说的电流但是有一定规律的，即的
平均值是50 左右，最大值一般不超过100 。而且在LM317稳定工作时， 的值基本上是一个恒定的值。当由于某种原因引起 变化相对较大时，LM317就不能稳定地工作。总而言之， 是 、 两路恒定电流之和． 是由两路恒定电流 、 流经R2产生的，调节R2的阻值即可调节LM317的输出电压 ( 是恒定电压与之和)。既
然和IR1对调节输出电压都起到了一定的作用，并且是由R1提供的，的大小也没有任何限制．是否可以使R1的阻值趋于无穷大，使的电流值趋向于无穷小？如果可以这样做的话，就可以去掉R1，只用可变电阻R2就可以调节LM317的输出电压。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。稳压电源的输出电压可用下式计算，＝1.25（1＋ R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先LM317稳压块的输出电压变化范围是＝1.25——37V（高输出电压的 LM317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1.25——45V），所以R2/R1的比值范围只能是0——28.6V。其次是LM317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于 LM317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当LM317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，LM317稳压块就不能正常工作。当LM317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，LM317稳压块就可以输出稳定的直流电压。要解决LM317稳压块最小稳定工作电流的问题，可以通过设定R1和R2阻值的大小，而使LM317稳压块空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流，从而保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作。此时，只要保证/（R1＋R2）≥1.5mA，就可以保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作。上式中的 1.5mA为LM317稳压块的最小稳定工作电流。当然，只要能保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作， /（R1＋R2）的值也可以设定为大于 1.5mA的任意值。 经计算可知R1的最大取值为R1≈0.83K。又因为R2/R1的最大值为28.6。所以R2的最大取值为 R2≈23.74K。在使用LM317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时，必须保证R1≥0.83K，R2≤23.74K两个不等式同时成立，才能保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作。当然在LM317稳压块的输出端并联泄流电阻R也可以为LM317稳压块提供最小稳定工作电流。但是，由于并联的泄流电阻不能随输出电压的变化而变化，如果要保证LM317稳压块在输出电压为1.25V时，其输出电流大于其最小稳定工作电流，则在LM317稳压块的输出电压为37V时，流过泄流电阻的电流就太大了，这样不仅浪费了电能，而且增加了LM317稳压块的负担，不是一种妥当的办法。

5、摘 要
通过这次设计实践。我学会了直流稳压电源的基本设计方法，对直流稳压电源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对直流稳压电源的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的方案应用到实践中的时候，问题出现了，不是不能测试，就是测试的结果和要求的结果不相符合。经过解决一个个测试中出现的问题，我们对直流稳压电源的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。加深了我们对理论与实践联系的理解，促进了我们运用知识解决具体问题的综合应用能力，特别是对直流稳压电源的应用、理解上升到了更深的一个层次。
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6、总原理图及元器件清单
一、材料清单
元件类型
型号
主要参数
单组数量
电源变压器

2*15V/45W(带（带中心抽头）
1个
电源插头

1个
桥堆

RS407
1个
二极管
1N4001

2个
电解电容

330uF/25V
2个
10uF
2个
1uF
2个
独石电容

0．01uF
2个
电阻
固定电阻
200Ω
2个
电位器
2KΩ
2个
24Ω/8w
2个
三端稳压器
CW317

1片
CW337

1片
保险丝

1A
2个
散热片

1片
焊锡丝

若干
其它电阻、电容、导线

若干
松香

1个
万能板
17cm*22cm

1块

二、工具及检测仪器
1.焊接工具1套。
2.常用检测仪器1套。如直流稳压电源、万用表、示波器、信号发生器等。
7. 结论与心得
现实意义：随着科技的发展，电气、电子设备已经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。对电源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。本设计主要用串联型稳压电路设计直流稳压电源，通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等各项指标。
小组成员分工：
李典余：主要负责连接电路
刘星：焊接与完成报告
陈婷婷：焊接与完成报告
8、参考文献
<<电子线路基础>>,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社。
<<电子技术基础>>,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。
<<电子线路设计>>,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.

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教师评语及设计成绩
教师评语：

课程设计成绩：

指导教师： （签名）
日期： 年 月 日