唐海林串联型连续可调直流稳压正电源.doc

唐海林串联型连续可调直流稳压正电源

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钦 州 学 院
模拟电子技术课程设计报告

串联型连续可调直流稳压正电源的设计

院 系 物理与电子工程学院
专 业 自动化(工业）
学 生 班 级 2010级2班
姓 名 唐海林
指导教师单位 钦州学院
指导教师姓名 黄宜军

目 录
一·摘要 3
二·设计任务以及要求 4
三·实验原理 4
四·实验组成部分 5
变压电路 5
整流电路 5
滤波电路 5
稳压电路 6
五·元器件清单及主要元件内部结构 8
六·设计电路图 10
七·电路调试以及出现的问题 13
八·结论心得 14
九·参考文献 15

摘要

随着生活的各式各样,我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝大多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对电源的性能和参数要求也不同.
目前,各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑,对于电源性能要求不是很高的场合,可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。
本次设计的题目为串联型连续可调直流稳压正电源：先是家用电源经过变压器得到一个大约十五伏的电压U1,然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加三个电容C进行滤波,滤波后再通过LM317（具体参数参照手册)输出一个正电压,在LM317的输出端加一个电阻R2，调整端加一个固定电阻R3和一电位器R4，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。因为电源需要限流和过流保护,那么就需要在输出端—调整端、输入端—输出端加一个二极管（IN4007）以保护电路。经过一系列的分析、准备、设计、焊接、调试…除了在布局与焊接美观方面之外，设计的电路基本符合设计要求。

二．设计任务及要求
1.输出直流电压在9—12V可调；
调节范围为9～12V；
文波小于0。5％；
误差不能超过2%;
电路板有一定抗振能力。
本实验有四部分组成：
变压部分,整流部分,滤波部分和稳压部分。主要器件有LM317一个、桥堆一个、电阻四个（50欧电阻一个、2k电位器一个、1欧电阻一个、33欧电阻一个、240欧电阻一个）、电容（470uf两个，0.1uf、10uf、1uf各一个）、稳压管一个、三极管一个，导线若干.
三．实验原理：
家用交流电源先经过变压器得到一个副边电压U1，然后U1经过桥式整流和滤波电路得到UI，UI再经过一个来自比较的放大电路进行限流保护电路，把U2通过限流保护电路和一个基准电压电路及取样电路来输出一个稳压电压
整流电路中利用二极管的单向导电性将电源变压器副边交流电压变换成脉动的直流电压，整流电路有半波整流电路和全波整流电路之分。
滤波电路将整流电路输出的单向脉动电压中的交流成分滤掉，输出表较平滑的直流电压UI。
采样电路由电阻R2、R3、电位器R4组成,R4滑动端的点位变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端.放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变.取样电压U2与Uz比较放大，放大电路的输出电压与U2同相。当UI升高或Io减小二导致输出电压Uo升高，则U2升高，从而使放大电路的输出电位(即调整管的基极电位）降低；输出电压Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo保持基本不变。

四．实验组成部分
1 变压电路；
本电路使用降压电路的单相交流变压器。变压器的功能是交流电压交换部分，将电网电压变为所需电压，即将直流电流和电网电压隔离.由U1/U2=N1/N2=1/N。

2， 整流部分
是将经变压后的交流通过整流变成单向的直流电,但这种电的幅值
变化很大。他是通过二极管的单向导通来实现的.我们用桥式整流电路来实现整流部分功能。
整流后的输出电压值V0=0.9*V2。
整流后的流过负载的平均电流:I0=0.9*V2/RL。
整流后平均电流，ID=0。45＊V2/RL。
整流后的流过负载的最大电压：VD=1414*V2。

3， 虑波电路
采用电容虑波电路电容在电路中有储能的作用并联的电容在电源供
给的电压升高时，能把部分电能储存起来当电源电压下降时就把能量释放出来,使电压变化比较平滑。

4， 稳压电路
采样电路由电阻R2、R3、电位器R4组成，R4滑动端的点位变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端。放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变。取样电压U2与Uz比较放大，放大电路的输出电压与U2同相。当UI升高或Io减小而

导致输出电压Uo升高，则U2升高，从而使放大电路的输出电位（即调整
管的基极电位)降低；输出电压Uo必将随之减小，而调整管的管压降必
将随之增大，使Uo必将随之减小,而调整管的管压降必将随之增大，使Uo保持基本不变。

五．元器件清单
环形变压器
200W 全铜线 双6V双12V双24V
1
个
整流桥
KBPC610，1000V/6A
1
个
集成稳压芯片
LM317
1
个
三极管
TIP41
2
个
三极管
TIP42
2
个
整流二极管
1N4007
2
个
电解电容
4700uF/50V
1
个
电解电容
470uF/50V
2

个
精密可调电阻
1k
2
个
负载电阻
瓷盘可调电阻器25W150R
1
个
其他
色环电阻、瓷片电容、导线、排针,万用板，焊锡等
若干

LM317内部结构：

六．设计电路图及仿真

电路设计图如上所示,由变压器降压后连接一个桥堆整流，再并联三个电容作为滤波作用,再连接一个稳压器，稳压器的调整端串联一个电位器和一个电阻,与稳压器并联一个三极管c极与稳压器输入端相连b极与输出端相连，稳压器输出端在串联相互两个并联的电容，同时一个稳压二极管与稳压管并联.
设稳压管公共端电流为I1,则输出电压为
U0=（1+(R3+R4U1+I1R2
通常，I1为几毫安。由于I1是稳压器自身的参数,当其变化时将影响输出电压,实用电路中可用电压跟随器与取样电压隔离。此时稳压管的输出电压U1作为基准电压,等于R2和R3、R4电位器阻值上的电压值和，所以输出电压为
UD2*（R1+R2+R3）/（R4+R3）《U0《（R1+R2+R3)/R4＊UD2

图一:最大输出电压

图二:最小输出电压

图三：最大输出电流

图四：整体实验电路

由以上仿真图可以看出设计的电路基本符合设计要求,只需对实际电路进行一些改进应该就能设计出来。

七．电路调试及调试中出现的问题：
1.在调试过程中发现调节电位器的旋钮时，万用表测量的数据变化范围小未达到要求，通过对各个系统的检测，发现原因是稳压系统中R3的电阻过大从而导致稳压器的变化范围小。
2.在调试过程中发现稳压器的功率过大而使得稳压器的温度迅速升高发热。
调试问题的解决办法：
在第一个问题中,用万用表先检查降压电路，变压器降压效果良好.于是再检查滤波电路并没有发现问题，我们想问题应该是出现在稳压电路部分上,因为稳压器与电位器和电阻R3串联，若R3过大则使得通过电阻R3和电位器R4上的电流减小了因而当电位器R4变化较小时其电压变化较小,于是我们逐步减小R3的阻值，发现问题果然出现在R3上,和我们预想的一样最后解决的问题的理想方法是把电阻R3直接去掉就可以了，也就提高了电压的输出范围。
对于第二个问题，我们发现是由于稳压器的功率过大造成的用万用表检测是输入电流过大也就是稳压系统前面缺少限流电阻所致,但是应该接入多大的电阻呢？如果通过计算来确定的话比较麻烦而且实际上还存在不同的误差，于是我们认为在稳压管前接入了一个2k电位器，这样通过调节电位器电阻既能起到限流电阻的作用又能提高系统的稳定性和输出电压的精度。
最终使得整个系统符合设计要求.
八．结论与心得
本实验通过LM317的特性,在对LM317输出于调整端的电压与调整端与地之间电阻进行适当的选取后能设计出相应的设计。在误差允许范围内，本设计符合设计符合设计要求，即设计的要求。
虽然本设计所要的原器件较少，但在设计过程中遇到的问题也不少。在设计时，开始没有去查关于LM317的参数时，就在书上找电路图，看是否有符合我设计要求的电路图，开始我找到了书上有和我设计条件题目相似的设计，于是想来一个照搬，结果把那图在仿真软件上进行仿真，虽然结果也出来了,但是看了一下，这个如果在电路板上去焊接的话，会好繁琐，这个是设计的最大的忌讳之一，于是舍弃了这一设计，后来和自己本组的人讨论了一下，中和各方面的资料吧设计电路设计更简单了，把这个方案拿到仿真软件上面去仿真，在仿真软件稍微改了一些原件的参数,设计的最终电路图就出来了。
虽然设计是出来了，在这里我想说的是:在本实验中运用到了专业知识有和很多，比如桥堆的整流、电容的滤波，LM317的功能（输出正电源和可调），二极管的单向导电性……本设计中，对一个学生的综合方面要求较高，同时，也反映出一个组队的的工作分配。

九．参考文献
【1】电子线路设计、实验、测试（第二版） 谢自美
【2】电子技术实践（二) 南昌航空大学
【3】电路（第五版） 邱关源 罗先觉
【4】电子技术试验与课程设计 毕满青清
【5】模拟电子技术基本教程 华成英

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