课程设计说明书题目：可调直流稳压电源设计课程名称：模拟电子技术基础学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2013年6月7日可调直流稳压电源的设计摘要：设计制作一个可调直流稳压电源电路，该电路可以满足以下条件。

变压器把家用照明电交流电压220V变为所需要的48V低压交流电。

桥式整流器把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.25V-15V可调，最大输出电流为Iomax=1A；纹波电压小于10mV，稳压系数Sr小于5％。

关键词：Lm317稳压管；电位器；直流电源；电路仿真；PCB制作目录1. 设计背景 (1)1.1了解电源电路的定义与组成 (1)1.2 掌握稳压电路的作用及基本构成 (1)2. 设计方案 (1)2.1任务分析 (1)2.2方案论证 (2)3. 方案实施 (2)3.1电路仿真 (2)3.2原理图设计 (7)3.3 PCB制作 (7)3.4安装与调试 (7)4. 结果与结论 (8)5. 收获与致谢 (8)6. 参考文献 (9)7. 附件 (9)7.1 电路原理图 (9)7.2 PCB布线图 (9)7.3元器件清单 (10)1. 设计背景1.1 了解电源电路的定义与组成电子电路要正常工作,电源的作用是不可忽视的,电源性能的好坏,对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大,尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中,对电源的性能要求更高。

在很多应用直流电机的场合中,要求为电机驱动电路提供一个其输出能从0V开始连续可调0V～24V的直流电源,并且要求电源有保护功能。

实际上就是要求设计一个具有足够的调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。

这样一个电路的设计,其关键在于稳压电路的设计,要求:一输出电压从0V开始连续可调,二所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调;三输出电压应能够适应所带负载的启动性能。

此外,电路还必须简单可靠,能够输出足够的电流。

1.2 掌握稳压电路的作用及基本构成稳压电路是电源电路系统中的关键，它属于一种稳定电压的电路，整个系统在它的作用下才能输出稳定电压。

稳压电路分为稳压管稳压电路，串联型稳压电路，开关型稳压电路。

稳压管稳压电路由二极管和限流电阻组成，是一种最简单的直流稳压电路。

串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流，在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定。

开关型稳压电路中的调整管工作在开关状态，使得电路效率大大提高。

而本次设计我们采用Lm317三端稳压电路。

Lm317是可调节3端电压稳压器，此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压，此外还使用内部限流，热关断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断保险丝。

2. 设计方案2.1 任务分析可调直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。

变压器把家用照明电交流电压220V变为所需要的低压交流电。

桥式整流器把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.25V-37V可调。

根据课程设计要求，分析可知，可调直流稳压电源是由桥式整流管，lm317稳压器，一个470uf的滤波电容，一个10uf电解电容，一个1uf电解电容，一个330nf的普通电容，一个240Ω的电阻和一个5KΩ电位器组成。

2.2 方案论证根据设计指标要求，我们进行了多次论证，讨论了直流稳压电源应采用的电路结构，通过多次试验，我们最终决定了该电源的结构组成。

该直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等组成，其方框图如下图2.1。

电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

在本次课程设计中，实验室为我们提供了变压器，输入220V交流电，输出48V 电。

整流电路起的作用就是把交流电整流成直流电。

滤波电路的作用是变不稳定的直流电为更稳定的直流电。

稳压电路的作用是输出稳定的电压。

通过方案的论证，我们建立了所要设计电源的基本结构。

2.1 直流稳压电源基本框架图3. 方案实施3.1 电路仿真1、整流滤波电路在设计整流电路时，将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

但本次设计我们用的是桥式整流电路。

桥式整流滤波电路图如图3.1。

在整流滤波电路中，滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，式中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

图3.1 整流滤波图由于我们实验室提供输入220V交流输出48V交流电变压器，故仿真时我们用48V 50HZ交流电压源提供输入电压。

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。

UI与交流电压u2的有效值U2的关系为Ui=(1.1~1.2)*U22、稳压电路三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。

最大输出电流1.5A以下的三端可调稳压器，正电压输出的国产型号为CW117、CW217、CW317,他们的输出电压均为1.2~37V,最大输出电流IoM用后缀加以区别，标L为0.1A，M为0.5A,不标字母为1.5A。

在本次课程设计中，我们用的稳压器是Lm317，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安的电流，此稳压器非常易于使用。

Lm317特性为：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。

LM317电压范围1.25V 至 37V 连续可调。

如图3.2为Lm317引脚图，Lm317主要参数如下。

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℃。

图3.2 LM317引脚图三端可调稳压器的输出端与调整端（ADJ ）间的REF U 是固定不变的，lm317为+1.25V 。

调整端的电流十分稳定且很小(ADJ I =50uA ），故O U =1.2(1+12R R )V 图中1R 跨接在输出端与调整端之间，为保证负载开路时O I >min O I ，1R 的最大值为max 1R =REF U /min O I本电路中取min O I =5mA ，1R =1.2/5mA =240Ω。

1R P 用下式求得1R P >=12)2.1(R W本例中，1R P >=0.006W 选1/4W 、240Ω金属膜电阻。

要求最大输出电压为15V ，根据以上式求得2R =2650Ω，取标称值3K Ω。

但由于实验室没有3K Ω的电位器，故用5 K Ω的电位器。

2R 额定功率由下式估算，并取标称值2R P >=22max )2.1(R V U O - 本例中，2R P =2108.6)2.137(⨯-W =0.188W ，在要求较高场合选用WX105型5 K Ω精密线绕电位器（额定功率为1W ）。

1C 为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲。

取0.33uF 瓷介电容。

2C 是为减小2R 两端纹波电压而设置的，一般取10uF 。

3C 是消振电容，防止输出端负载程电容性时可能出现的阻尼振荡。

根据经验一般取1 uF ，本例中选 1 uF 、50V 的电解电容。

图3.3中D2、为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器，其原理与图中D 相同。

可选开关二极管IN4148。

图3.3 稳压电路 3、整体电路 根据实验要求和以上的分析，按照总体电路图在仿真软件Multisim 上一一选择相应的原件并进行连接，然后启动观察。

将电路在Multisim 上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，检查无误后，然后打开Multisim 的开关，滑动电位器滑片调节输出电压。

通过仿真，得到了我们所要的结果，因此我们得出电路原理图无误，可以制板。

则可得仿真图如图3.4。

仿真结果如图3.5（a ）和（b ）。

图3.4 电路仿真图（a）（b）图3.5 电路仿真结果(a)最小值仿真结果图（b）最大值仿真结果图3.2原理图设计通过以上的分析和电路仿真结果可知，电路仿真图已经确认无误，现在可以制作原理图和PCB了，通过对各元件的导入并修改各个元器件的值，可以制的原理图如附件图7.1。

3.3 PCB制作在布线前要在DXP中完成对电路图各个元件的封装。

在封装时，要注意封装的选择，因为对于同一个元件可能有多种封装方式。

封装时根据所给元件的类型选择合适的封装然后对各个元件进行封装。

封装完成后，把原理图导入PCB板。

导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。

PCB原件分布已经做好，下面我们就要布线了，布线需要遵守布线规则。

总之，制作好的PCB 应满足以下条件：1、电源线和地线要求采用0.8mm或是0.6mm,如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm或0.3mm。

2、信号线采用0.5mm。

如果从两个焊盘中间穿过时用0.4mm 或0.3mm。

3、焊盘的内径用0.9mm或0.85mm。

外径根据需要进行修改，一般为X方向1.6mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0 mm，Y方向1.6mm。

但由于我们做的是直流电源，按老师的要求，我们的信号线都采用0.8mm。

制作好的PCB如附件图7.2。

3.4 安装与调试在安装时，我们要注意电解电容以及二极管的极性，耐心的按照PCB图安装好所有的原件，安装好后，按照电路图逐一检查电路有没有差错原件的问题，检查无误后，然后焊接，焊接时要小心不得使焊点短路，不得焊同一个点时间过长以免烧掉原件，焊好后，要用万用表逐一检查有没有虚焊、线路断路或线路短路问题。

在确定线路没有问题的情况下连接电源调试，之后交给老师测试其功能，调节电位器测输出电压值，观察电压是否在要求范围之内，通过测试，达到了预期效果。