直流稳压电源课程设计报告设计任务及要求1．设计任务设计一直流稳压电源，满足：（1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V；（2）输出纹波电压不于5mv（3），稳压系数<=0.01；（4）具有短路保护功能；（5）最大输出电流为：Imax=0.8A2．要求通过设计学会；（1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3）短路保护实现方法（4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法（5）撰写设计报告。

3．设计注意：（1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计；（2）完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图；（3）撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。

一、书写要求二、上交时间要求上交书面及电子稿发至邮箱：撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚）见附录一集成直流稳压电源的设计与制作姓名1 绪言随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。

由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。

集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。

对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。

而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。

2 设计要求1.初始条件：（1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。

（2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。

（3）其参考电路之一如图1所示图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。

（2）最大输出电流Iomax=800mA（3）纹波电压ΔVop-p≤5mV（4）稳压系数Sv≥3X10-33.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。

（2）计算电源变压器的效率和功率。

（3）选择整流二极管及计算滤波电容（4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。

（5）按规定的格式，写出课程设计报告。

3 总体设计思路在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。

由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。

因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。

稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。

稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。

采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。

按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。

本课程设计中采用三端可调稳压器LM317与LM337。

图2 LM337外观图3.1 LM317与LM337集成稳压器的特性简介三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。

其一般的输出电压为1.25~35V或-1.25~-35V。

比较典型的产品有LM317和LM337等。

其中LM317的输出电压范围是 1.2V 至 37V，LM337 的输出电压范围是 -1.2V 至 -37V，负载电流最大为 1.5A。

它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。

此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

LM317/LM337 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

特性简介可调整输出电压低到 1.2V。

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。

电压范围输入输出最小压差降为0.2VLM317/LM337 1.25V 至37V 连续可调。

LM317与LM337集成稳压器的特性满足设计要求的输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。

封装形式TO-220 塑料封装，TO-3 铝壳封装，TO-202 塑料封装，TO-39 金属封装图3 TO-220 塑料封装图图4 TO-3铝壳封装图图5 TO-39金属封装图一般应用电路图6是三端可调输出集成稳压器的一般应用电路。

电路中的R1、R2组成可调输出的电阻网络。

为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定R1为120~240欧姆。

通过R1泻放的电流为5~10mA。

输入电容器C1用于抑制纹波电压，输出电容器C2用于消震，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。

由于加外接保护电路C2的存在，容易发生电容器发电而损坏稳压器。

若有外接保护二极管D2，电容器C2放电时，D1导通钳位，使稳压器得到保护。

D1是为了防止调节端旁路电容器C3放电时而损坏稳压器的保护二极管。

旁路电容器C3也是为了抑制波纹电压而设置的。

当C3为10uF时，能提高纹波抑制比15dB。

LM317图6 LM317应用电路图LM337图7 LM337应用电路图1，2脚之间为1.25V电压基准。

为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。

改变R2阻值即可调整稳压电压值。

D1，D2用于保护LM317/337。

这类稳压器是依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。

三端可调式稳压器的典型应用电路的输出电压为:LM317的V REF=1.2V，I adj=50mA，由于I adj<<I1，所以3.2 稳压电源的技术指标稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。

3.3 串联型稳压电路的主要特点1．稳定性好当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求。

由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。

在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化高。

通常S约为。

越小，电源的稳定度越2.输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。

稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。

输出电阻（又叫等效内阻）用rn表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。

rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。

性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。

3.电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。

良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示.4.输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。

经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。

3.4 设计的主要思路上一小节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。

但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。

从以下四个方面对它的性能加以改善，便可做成一台有实用价值的稳压电源了。

这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调；用复合管做调整管，使输出电流增大；增加保护电路，使电源工作安全可靠。

直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

如图8所示：1．电源变压器：将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。

2．整流电路：将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。

3．滤波电路：滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。

该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。

4．稳压电路：它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。

它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

图8 直流稳压电源4 单元电路的设计串联式直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路所组成，各部分电路的形式与作用如下。

4.1 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：12P P =η 其中：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。

设计要求的电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。

原边输入功率为125P w =。

副边输出功率为2220.81512P I U w ≥=⨯=因为所选电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ，由表中数据可知0.7η=，则12/12/0.717.1P P w η===，所选25W 符合要求。

电源变压器的实际效率为2112100%48%25P P η==⨯= 4.2 桥式整流电路桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V 2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。

图9 桥式整流电路主要参数：4.3 滤波电路整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。

所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。

滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。

本设计中采用电容滤波电路图10 电容滤波电路图10分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。

这里假设t<0时，电容器C 已经充电到交流电压V 2的最大值（如波形图所示）。

整流二极管VL1~VL4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压。

再经滤波电容滤除波纹Ui.Ui 与交流电压U2的关系为Ui=(1.1~1.2)U2每支整流二极管的最大反向电压2U2。

通过每支整流二极管的平均电流20.45D U I R=。

式中R 为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，RC 放电时间常数应该满足RC (3~5)/2T ≥.式中T=20ms 。

4.4 电路参数设计（1）确定R1、R2的阻值。

以LM317为例说明。

电路图如下所示：图11 LM317电路图输出电压计算公式 )R R 1.25(1U 120+≈ 带入数据可得 1.25≈+11.25(1)R （1） 12≈+21R 1.25(1)R （2） 有（1）（2）可得： 218.6R R =取滑动变阻器： 21R k =Ω， 则1116R =Ω1116R =Ω的阻值不是标称值，取标称阻值200Ω。