1、電子技術應用與產品制作電子技術應用與產品制作信息工程學院: 肜瑤2014.8.7（實訓一）可調直流穩壓電源的設計（實訓一）可調直流穩壓電源的設計第一講第一講 可調直流穩壓電源可調直流穩壓電源( (方案一方案一) )v一、實訓目的一、實訓目的 通過可調直流穩壓電源的設計、安裝和調試，要求學會：通過可調直流穩壓電源的設計、安裝和調試，要求學會： （1 1）選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩壓器來設計直流穩壓源；選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩壓器來設計直流穩壓源； （2 2）掌握直流穩壓電路的調試及主要技術指標的測試方法掌握直流穩壓電路的調試及主要技術指標的測試方法。v二、設計任務要

2、求二、設計任務要求 1 1、主要技術指標、主要技術指標 （1 1）輸出電壓在）輸出電壓在1.5V-12V1.5V-12V范圍內連續可調，輸出電流最大可達范圍內連續可調，輸出電流最大可達1A;1A; （2 2）輸出紋波電壓小于）輸出紋波電壓小于5mV5mV，穩壓系數小于，穩壓系數小于3%3%，輸出電阻小于，輸出電阻小于 。 2 2、設計要求、設計要求 （1 1）合理選擇變壓器、集成穩壓管、整流橋的型號；）合理選擇變壓器、集成穩壓管、整流橋的型號； （2 2）結合技術指標要求，計算部分電阻值并合理選擇電阻及電容；）結合技術指標要求，計算部分電阻值并合理選擇電阻及電容； （3 3）完成電路理論設計、

3、繪制電路圖、自制印刷板并進行安裝調試；）完成電路理論設計、繪制電路圖、自制印刷板并進行安裝調試； （4 4）產品的制作成本最低。）產品的制作成本最低。1 . 0v三、基本原理三、基本原理 1 1、電路框圖、電路框圖 3 3、工作原理、工作原理（1 1）電源變壓器）電源變壓器 城市電網提供的一般為城市電網提供的一般為220V220V（或（或380V380V）/50HZ/50HZ的正弦交流電，電源變壓器的作的正弦交流電，電源變壓器的作用是將電網交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸用是將電網交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸出電壓去整流、濾波和穩壓，

4、最后得到所需要的直流電壓幅值。出電壓去整流、濾波和穩壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 外形圖外形圖符號符號. . 變壓器參數的選擇變壓器參數的選擇 12V12V單輸出的變壓器單輸出的變壓器 橋式整流電路的作用是利用單向導電性的整流元件二極管，將正負交替的正橋式整流電路的作用是利用單向導電性的整流元件二極管，將正負交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠。成分，距離理想的直流電壓還差得很遠。（2 2）整流電路）整流電路 濾波電路由電容、電感等儲能元件組成

5、。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓濾波電路由電容、電感等儲能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。（3 3）濾波電路）濾波電路（4 4）穩壓電路）穩壓電路 穩壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網電壓或負載電流發穩壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網電壓或負載電流發生變化時保持穩定。生變化時保持穩定。 隨著集成技術的發展，穩壓電路也迅速實現集成化。目前已能大量生產各種型隨著集成技術的發展，穩壓電路也迅速實現集成化。目前已能大量生產各種型號的單片集成穩壓電路。集成穩壓

6、器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優點，號的單片集成穩壓電路。集成穩壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優點，而且使用靈活，價格低廉，被廣泛應用于儀器，儀表及其它各種電子設備中，特別而且使用靈活，價格低廉，被廣泛應用于儀器，儀表及其它各種電子設備中，特別是三端集成穩壓器。是三端集成穩壓器。v四、元器件選擇四、元器件選擇 1 1、輸出電壓調整輸出電壓調整12122121.2511()()()(1)ooooooRooUUUUI RI RRRIURRRURR2、確定、確定R2值值由設計性能知由設計性能知2max112(1)ooRUURmax211ooURUR max2112(1)(1) 20

7、017201.25ooURRU即：即：R2Rp1Rp21500220選選：即：即： ( (粗調粗調) ) ( (細調細調) )11.5pRk2220pR (012 )oUV3、R1的選定選定(180 250)1) LM317穩定工作要求的最小電流為：穩定工作要求的最小電流為： Iomin=1.5mA5mA（安全）（安全）2) 證明證明3) R1取值過小會使取值過小會使LM317的電流分流過多的電流分流過多,導致導致IL下降下降 ，所以，所以R1的下限取為的下限取為180。31maxmin1.25() 102505ooURI4 4、LM317LM317性能性能 LM317 LM317 是美國國家

8、半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。 （1 1）輸出電壓范圍是）輸出電壓范圍是1.2V1.2V至至37V37V，負載電流最大為，負載電流最大為1.5A1.5A，典型線性調整率，典型線性調整率0.01%0.01%，典型負載調整率，典型負載調整率0.1%0.1%，80dB 80dB 紋波抑制比，輸入輸出電壓差紋波抑制比，輸入輸出電壓差2V2V。 （2 2）使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整）使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩壓器好。率和負載調整率也比標準的固定穩壓

9、器好。 （3 3）內置有多種保護電路，如過載保護，輸出短路保護，過流、過熱保護，）內置有多種保護電路，如過載保護，輸出短路保護，過流、過熱保護，調整管安全工作區保護。調整管安全工作區保護。 （4 4）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317 LM317 輸入端的連線超過輸入端的連線超過 6 6 英寸（約英寸（約 15 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能厘米）。使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓器高的多的紋波抑制比。得到比標準三端穩壓器高的多的紋波抑制比。 （5 5）另有許多特殊的用法。比

10、如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用）另有許多特殊的用法。比如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節高達數百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過來調節高達數百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317LM317的極限就行。當然還的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現可編程的電要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現可編程的電源輸出。源輸出。5 5、整流橋、整流橋 由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將4 4個整流二極管封裝在一個整流二極管封裝在一起，這種組件通常稱為整流橋（起，這種組

11、件通常稱為整流橋（Bridge RectifierBridge Rectifier）或者整流全橋（簡稱全）或者整流全橋（簡稱全橋）。橋）。 1234D1BRIDGE1AC1V+2AC3V-4D2BRIDGE2.整流橋選用型號：平均電流為整流橋選用型號：平均電流為 2A2A（2W102W10，2W062W06等）。等）。注：在選取元件時，若沒有全橋，也可用注：在選取元件時，若沒有全橋，也可用4 4個整流二極管連接代替。個整流二極管連接代替。.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.

12、6 6、電容的選取、電容的選取C1C1：濾波，：濾波，C1=1200C1=1200 F F；C2C2：抑制自激振蕩，：抑制自激振蕩， C2=(0.1 C2=(0.10.3)0.3)F/63VF/63V；C3C3：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓( (即即輸出電壓中的交變電壓分量輸出電壓中的交變電壓分量) )。 C3=10uF/16V C3=10uF/16V；C4C4：濾波作用，使：濾波作用，使UoUo中的波動減小中的波動減小; ; C4=100 C4=100F/16VF/16V。7 7、二極管及電位器的選取、二極管及電位器的選取.C11200uFC310uFC

13、4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.D1D1：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無作用：無D1D1時，時，C3C3上的電壓上的電壓U UC3C3UU1 1時時, C3, C3的放電回路的放電回路是：是：C3C3R1R1D2D2C2C2 C3C3，即在，即在R1R1上將建立一個下正上將建立一個下正上負的電壓上負的電壓U UR1R1，在，在LM317LM317的公共端產生一個反向倒灌的公共端產生一個反向倒灌電流電流I I反反使其損壞。使其損壞。 接入接入D1D1后，使后，使U UR1R1=U=UD D0.7V,I0.7V,I反反保護保護LM317LM317。D2D2：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無。作用：無D2D2，當，當LM317LM317輸輸 入端元件短路時，出現入端元件短路時，出現U UI IUUO O, ,則會產生一個由其輸出則會產生一個由其輸出端經端經LM317LM317流入輸入端的反向泄放電流。這個電流將流入輸入端的反向泄放電流。這個電流將可能損壞可能損壞LM317LM317。接入。接入D2D2后，后，D2D2提供一個泄放電流的提供一個泄放電流的通路