可调直流稳压电源的设计.docx
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可调直流稳压电源的设计
可调直流稳压电源的设计
电子技术课程设计报告
设计课题:
可调直流稳压电源
专业班级:
09电气
(2)班
学生姓名:
指导教师:
设计时间:
2010学年第二学期
物理与电子工程学院
1
可调直流稳压电源
一、设计任务
1、设计并制作一个小功率可调集成直流稳压电源。
2、性能指标
(1)输出电压:
U=+1.5V~+15V连续可调。
o
(2)输出电流:
I=1Aomax
(3)纹波电压:
ΔU?
5mV,,,
(4)稳压系数:
S?
3/1000
(5)输入频率范围:
30Hz—85Hz范围内可调。
(6)输出电阻:
Ro=310.136Ω
3、相关参数
(1)LM317集成稳压芯片:
U=+1.25V~+37V,I=1.5Aoomax
(2)熔断器:
最大允许电流2A。
(3)输入电压:
18V?
U?
36.5VI
(4)整流二极管:
1N5391最大反向电压50V,最大反向电流5A。
(5)滤波电容:
为取得较好滤波效果选用不同大小的电容,4700uf/25V、0.1uf/25V、
330uf/25V。
二、方案设计
1、方案1
用集成稳压芯片LM317设计稳压电源,通过调节滑动变组器,来改变输出端电压。
LM317的调压范围为+1.25V~+37V,通过调节电位器可使输出电压达到+1.5V~+15V之间的任意一个值,且电路为线性调节。
整个电路由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个模块组成。
其中,整流电路采用二极管构成的全波整流桥来整流,二极管有较好的整流效果。
用不同容值的电容滤波,减小纹波电压,降低电压源的纹波系数。
整流电路用四个1N5391二极管构成的整流桥,1N5391具有较好的耐压性能。
稳压部分采用集成可调稳压芯片LM317。
2、方案2
采用单片机控制的D/A转换来制作直流稳压电源。
用AT89C51或同等
2
其他系列的单片机通过控制数模转换器DAC0832实现电压的连续可调。
通过对单片机的编程用单片机的I/O口控制DAC0832芯片的不同引脚实现电压的可调。
在做该电路时应先在单片机之前串联上整流电路和稳压电路,整流电路用四个1N5391二极管构成的整流桥,稳压电路用集成稳压芯片LM7805和LM317来实现。
其中LM7805给单片机提供+5V的稳定的工作电压,LM317给DAC0832提供+30V的直流电源,再通过单片机控制DAC0832实现电压的可调。
3、方案3
用PNP型三极管和NPN型三极管及滑动变阻器组成的稳压电路等效替集稳成压芯片LM317实现+1.5V~+15V的调压范围,再由电源变压器、整流电路、滤波电路构成可调的直流稳压电路。
整流电路用四个1N5391二极管构成的整流桥,1N5391具有较好的耐压性能,用不同容值的电容滤波,减小纹波电压,降低电压源的纹波系数。
【方案选择】
方案1:
该方案具有较好的调压性能(可以实现电压的线性调节),且电路结构简单,所需元器件价格便宜易得。
该电路工作性能比较稳定,适合用于制作小功率直流稳压电源,并且次电路容易制作,易取得较好的调压效果,具有较好的性价比。
该电路的缺点是,很难准确的实现允许范围内的某一精确电压值得输出,LM317不宜在高温下工作,且稳定性受温度影响较大。
方案2:
该方案与方案1有相似之处,不同的是该方案是通过单片机控制D/A转换器实现电压的可调节,需要有较好的单片机基础。
用单片机控制电压的调节,具有较高的准确度,可以精确地调节允许输出电压值内的任何一个准确的输出电压。
该电路适合应用于需要精确输出电压的工作环境。
该电路的缺点是电压的调节受到D/A转换器分辨率的影响,且只能输出确定值的电压,而不能实现电压的先行调节,并且所需元件价格较贵。
方案3:
该电路与方案1唯一不同的是用稳压电路代替了集成稳压芯片。
该电路的优点是,可以使制作者熟练地掌握电压调节的原理,并且易于替换损坏的元器件。
但缺点是,该电路较为庞大复杂不易实现,对制作者的焊接技术有较高的要求。
综上所述:
综合考虑到电路的性能、实现难易程度、性价比等方面综合考虑,此次制作选用方案1。
3
四、设计原理
图1原理图
1、图1为直流稳压电源的原理图。
该电路主要由电源变压器、整流电路、滤波电
路、稳压电路四个模块组成。
表1材料清单
器件类别元件序型号参数数量参考价封装形式
号
熔断器FU1.5A1FUSE1可调稳压器U1LM317T1TO220电容C14700UF/25V1RAD-0.4
C20.1UF/25V1RAD-0.4电容C310UF/25V1RAD-0.4
C40.1UF/25V1RAD-0.4二极管D1IN53911DIODE0.4
D2IN53911DIODE0.4
D3IN53911DIODE0.4
D4IN53911DIODE0.4滑动变阻器RV14.7KΩ1VR1电容C5330UF/25V1RAD-0.4二极管D5IN40011DIODE0.4
D6IN40011DIODE0.4实验板10cm*10cm1电阻R1100Ω1AXIAL0.4
4
2W1散热器
焊丝100cm1
100cm1导线
1松香
仿真数据,如图2、图3所示。
2、
图2仿真测试
5
图3仿真测试
3、参数计算
(1)单元电路的说明与分析
图4整流电路
图4为全波整流电路,由四个型号为1N5391的二极管构成,1N5391最大反向电压
50V,最大反向电流5A,符合电路的设计要求。
6
图5滤波电路
图5为滤波电路,电容有滤波功能,由不同容值的电容滤波,可以有效地减小纹波电压,降低稳压系数,提高电路性能。
图6稳压电路
图6为稳压电路,由集成稳压芯片LM317构成,通过调节滑动变阻器来改变输出电压可得到+1.5V~+15V的输出电压,二极管D2、D3起保护作用,以免电容放出的电流过大烧坏稳压芯片LM317。
7
(2)主要参数的计算
A.输出电压:
LM317可输出1.25V-37V的电压,Imax=1.5A,(Ui-Uo)max=35V,
Imax=1.5A,(Ui-Uo)min=3V,输出电压Uo=(1+RP1/R1),取R1=100Ω,则
RPmin=20Ω,RPmax=1100Ω,故取RP为4.7KΩ精密可调定位器。
B.输入电压:
因为Uomax+(Ui-Uo)?
Ui?
Uomin+(Ui-Uo),即18V?
Ui?
36.5V,
U2?
Uimin/1.1?
17V,故去变压器副边输入电压为17V。
C.稳压系数:
在负载电流Io、环境温度T不变的情况下,输入电压的相对变
化,即稳压系数S=(ΔUo/Uo)/(ΔUi/Ui)
D.输出电阻:
当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的
绝对值。
Ro=|ΔUo/ΔIo|
E.二极管的选择:
整流二极管1N5391(Urm?
50V,If=1.5A)满足Urm?
1.414U2,If>Iomax。
五、电路调试
1、调试仪器
(1)函数信号发生器YB1605P,提供17V(50Hz)的正弦交流电。
(2)示波器YB4325,用于测量纹波电压。
(3)数字万用表UNI-7/U770B,用于测量输出电压。
(4)调试过程:
回顾下本设计的基本要求及主要参数有那些。
在接电前要先用万用表查看各个引脚是否出现短接现象,若有要及时适当处理。
第一次接电源时,要注意地线先接,输入电压调致较小值,然后轻碰电源(建议比理论电源小些),用示数字万用表观察输出值是否与理论相似。
若与理论值相差很大,或没输出,则立即检查电路是否出现认为错误。
有误修改后重复。
若无误时,检查各个结点的电压是否正确,逐级查错,查出错误的元件,判断错误的原因。
整个过程要注意,观察各个元器件是否出现异常现象,若有要及时关闭电源。
电路基本检测完毕后,进入正常调试阶段,按要求测试各个参数,电压电流值及相应的频率。
2、测试数据
(1)纹波电压:
ΔU=8.48/100000
(2)输出电压:
Uo=+4.7V--+17.3V
(3)输入频率:
50Hz
(4)输入电压:
17V
8
(5)稳压系数:
S=1.7/1000
(6)输出电阻:
Ro=482.151Ω
六、设计心得
根据自己以前一点所学的知识结合查阅相关资料,自己终于设计出了一个小功率的直流可调稳压源。
在设计期间,遇到了不少的困难,自己通过向老师或同学请教,或自己查阅相关资料也都成功的解决了。
通过这次电子设计,现在已经充分掌握了简单的可调直流稳压源的设计原理,并且通过用万用板焊机接,大大的提高了我的焊接技术,也发现了自己很多的不足之处。
电路做出来之后经过调试,发现并不是很理想,其中输出电压最小值比标准值大,最大值也比标准值大。
尤其是最小电压要比标准值大3.2V,出现了较大的误差,经过请教其他同学,和自己测试发现是因为滑动变阻器最大阻值不够大的原因。
此次调试效果较好的是,纹波电压的值要比标准值小,可能是因为在滤波电路中采用了不同的容值的电容进行滤波的原因。
总之,此次设计的电路有不足之处也有可取之处,关键是发现了问题锻炼了自己,也提高了自己。
图7电子设计实物图
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【参考文献】
[1]杨善晓、陈月芬、陈财明、周强.电子技术基础实验[M].杭州:
浙江大学出版
社,2009
[2]童诗白、华成英.模拟电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2010[3]黄继昌、徐巧鱼、张海贵.电源专用集成电路及其应用[M],北京:
人民邮电出
版社,2006
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- 关 键 词:
- 可调 直流 稳压电源 设计
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