串联稳压电源设计报告.doc

PAGE PAGE 6 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 设计目的与要求 1 1.1 设计目的 1 2.2 设计要求 1 2 设计思路及电路 1 2.1 设计思路 1 2.2 变压电路 2 2.3 整流及滤波电路 2 2.4 稳压电路 3 2.5 整体设计电路 4 3 设计仿真结果 4 4 串联稳压电源的改进措施 5 4.1 使用恒流源负载 5 4.2 增加电压放大部分的级数 6 4.3 采用辅助的稳定电源 6 4.4 增加补偿电路 6 5 硬件的安装调试与测试 6 6 实习的收获与体会 7 参考文献 7 附录 9 串联稳压电源 1 设计目的与要求 1.1 设计目的 在电子电路中，通常需要电压稳定的直流电源供电。本次设计的目的是通过串联稳压电源的设计、安装和调试掌握直流电源的工作原理及其一般设计方法，了解变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器在电路中的作用，掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 2.2 设计要求 设计一串联稳压电源，要求其输出电压在9~12V可调，并且具有过流过压保护装置。 2 设计思路及电路 2.1 设计思路 稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压的波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出电压电流稳定。整个电路设计分为变压部分、整流部分、滤波部分、稳压部分，分别从每部分着手，设计整个电路图。 图1 稳压电源结构图 2.2 变压电路 变压器是根据电磁感应的原理做成的,变压器有两个独立的共用一个铁芯的线圈。分别叫作初级线圈和次级线圈。交流电的方向和大小随时间变化的,变压器初级通上交流电时,变压器的铁芯中产生了交变的磁场,在次级就感应出频率相同的交流电压。变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。通过此变压电路能够将220V、50Hz的电网交流电转变成所需要的电压。通常根据变压器副边输出的功率P2来选购（或自绕）变压器。V2的值不能取大，V2越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大。一般取V2≥Vi min/1.1，I2Io max。据此，设计变压电路如下： 图2 变压电路 2.3 整流及滤波电路 由于对桥式整流、电容滤波电路十分成熟，因此选择桥式整流、电容滤波电路作为电源的整流、滤波部分。桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源电压在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高；电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小。 整流二极管D2的反向击穿电压VRM应满足VRM，其额定工作电流应满足IFIo max。 滤波电容C可由下式估算： 式中，为稳压器输入端纹波电压的峰-峰值：t为电容C的放电时间，t=T/2=0.01s；IC为电容C的放电电流，可取IC=Io max，滤波电容C的耐压值应大于。 图3 整流及滤波电路 2.4 稳压电路 在选择集成稳压器时，应该兼顾性能、使用和价格几个方面。性能指标主要根据负载电压电流的大小、调整率的高低以及工作稳定范围的宽窄来选。LM317系列由于其输出电压可调，同时其有较高的稳压精度、较高的纹波抑制比和较好的输出电压温度特性，而得到了广泛的应用。 为获得较高的输出电压值，LM317稳压器的调节端与地之间的电阻R2值及其压降往往较大，在R2两端并接一个小于10μF的电容C4，可有效地抑制输出端的纹波。当输入端或输出端发生短路时，电容C4的放电将在R1上产生冲击电压，会危及稳压器的基准电压电路，因此需在R1两端并二极管D2以保护稳压器。 据此设计稳压电路如下： 图4 稳压电路 2.5 整体设计电路 根据设计思路及以上设计的变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路得到此串联稳压电源的整体设计如下: 图5 整体设计电路 3 设计仿真结果 将设计好的电路用protues仿真，得到仿真结果如下： 图6 最大输出电压 图7 最小输出电压 4 串联稳压电源的改进措施 串联稳压的电源的关键在于其稳定度，一般改善稳定度的方法有：使用恒流源负载、增加电压放大部分的级数、采用辅助的稳定电源、增加补偿电路等方法。 4.1 使用恒流源负载 由于串联负反馈稳压电路是通过输出电压的变化量，经放大后来调节调整管的