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1、 直 流 稳 压 电 源 设 计 报 告(总 1 1 页)-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-2 2016 年四川省 TI 杯 大学生电子设计竞赛培训 直流稳压电源设计 【第十一组】2016 年 7 月 12 日 3 1 摘 要 本设计实现了将交流电信号通过整流、滤波、稳压等模块转换为稳定可调直流电压输出。整个系统可以用实验箱提供+15V 交流电源，实现了低功耗和便操作功能。整流电路采用单相桥式整流电路，不仅达到高效率使用输入电压的节能作用还有便于组装、脉动小的优点；滤波电路采用电解电容滤波电路，分别在整流滤波和稳压后加 C1、C2、C3、C4 实现
2、频率补偿，防止高频自激振荡和抑制高频干扰；为防止 LM317 输出电压短路，在该线路上加入 IN3208 二极管。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，得到优良的滤波效果等，使最终电路达到了设计要求。目 录 1.系统方案.2 简单的并联型稳压电源的论证与选择.2 固定式三端稳压器的论证与选择.2 2 系统理论分析与计算.2 整流电路的分析与计算.2 整流电路的分析.2 整流电路参数的计算.2 整流电路电路图.3 滤波电路的分析与计算.3 滤波电路的分析.3 滤波电路参数的计算.3 滤波电路电路图.3 稳压电路的计算分析与计算.4 稳压电路的分析.4 稳压电路参数的计算.4 稳压电路电路图.
3、4 3.电路设计图与 PCB 板的制作.5.电路的设计图.5.板的制作流程.5.安装与检查.5 4.测试方案与测试结果.5 测试方案.5 测试条件与仪器.5 测试结果及分析.5 测试结果(数据).6 测试分析与结论.6 附录.1：电路实物图.6 附录.2：参考文献.6 2 1 系统方案 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图所示 (a)(b)图(a)、(b)稳压电源的组成框图级整流、稳压过程 注意：因为本次设计中输入供电为实验箱中的 15 交流电，故不存在电源变压这一环节 简单的并联型稳压电源的论证与选择 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输
4、出电阻，动态特性好，电路简单，具有自动保护功能，负载短路时调整管截止，可靠性高但效率低，尤其在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因此本实验中不适合此方案。固定式三端稳压器的论证与选择 由固定式三端稳压器（LM317）输出脚 Vo 输入脚 Vi 和公共端组成。LM317是可调电压稳压芯片，输入端接电容可进一步滤波，输出端接电容可改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定，根据实验设计要求，本设计采用方案二。2 系统理论分析与计算 整流电路的分析与计算 整流电路的分析 整流电路主要分为半波整流电路和全波整流电路。单相半波整流电路是最简单的一种整流电路，单相半波整流电路所用二极管数量少，但由于它只利
5、用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大（即脉动大），效率低。单相全波整流电路中最常用的是单相桥式整流电路，由四只二极管组成，在对二极管的参数要求一样的情况下，其输出电压是半波整流电路的二倍，输出电压的脉动较半波整流电路减小很多。因此本次设计中采用单相桥式整流电路。整流电路参数的计算 滤波电路 整流电路 负 载 稳压电路 电源变压器 3 在单项桥式整流电路中，因为每只二极管只在输入电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载上电流平均值的一半，已知本次设计中要求输出电流最大为1A，即：LAVOAVDRUII2)()(45.0212 5.13LR 负载电阻选20 二极管承受
6、的最大反向电压：VUUR213.2122max 选择二极管的最大整流电流FI和最高反向工作电压maxRU分别为 FILAVOAVDRUII2)()(45.0212 maxRUVUUR213.2122max 即选用 4 个 IN4007 二极管 整流电路电路图 如图图 滤波电路的分析与计算 滤波电路的分析 滤波电容容量较大，因而一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路简单易行，输出电压均值高，适用于负载电流较小且其变化也较小的场合。在大电流负载的情况下，由于负载很小，若采用电容滤波，则电容容量势必很大，而且整流二极管的冲击电流也很大，不利于整流管和电容器的选择，在此情况下应
7、当采用电感滤波。当单独使用电容或电感进行滤波，效果仍不理想时，可采用复式滤波电路。根据此次设计要求输出电流最大为 1A 可知，本次设计采用电解电容滤波，为达到更好滤波效果在整流电路后并联两个电解电容。滤波电路参数的计算 当2/)53(TCRL时，电容的耐压值VUU2122 电容FC3702225.13121020)53(3 因此选用一个容量为 220uF、一个容量为 100uF、耐压为 25V 的电解电容并联作为滤波电容 滤波电路电路图 4 稳压电路的计算分析与计算 稳压电路的分析 此次设计实验中要求采用 LM317 三端稳压器进行实验，在整流滤波电路后再并联一个电容5C用于抵消输入线较长时的
8、电感效应，以防止电路产生自激振荡，其容量较小，一般小于 1uF,这里选用 1uF。再于电路图中添加一个电容4C用于消除输出电压中的高频噪声，可取小于 1uF 的电容，也可取几微法甚至几十微法的电容，以便输出较大的脉冲电流，此处选用 100uF 的电解电容。由于输出电压为 312V 可调电压，故需要再连接一个滑动电阻2R，得到可调节的输出电压。为了减小2R上的纹波电压，可在其上并联一个电容3C,但是，在输出开路时，3C将向稳压器调整端放电，并使调整管发射极反偏，为了保护稳压器，可加二极管5D,提供一个放电回路，如图所示。稳压电路参数的计算 输出电压：VRRU25.1)1(120，1R选 240，
9、故2R选择的滑动变阻 5D的参数计算与滤波电路中的二极管参数计算相同，经过计算可得到此处应选用 1N4007 稳压电路电路图 5 图3电路设计图与 PCB 板的制作 电路的设计图如图所示 （图）板的制作流程 （1）准备原理图和网络表 （2）规划电路板，设置参数 （3）装入网络表，元件封装 （4）布置元件，手工调整 （5）布线，手工调整 （6）pcb 文件存盘，save，打印输出。并检查打印出来的pcb 图是否完好 （7）用3Fecl溶液进行腐蚀 6 安装与检查 对电路进行组装：按照自己设计的电路，在 PCB 板上焊接。焊接完毕后，应对照电路仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊现象。对安装完成的电
10、路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据，经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。4 电路的调试与测试结果 电路的调试 （1）静态调试 连好电路板时，通电之前，应该从以下几个方面进行检测 对照原理图，用万用表检测各个线路的接口是否完全接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，应该及时改好电路连线。对照原理图，检查各元件是否接正确。（2）动态调试 接通实验箱提供的 14V 交流电源，用数字万用表对所涉及的实物电路进行测试。得到可调节输出电压范围为 测试仪器 测试仪器：万用表、实验箱 测试结果及分析 测试结果(数据)电阻值()实测电压（V）测试分析与结论 实验基本达到设计要求 附录 1：电路实物图（如下图所示）7 附录 2：参考文献 童诗白、华成英【著】.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.2006