集成直流稳压电源设计

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1、集 成 直 流 稳 压 电 源 设 计 性 能 指 标 与 要 求 ：1、 输 出 电 压 VO及 最 大 输 出 电 流 IO max 1路 VO = 12V对 称 输 出 , IO max=100mA 2路 VO =+(3 6)V连 续 可 调 , IO max=200mA2、 纹 波 电 压 VOP-P 5mV3、 稳 压 系 数 SV 5 10 电 源 变 压 器 : 将 交 流 电 网 电 压 u1变 为 合 适 的 交 流 电 压 u2。 整 流 电 路 : 将 交 流 电 压 u2变 为 脉 动 的 直 流 电 压 u3。 滤 波 电 路 : 将 脉 动 直 流 电 压 u3转

2、变 为 平 滑 的 直 流 电 压 u4。 稳 压 电 路 : 当 电 网 电 压 波 动 及 负 载 变 化 时 ,保 持 输 出 电 压 uo的 稳 定 。直流稳压电源的组成和功能整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路u1 u2 u3 u4 uo 直 流 稳 压 电 源 的 一 般 设 计 思 路 为 : 由 输 出 电 压 U0、 电 流 I0确 定 稳 压 电 路 形 式 通 过 计 算 极 限 参 数 (电 压 、 电 流 和 功 率 )选 择 器 件 有 稳 压 电 路 所 要 求 的 直 流 电 压 (Ui)、 直 流 电 流 (Ii

3、)输 入确 定 整 流 滤 波 电 路 形 式 ,选 择 整 流 二 极 管 及 滤 波 电 容并 确 定 变 压 器 的 副 边 电 压 Ui的 有 效 值 、 电 流 Ii(有 效 值 )即 变 压 器 功 率 . 由 电 路 的 最 大 功 耗 工 作 条 件 确 定 稳 压 器 、 扩 流 功 率 管的 散 热 措 施 集成稳压电源特 点 ： 体 积 小 ,可 靠 性 高 ,使 用 灵 活 ,价 格 低 廉类 型 ： 78系 列 稳 定 正 电 压7805 输 出 +5V 7809 输 出 +9V 7812 输 出 +12V 7815 输 出 +15V79系 列 稳 定 负 电 压79

4、05 输 出 -5V 7909 输 出 -9V 7912 输 出 -12V 7915 输 出 -15V 外 形 图 照 片 元 器 件 及 参 数 选 取1、 选 集 成 稳 压 器 ， 确 定 电 路 形 式（ 1） 36V可 调 选 可 调 式 三 端 稳 压 器 CW317 其 特 性 参 数 ： Vo=1.2V37V， Iomax=1.5A， 最 小 输 入 、 输 出 电 压 差 (Vi-Vo)min=3V 最 大 输 入 、 输 出 压 差 (Vi-Vo)max=40V （ 2） 得 到 12V， 选 用 7812和 CW79127812 最 大 输 入 电 压 35V， 输 出

5、电 压 12V, Iomax=1A7912最 大 输 入 电 压 35V， 输 出 电 压 -12V, Iomax=1A 选 电 源 变 压 器对 于 LM317： Vomax+(Vi-Vo)minViVomin+(Vi-Vo)max 6V+3VVi3V+40V， 9VVi43V 副 边 电 压 V2Vimin/1.1=9/1.1V， 取 V2=9V， 副 边 电 流 I2 Iomax， 取 I2=1A， 则 变 压 器 副 边 输 出 功 率 P2I2V2=9W， 查 表 可 得 变 压 器 的 效 率 =0.6 则 原 边 输 入 功 率 P1P2/=15W。 对 于 78、 79系 列

6、： 15+(35)VVi15V+35V 副 边 电 压 V2Vimin/1.1=18/1.1V， 取 V2=17V， 副 边 电 流 I2 Iomax， 取 I2=1A， 则 变 压 器 副 边 输 出 功 率 P2I2*V2=17W， 查 表 可 得 变 压 器 的 效 率 =0.7 P1P2/=24W 综 上 两 路 考 虑 ， 为 留 有 余 地 ， 选 功 率 为 30W的 电 源 变 压 器 。 滤 波 电 容 的 选 择滤 波 电 容 C可 由 纹 波 电 压 VOP-P和 稳 压 系 数 SV确 定已 知 VO=15V， Vi=18V， VOP-P=5mV， SV 5 10，由

7、式 ii OOV VV VVS / uFVtICVSV VVV iCVO iOPPi 8332.1 得 电 容取 C=1000uFt为 电 容 C的 放 电 时 间 ， t=T/2=0.05S 为 电 容 C的 放 电 电 流 ， 可 取滤 波 电 容 的 耐 压 值 应 大 于 24V1.41417V2 2 m axOC II 同 理 对 于 317， C=1333uF， 可 取 1000uF与 470uF并 联耐 压 值 大 于 VV 75.12414.192 2 选 择 整 流 二 极 管 及 滤 波 电 容整 流 二 极 管 D选 1N4001或 1N4002 其 极 限 参 数 为

8、:VRM50V， 满 足 22VVRM 的 条 件m axoF II AIF 1如 果 负 载 变 动 频 繁 ， 在 7815输 出 也 可 接 -10 100 的 电 解 容 1端 : 输 入 端2端 : 公 共 端3端 : 输 出 端78系列稳压器外形及接线图1 23 +_ 7812UI +_Uo1 32CI0.11F Co1F+25V +12V注 意 ： 输 入 与 输 出 端 之 间 的 电 压 不 得 低 于 3V！ 1端 : 公 共 端2端 : 输 入 端3端 : 输 出 端79系列稳压器外形及接线图1 23 + 7912UI +Uo2 31CI0.11F Co1F-25V -1

9、2V LM317稳 压 器 外 形 及 接 线 图1 23 1端 :可 调 端2端 :输 出 端3端 :输 入 端 +_ Co7812 +_ Uo1 32 1 RLCI1F参 考 电 路 1 参 考 电 路 2 LM317中 R1和 RW的 选 取为 保 证 稳 压 器 空 载 时 也 能 正 常 工 作 ， 要 求 流 过 R1的 电 流 不 能 太 小 ， 一 般 可 取 IR1=5 10mA， 故取 R1=240输 出 电 压 因 最 大 输 出 电 压 为 6V， 所 以 RW取 1K 可 调 即可 )1/1(25.1 RRV WO 电 路 中 Ci的 作 用 ， 抵 消 线 路 的

10、电 感 效 应 ， 防 止 自 激 一般 为 0.1uF0.33uF. CO的 作 用 ,滤 除 输 出 端 的 高 频 信 号 ,改 善 负 载 的 瞬 态 响 应 一般 为 0.1uF1uF 调 试 步 骤 电 源 电 路 由 于 元 件 少 ， 线 路 简 单 ， 所 以 应 力求 保 证 连 线 正 确 (1)整 流 桥 ， 要 分 清 交 流 输 入 端 和 直 流 输 出 ，否 则 会 引 起 变 压 器 短 路 。 (2)三 端 稳 压 器 要 检 查 三 个 脚 不 能 接 错 。 78系 列 和 790系 列 1， 2脚 连 线 刚 好 相 反 ， 切 忌弄 错 。 (3)滤

11、 波 电 解 电 容 一 定 要 分 清 正 负 极 性 ， 否则 会 产 生 爆 炸 。 一 般 是 正 端 接 高 电 位 ， 负 载接 低 电 位 。 2.接 通 电 源 后 ， 首 先 静 态 几 分 钟 ， 如 无 异 常 ， 无 怪 味 ，方 可 进 入 正 常 测 试 。 否 则 应 断 开 220V电 源 ， 排 除 故 障 。3.电 路 无 故 障 ， 测 量 相 应 点 波 形 ， 一 般 为 变 压 器 输 出 或整 流 桥 输 入 交 流 波 形 及 大 小 ， 整 流 滤 波 输 出 或 稳 压 器 输 入 波 形 及 电 压 大 小 ， 最 后 输 出 电 压 大

12、小 及 纹 波 电 压大 小 ， 测 量 时 在 额 载 荷 下 进 行 ， 速 度 要 快 。4.若 要 观 察 滤 波 电 容 变 化 对 输 出 影 响 ， 可 在 断 开 电 源 后更 换 .5. 如 果 负 载 变 动 频 繁 ， 在 各 输 出 也 可 接 -个 10 100 的电 解 容 测 试 内 容1、 整 流 滤 波 电 路 测 试 按 图 连 接 实 验 电 路并 用 示 波 器 观 察 u2和 uL波 形 ， 1) 取 RL 240 ， 不 加滤 波 电 容 ， 测 量 直 流 输 出电 压 UL及 纹 波 电 压 L2) 取 RL 240 ， C 470 f ， 重

13、复 内 容 1)的 要 求3) 取 RL 120 ， C 470 f ， 重 复 内 容 1)的 要 求 电 路 形 式 UL（ V） L（ V） uL波 形RL=240RL=240C=47OfRL=120C=470f注 意 :每 次 改 接 电 路 时 ， 必 须 切 断 电 源 2. 测 量 三路 稳 压 电 源 的 输 出 电 压 和 最 大 输 出 电 流 Iomax测 试 方 法 ：各 输 出 端 分 别 接 负 载 电 阻 RL， 测 量 各 输 出 电 压 值 VO。再 使 RL逐 渐 减 小 ， 直 到 VO的 值 下 降 5 ， 此 时 流 经 负 载 RL的 电 流 即 为

14、 IOmax(注 :记 下 IOmax后 迅 速 增 大 RL， 以 减 小 稳 压 电 源 的 功 耗 )。 3. 测 量 LM317的 输 出 电 压 可 调 范 围 接 入 负 载 RL并 调 节 RL， 使 输 出 电 流 I0 200mA。 再 调 节 电 位 器 RW， 测 量 输 出 电 压 可 调 范 围 U0min U0max。 验 证 公 式 VO 1.25(1+Rw/R1) 4.测 量 输 出 电 阻 R0 输 出 电 阻 R0： 当 输 入 电 压 Ui（ 指 稳 压 电 路 输 入 电 压 ）保 持 不 变 ， 负 载 电 流 由 空 载 变 化 到 额 定 电 流

15、时 ,而 引 起的 输 出 电 压 变 化 ， 即 常 数U I UR IOOO 测 量 方 法 : 分 别 改 变 三 路 输 出 端 的 负 载 电 阻 ， 测 量 相 应 的 V0值 ,计 算 出 R0 +15v输 出 -15V输 出 36V输 出 5. 测 量 输 出 纹 波 电 压 输 出 纹 波 电 压 是 指 在 额 定 负 载 条 件 下 ， 输 出 电 压 中所 含 交 流 分 量 的 有 效 值 或 峰 峰 值 测 量 方 法 : 第 一 路 +15V:取 U0 15V， I0 100mA ， 用 示 波 器 测量 输 出 电 压 U0纹 波 的 峰 峰 值 及 波 形 第

16、 二 路 -15V:取 U0 -15V， I0 100mA ， 用 示 波 器测 量 输 出 电 压 U0纹 波 的 峰 峰 值 及 波 形 第 三 路 36V:取 U0 5V， I0 200mA ， 用 示 波 器测 量 输 出 电 压 U 0纹 波 的 峰 峰 值 及 波 形 6. 稳 压 系 数 Sv的 测 量 测 试 过 程 是 ： 先 调 节 自 耦 变 压 器 使 输 入 电 压 增 加 10 ， 即 242V， 测 量 此 时 对 应 的 输 出 电 压 ； 再 调 节 自 耦 变 压 器 使 输 入 电 压减 少 10 ， 即 198V， 测 量 这 时 的 输 出 电 压 ， 然 后 再 测 出 =220V时 对 应 的 输 出 电 压 则 稳 压 系 数 ii OOV VV VVS / 实 验 报 告 要 求 任 务 与 要 求 设 计 思 路 各 单 元 电 路 参 数 选 取 整 理 实 验 数 据 ， 根 据 实 验 结 果 验 证 相 对 应 的 公 式 。 列 表 比 较 实 验 内 容 中 几 种 稳 压 电 路 的 特 点 及 主 要 性能 指 标 。 总 结 实 验 过 程 中 出 现 的 问 题 及 解 决 办 法 。1. 仿 真 电 路 图 附 :CW7800系 列 三端 集 成 稳 压 器 部 分 主 要 参 数