LM317可调稳压电源.docx
目录摘要一、方案论证及比较1.基本原理2.方案设计与论证二、单元电路设计与参数计算1. 集成三端稳压器2 .选择电源变压器3 .选择整流电路中的二极管.74.滤波电路中滤波电容的选择三、总原理图及元器件清单1.LM317可调稳压电源设计原理图2主要元器件清单、安装与调试五、性能测试与分析1.输出电压与最大输出电流的测试测试102.波纹电压的测试103.测试仪器10六、总结10参考文献11附录一12总结摘要 本电源设计可将220V (市电)经过降压、整流、滤波、稳 压之后，输出-15+ 15V的连续可调直流稳定电压。可以给单 片机，及其他供电电压在该围的芯片进行供电。其中稳压模块由 LM317和LM337组成，前者实现正向直流电压的稳定输出，后 者实现负向直流电压的稳定输出。具有输出稳定，简单易调的特 点。关键词：直流稳压可调一、方案论证及比较1. 基本原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流 电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般 由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：直流稳压电源的原理框图和波形变换滤波电路<wv.稳压电路整流 电路电源 变压器(1) 电源变压器：是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压 变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器的变比由变压器 的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变 压器的效率。(2) 整流电路：利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。220V50Hz220VSOI Iz(3) 滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤 除。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。 常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。o |23聂-+(4) 稳压电路:稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电 压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管 串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。2. 案设计与论证方案一：采用7805三端稳压器电源固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚V0,输入脚Vj和接地 脚GND组成。它的稳压值为正5V,它属于CW78XX系列的稳压器， 输入端接电容可以进一步滤波。输出端也要接电容可以改善负载的瞬 时响应。此电路的稳定性也较好。只是采用的电容要漏电流较小的胆 电容，如果采用电解电容，电容量要其他的数值增加十倍。而且不能 调节输出的直流电压，所以此方案不宜采用。方案二：采用LM317可调三端稳压电源LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不 过它只能输出连续可调的正电压，稳压器含有过流和过热保护电路。由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电 压为：Vo=1.25(1+RP/R)。由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比 上一个三端稳压电源要好，所以此方案可选，此电源就选用了 LM317 三端稳压电源，也就是方案二。二、单元电路设计与参数计算1.集成三端稳压器LM317置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。调整端使 用滤波电容能得到比标准三端稳压高得多的纹波抑制比。可调整输出 电压低到1.2V，保证1.5A输出电流，典型线性调整率0.01%，80dB 纹波抑制比，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保 护，标准三极管封装。LM317其特性参数：可调围为1.25V-7V最大输出点流为1.5A输入与输出工作压差为" Ui-Uo： 3V-40V输出表达式为：UO=(1+R1/R2)*Uref图1 LM317封装图及原理图其中，UreF是集成稳压器件的输出电压，为1.25V。如图所示，改变R2的值，Uo的值即可改变。当R2短路时，Uo最小，为Uref即1.25V；当R2大于零时，Uo都大于Uref，最大可达37V,如上图所 示。2. 选择电源变压器1）确定副边电压U2Uomax+(Ui-Uo)minWUiWUomin+(Ui-Uo)max12V+3VWUiW3V+40V，15VWUiW43V。此围可任选：Ui=15V=Uo1 根据 Uo1= (1.1 1. 2) U2可得变压器的副边电压：U2=Uo1/115=9/11V， 取 U2=12V。2)确定副边电流I2：V Io1=Io又副边电流 I2= (1.52) Io1 取 Io=Iomax=1A则 I2=1*15A=15A。3)选择变压器的功率变压器的输出功率：Po>I2*U2=18W3. 选择整流电路中的二极管.变压器的伏变电压U2=12V.桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为:1.414U2=17V。桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：Io/2=0.8/2=04A。查手册选整流二极管IN4007，其参数为：反向击穿电UBR= 1000V >>17V ,最大整流电流If=1A>04A。4. 滤波电路中滤波电容的选择1)求顾根据稳压电路的稳压系数的定义：Sv=(AUo/Uo)/( AUi/Ui)设计要求：Uo<=50mV Sv<=0.003 Uo=+(-)3V+(-)9VUi=15V代入上式，则可求AUi= (Ui*A Uo)/(Uo*Sv) =(15*0.05)/(9*0.02)=4V2)求滤波电容C设定 Io=Iomax=0.9A, t=001S。所以滤波电容 C=Iomax*t/Ui=(0.9 *001)/4=2200uF。电路中滤波电容承受的最高电压为：1414U2=17V，所以所选 电容器的耐压应大于17V。三、总原理图及元器件清单1.LM317可调稳压电源设计原理图rM.|jd| . .呻 tr"3 -3 '' >1VD , |图2 Proteus仿真原理图2.主要元器件清单元件序号型号主要参数数量备注TR1变压器220V-双 12V 20W120WJ1KBP210 整流桥PRV:50-1000V Io:2.0A1C1、C2电解电容2200uF 50V2C3、C4瓷片电容0.1uF2U1LM317输入与输出工作压差3 V40V1U2LM337输入与输出工作压差3 V40V1D1、D21N4007Iz=1A Uz=1000V2C5、C6电解电容33uF 25V2R1、R2电阻220 Q2RV1、RV2电位器5k2C7、C8电解电容330uF 25VC9、 C10瓷片电容0.1uF表1 LM317可调稳压电源主要元器件、安装与调试安装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，在安装稳 压电路，最后再装上电路（电容）。安装时要注意，二极管和电解电 容的极性不要接反。检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连 接，通电后，用万用表检查整流后输出LM317（LM337）输入端电压Ui 的极性，若Ui的极性为负（正），则说明整流电路没有接对，此时若 接入稳压电路，就会损坏集成稳压器。然后接通电源，调节Rw的值， 若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作， 此时就可以进行各项指标的测试。五、性能测试与分析1. 输出电压与最大输出电流的测试测试电路如图所示。一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流 Io要小于最大输出电流lomax，取Io=0.9A，可算出RL=16Q,X作时 Rl上消耗的功率为PL= Uolo = 15* 0.9 =13.5W。故Rl取额定功率20W， 阻值为25Q的电位器。测试时，先将Rl =30 0,交流输入电压为220V，用数字电压测 量的电压指示Uo。然后慢慢调小Rl，直到Uo的值下降5%。此时流 经Rl的电流就是lomax，记下lomax后，要马上调大RL的值，以减 小稳压器的功耗。2. 波纹电压的测试用示波器观察Uo的峰峰值，测量AUop-p的值（约几十mV）。3. 测试仪器1）万用表、25 0负载电阻2）示波器设计要求测试性能误差分析-15 + 15V一14.95V + 14.96V电路自身电阻产生压降Iomax=1A810mA电路自身电阻Uop-p=100mA80mV信号干扰表2测试数据表格六、总结经过一个阶段的学习与实践，我们终于把我们的课程设计报告 完成了。在此期间得到来自老师和同学的很多帮助。通过这一次的学 习与实践，让我们对模电知识更近一步的了解，对模电课程中直流稳 压电源这一章所涉及的部分元件有了一定的认识；掌握了选择变压 器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。参考文献1童诗白，华成英模拟电子技术基础（第四版）：高等教育，2006.5附录一图1 LM317可调稳压电源实物图（1）图2 LM317可调稳压电源实物图（2）图3负向电压-3.24V时的波纹电压80.00mV图4正向电压2.14V时的波纹电压80.00mV
