1、第一讲第一讲 可调直流稳压电源可调直流稳压电源(方案一方案一)v一、实验目的一、实验目的 通过可调直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：通过可调直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：（1 1）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源；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源；（2 2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。v二、设计任务要求二、设计任务要求 1 1、主要技术指标、主要技术指标 （1 1）输出电压在）输出电压在1.5V-12V1.5V-12V范围内连续可调，输出电流最大可达范围
2、内连续可调，输出电流最大可达1A;1A;（2 2）输出纹波电压小于）输出纹波电压小于5mV5mV，稳压系数小于，稳压系数小于3%3%，输出电阻小于，输出电阻小于 。2 2、设计要求、设计要求 （1 1）合理选择变压器、集成稳压器、整流桥及二极管型号；）合理选择变压器、集成稳压器、整流桥及二极管型号；（2 2）结合技术指标要求，计算部分电阻值并合理选择电阻及电容；）结合技术指标要求，计算部分电阻值并合理选择电阻及电容；（3 3）完成电路理论设计、绘制电路图、自制印刷板并进行安装调试；）完成电路理论设计、绘制电路图、自制印刷板并进行安装调试；（4 4）2020人一组，每组制作人一组，每组制作4 4
3、块电路板（块电路板（5 5人一小组）。人一小组）。1.0v三、基本原理三、基本原理 1 1、电路框图、电路框图 2 2、电路原理图、电路原理图12J1IN12J2OUTT1220V/15V1234D0C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.3 3、工作原理、工作原理（1 1）电源变压器）电源变压器 城市电网提供的一般为城市电网提供的一般为220V220V（或（或380V380V）/50HZ/50HZ的正弦交流电，电源变压器的作的正弦交流电，电源变压器的作用是将电网交流电压变换成整
4、流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输用是将电网交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。出电压去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。外形图外形图符号符号.变压器部分参数介绍变压器部分参数介绍 a a）电压比电压比 初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即:b b）效率效率 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就
5、越小，变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。c）额定电压）额定电压 指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。施加的电压不得大于规定值。2211UNKUN21100%PP d d）额定功率额定功率 额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。次级输出的功
6、率。e）调整率）调整率 变压器的调整率变压器的调整率=（空载电压（空载电压-满载电压）满载电压）/满载电压。一般满载电压。一般10W10W以下变压器的调以下变压器的调整率在整率在20%20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如如3W3W的变压器的调整率为的变压器的调整率为28%28%，使用功率为，使用功率为1.5W1.5W，调整率为，调整率为 12%12%。桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流
7、成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。成分，距离理想的直流电压还差得很远。（2 2）整流电路）整流电路 滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。中交流成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。（3 3）滤波电路）滤波电路（4 4）稳压电路）稳压电路 稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发稳压电路的
8、作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。生变化时保持稳定。随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。目前已能大量生产各种型随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。目前已能大量生产各种型号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小，可靠性高以及温度特性好等优点，号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小，可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活，价格低廉，被广泛应用于仪器，仪表及其它各种电子设备中，特别而且使用灵活，价格低廉，被广泛应用于仪器，仪表及其它各种电子设备中，特别是三端集成稳压器。是三端集成稳压器。v四、元器件选择四、元器件选择 1 1、输
9、出电压调整输出电压调整12122121.2511()()()(1)ooooooRooUUUUI RI RRRIURRRURR2、确定、确定R2值值由设计性能知由设计性能知2max112(1)ooRUURmax211ooURUR max2112(1)(1)20017201.25ooURRU即：即：R2Rp1Rp21500220选选：即：即：(粗调粗调)(细调细调)11.5pRk2220pR (012)oUV3、R1的选定选定(180 250)1)LM317稳定工作要求的最小电流为：稳定工作要求的最小电流为：Iomin=1.5mA5mA（安全）（安全）2)证明证明3)R1取值过小会使取值过小会使L
10、M317的电流分流过多的电流分流过多,导致导致IL下降下降，所以，所以R1的下限取为的下限取为180。31maxmin1.25()102505ooURI4 4、LM317LM317性能性能 LM317 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。（1 1）输出电压范围是）输出电压范围是1.2V1.2V至至37V37V，负载电流最大为，负载电流最大为1.5A1.5A，典型线性调整率，典型线性调整率0.01%0.01%，典型负载调整率，典型负载调整率0.1%0.1%，80dB 80dB 纹波抑制比，输入输出电压差纹波抑制比，输入输出电
11、压差2V2V。（2 2）使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整）使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。（3 3）内置有多种保护电路，如过载保护，输出短路保护，过流、过热保护，）内置有多种保护电路，如过载保护，输出短路保护，过流、过热保护，调整管安全工作区保护。调整管安全工作区保护。（4 4）通常不需要外接电容，除非输入滤波电容到）通常不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM317 LM317 输入端的连线超过输入端的连线超过 6 6 英寸（约英寸（约 15 15 厘米）。使
12、用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。（5 5）另有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用）另有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317LM317的极限就行。当然还的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的
13、电源输出。源输出。5 5、整流桥、整流桥 由于整流电路通常为桥式整流电路，故一些公司将由于整流电路通常为桥式整流电路，故一些公司将4 4个整流二极管封装在一个整流二极管封装在一起，这种组件通常称为整流桥（起，这种组件通常称为整流桥（Bridge RectifierBridge Rectifier）或者整流全桥（简称全）或者整流全桥（简称全桥）。桥）。1234D1BRIDGE1AC1V+2AC3V-4D2BRIDGE2.整流桥选用型号：平均电流为整流桥选用型号：平均电流为 2A2A（2W102W10，2W062W06等）。等）。注：在选取元件时，若没有全桥，也可用注：在选取元件时，若没有全桥，也
14、可用4 4个整流二极管连接代替。个整流二极管连接代替。6 6、电容的选取、电容的选取C1C1：滤波，：滤波，C1=1200C1=1200 FF；C2C2：抑制自激振荡，：抑制自激振荡，C2=(0.1 C2=(0.10.3)F/63V0.3)F/63V；C3C3：滤波，用以减小输出电压的波纹电压：滤波，用以减小输出电压的波纹电压(即即输出电压中的交变电压分量输出电压中的交变电压分量)。C3=10uF/16V C3=10uF/16V；C4C4：滤波作用，使：滤波作用，使UoUo中的波动减小中的波动减小;C4=100F/16V C4=100F/16V。7 7、二极管及电位器的选取、二极管及电位器的选
15、取D1D1：选用：选用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：无作用：无D1D1时，时，C3C3上的电压上的电压U UC3C3UU1 1时时,C3,C3的放电回路的放电回路是：是：C3C3R1R1D2D2C2C2 C3C3，即在，即在R1R1上将建立一个下正上将建立一个下正上负的电压上负的电压U UR1R1，在，在LM317LM317的公共端产生一个反向倒灌的公共端产生一个反向倒灌电流电流I I反反使其损坏。使其损坏。接入接入D1D1后，使后，使U UR1R1=U=UD D0.7V,I0.7V,I反反保护保护LM317LM317。D2D2：选用：选用1N40011N4001
16、或或1N40071N4007。作用：无。作用：无D2D2，当，当LM317LM317输输 入端元件短路时，出现入端元件短路时，出现U UI IUUO O,则会产生一个由其输出则会产生一个由其输出端经端经LM317LM317流入输入端的反向泄放电流。这个电流将流入输入端的反向泄放电流。这个电流将可能损坏可能损坏LM317LM317。接入。接入D2D2后，后，D2D2提供一个泄放电流的提供一个泄放电流的通路通路(D2(D2正偏正偏),),从而保护了从而保护了LM317LM317。R RP1P1：1.5K1.5K，1/8W1/8W。R RP2P2：220220，1/8W1/8W。v五、元器件清单五、
17、元器件清单元件元件型号型号/规格规格数量数量变压器变压器220/15V220/15V，15W 15W1 1整流桥整流桥2A2A1 1电解电容电解电容C1C11000uF/25V1000uF/25V1 1三端可调稳压器三端可调稳压器LM317LM3171 1涤纶电容涤纶电容C2C20.1uF/63V0.1uF/63V1 1金属膜电阻金属膜电阻R1R1200200,1/8W,1/8W1 1电位器电位器Rp1Rp11.5K1.5K,1/8W,1/8W1 1电位器电位器Rp2Rp2220220,1/8W,1/8W1 1电解电容电解电容C3C310uF/16V10uF/16V1 1电解电容电解电容C4C
18、4100uF/16V100uF/16V1 1二极管二极管IN4001 or IN4007IN4001 or IN40072 2电源开关电源开关K1K1单刀双掷（拨子开关）单刀双掷（拨子开关）1 1印制板印制板-1 1v六、本实验要求六、本实验要求本实验从下周（第三周）开始至第五周结束，其中：本实验从下周（第三周）开始至第五周结束，其中：第三周：画电路原理图及第三周：画电路原理图及PCBPCB印制板图（印制板图（4 4学时）；学时）；第四周：制作印制板（第四周：制作印制板（4 4学时）；学时）；第五周：安装及测试（第五周：安装及测试（4 4学时）。学时）。18写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
