LM317可调稳压电源

目录摘要 2一、方案论证及比较21.基本原理22.方案设计与论证4二、单元电路设计与参数计算51.集成三端稳压器52.选择电源变压器63.选择整流电路中的二极管74.滤波电路中滤波电容的选择7三、总原理图及元器件清单81.LM317可调稳压电源设计原理图82主要元器件清单8四、安装与调试9五、性能测试与分析91.输出电压与最大输出电流的测试测试92.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-1515V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范围的芯片进行供电。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：(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。(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。(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，稳压器内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内置有过载保护、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： 可调范围为1.25V-7V 最大输出点流为1.5A 输入与输出工作压差为U= 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)minUiUomin+(Ui-Uo)max12V+3VUi3V+40V，15VUi43V。此范围内可任选：Ui=15V=Uo1根据 Uo1=（1.11.）U2可得变压器的副边电压：U2=Uo1/1.15=9/1.1V，取U2=12V。2）确定副边电流I2： Io1=Io又副边电流 I2=（1.5）Io1 取Io=Iomax=1A则I2=1*1.5A=1.5A。3)选择变压器的功率 变压器的输出功率：PoI2*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:1.414 U2=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 =0.4A。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=1A0.4A。4.滤波电路中滤波电容的选择1）求Ui： 根据稳压电路的稳压系数的定义：Sv=(Uo/Uo)/( Ui/Ui)设计要求: Uo=50mV Sv=0.003 Uo=+(-)3V+(-)9V Ui=15V代入上式，则可求Ui= (Ui* Uo)/(Uo*Sv)=(15*0.05)/(9*0.02)=4V2）求滤波电容C设定 Io=Iomax=0.9A，t=0.01S。所以滤波电容C=Iomax*t/Ui=(0.9 *0.01)/4=2200uF。电路中滤波电容承受的最高电压为：1.414U2=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V40V1U2LM337输入与输出工作压差V40V1D1、D21N4007Iz=1A Uz=1000V 2C5、C6电解电容33uF 25V2R1、R2电阻220 2RV1、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四、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Iomax，取Io=0.9A，可算出RL=16,工作时RL上消耗的功率为PL= UoIo = 15* 0.9 =13.5W。故RL取额定功率20W，阻值为25的电位器。测试时，先将RL =30 ,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Iomax，记下Iomax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Uop-p的值（约几十mV）。3.测试仪器1）万用表、25 负载电阻2）示波器设计要求测试性能误差分析-1515V14.95V14.96V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）. 北京：高等教育出版社，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