小功率可调直流稳压电源

第一章：绪论 1. 稳压电源 32. 变压器 33. 整流电路 44. 滤波电路 55. 稳压电路 66. 原理图 7第二章： 元器件介绍 81. CW31782. 二极管 103. 电容 104. 电阻 115. 元器件清单 11第三章 ： 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 121. 理论上的值 122. 实际上的值 123 稳压电源的要求 121绪论1. 稳压电源设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流， 电子滤波和稳压后获得。 整流电路用来将交流电压变换为单向 脉动的直流电压； 滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压； 稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。变压曲液穗压1.1直流稳压电源的方框图2. 变压器2.1变压器的定义绕在同一骨架或铁芯上的两个线圈便构成了一个变压器。电子电路中，变压器是利用互耦线圈实现升压或降压功能的，如果对变压器一侧线圈 （初级线圈）施加变化的电压（如交 流电压），利用互感原理就会在另一侧线圈（次级线 圈）中得到一个电压。2.1变压器的分类变压器的种类很多，根据线圈之间使用的耦合材料不同，可分为空芯变压器， 磁芯变压器和铁芯变压器三大类；根据工作频率的不同又可将变压器分为高频变压器，中频变压器，低频变压器和脉冲变压器。3. 整流电路整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等我们本次试验中采用的是桥式整流电路，如图所示，图中V1V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。110Jb4#1.2桥式整流电路在交流电压的U2整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻Rl,故上Rl得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍，所以桥式整流电路输出电压平均值为U0=2*0.45U2=0.9U2。桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半，即Id1 I 1 Uo=2 O = 2尺U=0.45 2 Rl在的U2正半周期，D1,D3导通时，可将它们看成短路，这样D2,D4就并联在U2上，其承受的反向峰值电压为Urm = &U2.V2u 2n a 0才乜wo1.3桥式整流电路电压电流波形4. 滤波电路交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（幅值）还是在不断变化。这种脉动直流一般不能直接用来给电子设备供电。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再作一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波 的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能的减少，改造成接近恒稳平滑的直流电。滤波电路就是专门用来完成这项工作的，根据所使用滤波元件的差异和工作原理的不同，滤波电路可有许多不同的类型。但大部分滤波电路都是利用电容， 电感所具有的特性（如电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变） 实现尽可能得保留脉动直流电中的直流成分而滤除其交流成分的。滤波电路包括电容滤波，电感滤波和复式滤波电路等。在本次试验中我们采用的是电容滤波电路。电路图如下所示，整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑，纹波显著减少，同时输出电压的平均值也增大了。输出电压平均值 U0的大小与滤波电容 C及负载电阻的Rl大小有关, C的容量一定时，Rl越大，C的放电时间常数就 越大，其放电速度越慢，输出电 压就越平滑，U0就越大。当Rl开路时，U0二U2。为了获得 良好的滤波效果，一 般取RlC (3-5)T2其中，T为输入交流电压的周期。此时输出电压的平均值近 似为U -1.2U2呛A1.4桥式整流电容滤波原理5. 稳压电路经过整流，滤波后的直流电， 虽然可以达到一定的平滑要 求，但当电网电压 或负载出现波动后， 整流，滤波后直流电压也会 随之发生变化。为了消除由于电 网电压的波动或负载的变化所 引起的输出直流电压的不稳定， 必须在整流，滤波 后接稳压电路。三端可调输出集成稳压器是在三端 固定输出集成稳压器的 基础上发展起来 的，集成片的输入电流 几乎全部流到输出端， 流到公共端的电流 非常小，因此可 以用少量的外部元件方便 地组成精密可调的稳压电路，应用更为灵活。6. 原理图71.6 小功率可调直流稳压电源电路原理图第二章元器件介绍1. CW3171.1LM317的参数性能指标：该芯片是集成的稳压芯片，用于正电压调压器，其额定电压的选择只需要一个电阻性的分压器， 简单易用。主要特性如下：输出电压范围：1.2到 37V输出电流可超过 1.5A0.1的输入和负载调节率用于高电压的浮动运行全系列保护：限流、热断开和 SOA 控制。其封装形式如下：LM317 作为输出电压可变的 集成三端稳压块，是一种使用方便、 应用广泛的 集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH W3I7L等。电子爱好 者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。稳压电源的输出电压可用下式 计算，Vo= 1. 25 (1+R2/R1)。仅仅从公式本 身看，R1、R2的电阻值可以 随意设定。然而作为稳压电源的输出电压 计算公式， R1和R2的阻值是不能 随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化 范围是Vg 1.25V37V(高输出电压的 317 稳压块如LM317HVA LM317HVK等，其输出电压变化 范围是Vg 1.25V-4 5V)， 所以R2/R1的比值范围只能是028.6。其次是 317 稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的 资料称为最小输出电 流，也有的 资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为 1.5 mA由于 317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不 相同，但一般 不大于5mA当317稳压块的输出电流小于其 最小稳定工作电流时，317稳压块 就不能正常工作。当 317稳压块的输出电流大于其 最小稳定工作电流时， 317稳 压块就可以输出稳定的直流电压。 如果用317稳压块制作稳压电源时，没有注意 317稳压块的最小稳定工作电流， 那么你制 作的稳压电源可能会出现下 述不正常 现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差 别较。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容 放电时的高压把317烧坏。它 的 基 本 应 用 电 路 如 图 所 示：2.1稳压器基本应用电路1.2测试方法：三端集成稳压器虽然应用电路简单，外围元件很少，但若选用不当，同样会 出现稳压器 被击穿或稳压 效果不良的现象，所以在 选用时必须注意 以下几个问 题。(1) 要防止产生自激振荡。三端集成稳压器内部电路放大级数多，开环增益 高，工作于 闭环深度负反馈状态，若不采取适当补偿移相措 施，则在分布电容、 电感的作用下，电路可能 产生高频寄生振荡，从而影响稳压器的正常工作。电路中的C1及C2就是为防止自激振荡 而必须加的防振电容。虽然市电经 整流后由容 量很大的电容 进行滤波，但 铝电解电容器的寄生电感和电阻都较大， 频率特性差，仅 适用于50 - 200Hz的电路。稳压电路的自激振荡 频率都很高， 因此只用大容量电容难以对自激信号起到良好的旁路作用，需要用频率特性良好 的电容与之并联 才行，千万不可省去。(2) 要防止稳压器损坏。虽然三端稳压器内部电路有过流、过热及调整管安 全工作区等保护功能，但在使用中 应注意以下几个问题以防稳压器损坏。 防止输入端对地短路 ; 防止输入端和输出端接反 ; 防止输入端滤波电路断路 ; 防止输出端与其他高电压电路连接; 稳压器接地端不得开路。(3) 当集成稳压器输出端加 装防自激电容时，万一输入端发生短路时，该电 流的放电电流将使稳压器 内的调整管损坏。为防止这种现象的发生，可在输出、 输入端之间接一大电流二极管。(4) 在使用可调式稳压器时.为减小输出电压纹波， 应在稳压器调整端与地 之间接入一个10 口 F电容器。(5) 为了提高稳压性能，应注意电路的连接布局。一般稳压电路不要 离滤波 电路太远，另外，输入线、输出线和地线应分开布设，采用较粗的导线且要焊牢。(6) 三端集成稳压器是一个功率器件， 它的最大功耗取决于内部调整管的最 大结温。因此，要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正常工作， 就必须为集 成稳压器采取适当的散热措施。稳压器的散热能力越强，它所承受的功率也就 越 大。1.3 集成稳压器选用时的注意事项：选用三端集成稳压器时，首先要考虑的是输出电压是否要求可以调整。若不 需调整输出电压，则可选用输出固定电压的稳压器 ;若要调整输出电压，则应选 用可调式稳压器。稳压器的类型选定后，就要进行参数的选择，其中最重要的参 数就是需要输出的 最大电流值，这样大致使可确定出集成电路的型号。然后再审 查一下所选稳压器的其他参数能否满足使用的要求。2. 二极管二极管是晶体二极管的简称，也叫半导体二极管，用半导体单晶材料（主要 是锗和硅）制成，是半导体器件中最基本的一种器件，是一种具有单方向导电特 性的无源半导体器件。晶体二极管由一个PN结加两个引线电极组成，从P型区引出线为二极管的 正极，从N型区引出线为二极管的负极。本次试验用的是一个 发光二极管。3. 电容电容器简称电容，是最常见的电子器件之一， 顾名思义，电容就是“储存电 荷的容器”，故电容器具有储存一定电荷的能力。尽管电容器品种繁多，但它们 的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被绝缘物质（固体，气体 或液体）所隔开，就构成了电容器。电容器只能过交流电而不能通过直流电，因此常用于振荡电路，调谐电路，滤波电路， 旁路电路和耦合电路。本次试验采用的是 五个电容。4. 电阻电阻器通常称为电阻，是一个最基本的元器件，从阻值方面可分为固定电阻， 可变电阻和特种电阻三大类。在电路中，电阻多用来 进行降压，分压，分流，阻 抗匹配等。电阻可以定义为每单位电流在导体上所引起的电压。它的基本特征是消耗能量。本次试验也有多个电阻和电位器。5.元器件清单所用元器件名称参数数量C13300uF/ 50v1C20.01 uF1C3、C5220uF/ 50v2C40.1 uF1D1D41N40074D5-D61N40012LED1R12K1电 位器 R22. 2K1R3120 欧姆1R42. 2K1R520K1U1LM317BT1焊板60mm*80mm1保险丝插座2A112第三章 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求1. 理论上的值：电压范围：最大值： 25v最小值：1. 25v最大值：1 2v最小值：2.1 v纹波电压： 越小越好。2. 实际的值：电压范围：最大值：19. 8v最小值：1. 24v 纹波电压 37.89最大值： 9.1 8v最小值：1.0 3v 纹波电压 0.0 63. 稳压电源的要求：三端集成稳压器是一个功率器件，它的 最大功耗取决于内部调整管的最大结温。因此，要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正常工作， 就必须为集成稳压器采取适当的散热措施。稳压器的散热能力越强，它所承受的功率也就 越大。在使用可调式稳压器时.为减小输出电压纹波，应在稳压器调整端与地之间接入一个电容器。13