集成直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)集成直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)采用變壓器變壓，橋式整流電路進(jìn)行整流，電容對(duì)脈動(dòng)電壓進(jìn)行濾波，最后用可調(diào)電阻和三端集成穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電壓在0V到正負(fù)15V之間的連續(xù)可調(diào)。介紹了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路的三種設(shè)計(jì)方案，并較詳細(xì)地介紹了一種應(yīng)用三端穩(wěn)壓集成電路LM317 的電路設(shè)計(jì)方法, 該電路利用LM317 和電壓補(bǔ)償電路以

2、及軟啟動(dòng)電路較好地解決了輸出電壓從0V 起調(diào)和輸出軟啟動(dòng)的問(wèn)題。該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電壓指標(biāo)精度較高，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 橋式整流、穩(wěn)壓、連續(xù)可調(diào); 直流電源電路; 電壓補(bǔ)償; </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, the design

3、 is a regulated DC power supply. Adopted Transformer to change voltage, rectifier bridge rectifier circuit, capacitor ripple voltage on the filter, and finally with adjustable resistance and three-terminal voltage regula

4、tor integrated to achieve DC voltage between 0V to ±15V continuously adjustable. Introduce three circuit designing methods of DC regulator with adjustable output. It also discusses how to design stable voltage circu

5、it with LM317 in detail.With the help of</p><p>　　Keyword: Bridge rectifier;Regulators;Continuous adjustable;Direct power-supply circuit;Voltage compensation</p><p><b>　　目 錄</b><

6、/p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　1．總體設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　1.1 直流穩(wěn)壓電源的種類及選用2</p><p>　　1.2 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求2</p><p>　　1.3 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)思路3</p>&

7、lt;p>　　1.4 直流穩(wěn)壓電源基本原理4</p><p>　　1.4.1變壓環(huán)節(jié)4</p><p>　　1.4.2整流環(huán)節(jié)4</p><p>　　1.4.3濾波環(huán)節(jié)5</p><p>　　1.4.4穩(wěn)壓環(huán)節(jié)5</p><p>　　2. 各部分電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　

8、2.1 變壓電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2 整流電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2.1 單相半波整流電路7</p><p>　　2.2.2 單相全波整流電路9</p><p>　　2.2.3 單相橋式整流電路11</p><p>　　2.3濾波電路設(shè)計(jì)14</p><p>

9、;　　2.3.1電容濾波電路14</p><p>　　2.3.2電感濾波電路16</p><p>　　2.3.4 π型濾波電路17</p><p>　　2.4穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.4.1穩(wěn)壓要求18</p><p>　　2.4.2利用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓19</p><p&

10、gt;　　2.4.3 三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓20</p><p>　　3. LM317可調(diào)穩(wěn)壓器25</p><p>　　3.1 特性簡(jiǎn)介25</p><p>　　3.2 電壓范圍26</p><p>　　3.3 LM317T應(yīng)用電路28</p><p>　　3.5 元件電路參數(shù)計(jì)算29</p>

11、<p>　　4. 總原理圖及工作原理32</p><p>　　4.1總電路圖32</p><p>　　4.2電路工作原理33</p><p>　　4.3 直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)參數(shù)34</p><p>　　5. 穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)36</p><p>　　6. 電路各項(xiàng)性能的測(cè)試37</p>

12、;<p>　　6.1輸出電阻的測(cè)量37</p><p>　　6.2 紋波電壓的測(cè)試37</p><p>　　6.3 紋波因數(shù)的測(cè)量37</p><p>　　6.4 最大輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試38</p><p><b>　　結(jié) 論39</b></p><p><

13、;b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來(lái)的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源

14、電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬(wàn)別。超級(jí)計(jì)算機(jī)的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng)。通過(guò)這套電源系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算機(jī)各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。袖珍計(jì)算器則是簡(jiǎn)單多的電池電源電路。不過(guò)你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護(hù)等高級(jí)功能?？梢哉f(shuō)電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒(méi)有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備，我們的生活也就不會(huì)這么豐富多彩了。

15、由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)重視基礎(chǔ)知識(shí)，但又不拘泥與基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)聯(lián)系實(shí)際，重視設(shè)計(jì)的實(shí)用性。設(shè)計(jì)過(guò)程詳細(xì)，步驟明確。但是由于設(shè)計(jì)者的水平有限，設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師給予批評(píng)和指正。

16、</p><p><b>　　1．總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　1.1 直流穩(wěn)壓電源的種類及選用</p><p>　　穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)

17、壓電源，等等。</p><p>　　1.2 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求</p><p><b>　?。?）．穩(wěn)定性好 </b></p><p>　　當(dāng)輸入電壓Usr （整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓Usc 的變化應(yīng)該很小一般要求 。 </p><p>　　由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化

18、的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù)S 來(lái)表示：S 的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下，S 越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。通常 S 約為10-2~10-4。 </p><p>　?。?）.輸出電阻小 </p><p>　　負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載），輸出電壓Usc ，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。 </p&

19、gt;<p>　　輸出電阻（又叫等效內(nèi)阻）用rn表示，它等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比。 </p><p>　　rn反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力，rn越小，則Ifz變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0.01歐。 </p><p>　?。?）.電壓溫度系數(shù)小 </p><p>　　當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)

20、，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來(lái)表示. </p><p>　?。?）.輸出電壓紋波小 </p><p>　　所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S 。</p>

21、<p>　　1.3 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在電子電路及設(shè)備中一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。這次設(shè)計(jì)的直流電源為單相小功率電源，它將頻率為50Hz、有效值為220V的單向交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)壓、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。</p><p>　　單相交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。其基本設(shè)計(jì)思路如下：</p&g

22、t;<p>　?。?）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　　（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。</p><p>　?。?）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p&g

23、t;<p>　?。?）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。</p><p><b>　　基本流程圖</b></p><p>　　1.4 直流穩(wěn)壓電源基本原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，分為降壓電路、整流電路、

24、濾波電路和穩(wěn)壓電路四大部分組成。</p><p><b>　　1.2.1變壓環(huán)節(jié)</b></p><p><b>　　1.4.1變壓環(huán)節(jié)</b></p><p>　　本電路使用的變壓電路是單相交流變壓器，選用電壓和功率依照后級(jí)電路的設(shè)計(jì)需求而定。 </p><p><b>

25、　　1.4.2整流環(huán)節(jié)</b></p><p>　　整流電路的主要作用是把經(jīng)過(guò)變壓器降壓后的交流電通過(guò)整流變成單個(gè)方向的直流電。但是這種直流電的幅值變化很大。它主要是通過(guò)二極管的截止和導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見(jiàn)的整流電路主要有全波整流電路、橋式整流電路、倍壓整流電路。我們選取單相橋式整流電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的整流功能。</p><p><b>　　1.4.3濾波環(huán)節(jié)</b&g

26、t;</p><p>　　為了減小電壓的脈動(dòng)，需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。對(duì)于穩(wěn)定性不高的電子電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用電容濾波電路。由于電容在電路中也有儲(chǔ)能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，

27、使負(fù)載電壓比較平滑。由于本電路后級(jí)是穩(wěn)壓電路，因此可以使用電容濾波電路進(jìn)行簡(jiǎn)單濾波</p><p><b>　　1.4.4穩(wěn)壓環(huán)節(jié)</b></p><p>　　雖然整流濾波電路能將交流電壓變換成較為平滑的直流電壓，但是，一方面，由于輸入電壓平均值取決于變壓器副邊電壓的有效值，所以電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，輸出電壓平均值也隨之產(chǎn)生；另一方面，由于整流電路內(nèi)阻存在，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，內(nèi)

28、阻上的電壓將產(chǎn)生變化。因此，整流濾波電路輸出電壓會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，隨著負(fù)載電阻的變化而變化。為了獲得穩(wěn)定性好的直流電壓，必須采用穩(wěn)壓措施。</p><p>　　因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。</p><p>　

29、　2. 各部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 變壓電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖2.1變壓器電路</b></p><p>　　變壓電路相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)單相變壓器，根據(jù)電路需要選擇適當(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩?。變壓器的作用是將?lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：</p><

30、;p>　　其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：</p><p>　　表1 小型變壓器的效率</p><p>　　因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊。電源變壓器電壓變換公式為：</p><p>　　其中：N1為原邊線圈扎數(shù)，N2為副邊線圈扎數(shù)。</p><p>　　2.2 整流電路

31、設(shè)計(jì)</p><p>　　整流部分主要依靠二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)。其電路原理圖及其波形變換如圖2.2所示，整流部分的電路形式有單相半波整流、單相全波整流、單相橋式整流。</p><p>　　圖2.2整流電路原理圖及其波形變換</p><p>　　2.2.1 單相半波整流電路</p><p>　?。?）單相半波整流電路是最簡(jiǎn)單的整流電路如圖2

32、.2.1，利用二極管的單向?qū)щ娦?，在?fù)載RL上得到單向脈動(dòng)電壓Vo。</p><p>　?。?）電路特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出電壓波動(dòng)較大、效率低。輸出電壓平均值為：（為變壓器副邊輸出電壓的有效值）</p><p>　　圖2.2.1 單相半波整流電路</p><p>　?。?）工作原理：U2為正半周:D管導(dǎo)通，有輸出電壓；U2為負(fù)半周：D管截止，無(wú)輸出電壓。 <

33、/p><p><b>　?。?）參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　①輸出的直流電壓值為：</p><p>　?、诹鬟^(guò)負(fù)載平均電流：</p><p>　　IDO= UO /RL=0.45U2/ RL</p><p>　　③流過(guò)整流二極管的平均電流：</p><p>　　IF=

34、 IDO =0.45U2/ RL</p><p>　　④整流二極管的最大反向電壓：</p><p>　　UDR=SQR（2）U2</p><p><b>　?、荻O管的選擇：</b></p><p>　?。?）D管的最大整流電流IF必須大于實(shí)際流過(guò)二極管的平均電流IDO：</p><p>　　IF

35、 > IDO = ULO /RL=0.45U2/ RL</p><p>　?。?）D管的最大反向工作電壓UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰值電壓URM： </p><p>　　UR >URM=SQR（2）U2</p><p>　　2.2.2 單相全波整流電路</p><p>　　（1）電路圖：

36、如圖2.2.2所示，二極管D1,D2分別在V2的正、負(fù)半周導(dǎo)通，在RL上得到如圖所示電壓波形。</p><p>　?。?）電路特點(diǎn)：是輸出電壓波動(dòng)小，變壓器中心抽頭，繞制復(fù)雜，成本高，笨重。</p><p>　?。?）工作原理：在U2正半周：D1導(dǎo)通、D2管截止，負(fù)載中有電流流過(guò)；</p><p>　　在U2負(fù)半周：D1截止、D2管導(dǎo)通，負(fù)載中有電流流過(guò)。</

37、p><p>　　圖2.2.2 單相全波整流電路</p><p><b>　?。?）參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　①輸出的直流電壓值為：</p><p>　?、诹鬟^(guò)負(fù)載平均電流：</p><p>　　IDO= UO /RL=0.9U2/ RL</p><p>　?、哿鬟^(guò)整

38、流二極管的平均電流：</p><p>　　IF= IDO =0.45U2/ RL</p><p>　?、苷鞫O管的最大反向電壓：</p><p>　　UDR=2SQR（2）U2 </p><p><b>　?、荻O管的選擇：</b></p><p>　　（1）D管的最大整流電流IF必須大于實(shí)際流

39、過(guò)二極管的平均電流IDO：</p><p>　　IF > IDO = ULO /RL =0.45U2/ RL</p><p>　　（2）D管的最大反向工作電壓UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰值電壓URM： </p><p>　　UR > URM =2SQR（2）U2 </p><p>　　2

40、.2.3 單相橋式整流電路</p><p>　　單相半波整流電路的缺點(diǎn)是只利用了電源的半個(gè)周期，輸出電流較小，同時(shí)整流電壓的脈動(dòng)較大。全波整流電路可以克服這些缺點(diǎn)，其中最常用的是單相橋式整流電路，它是由四個(gè)二極管接成電橋的形式構(gòu)成的?？梢钥吹?，四個(gè)二極管分為兩組，正負(fù)半周輪流導(dǎo)通，但負(fù)載上電流方向不變，此即為全波整流。</p><p>　　(1) 電路圖：如圖2.2.3所示，二極管D1、

41、D2 、D3、 D4四只二極管接成電橋的形式，名稱由此而來(lái)。</p><p>　　圖2.2.3 單相橋式整流電路</p><p>　　(2) 工作原理：在V2的正半周， D1、 D3導(dǎo)通， D2、 D4截止， 通過(guò)D1、 D3給RL提供電流，方向由上向下（圖中虛線)；</p><p>　　在V2的負(fù)半周， D2、 D4導(dǎo)通， D1、 D3截止，通過(guò)D2、 D4給RL

42、提供電流，方向仍然是由上向下（圖中虛線）由此得到圖示的整流波形。</p><p><b>　?。?）波形圖 </b></p><p><b>　　（4）參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　?、佥敵龅闹绷麟妷褐禐椋?lt;/p><p>　?、诹鬟^(guò)負(fù)載平均電流：</p><p>　　

43、IDO= UO /RL=0.9U2/ RL</p><p>　?、哿鬟^(guò)整流二極管的平均電流：</p><p>　　IF= IDO =0.45U2/ RL</p><p>　?、苷鞫O管的最大反向電壓：</p><p>　　UDR=SQR（2）U2</p><p><b>　?、荻O管的選擇：</b&g

44、t;</p><p>　?。?）D管的最大整流電流IF必須大于實(shí)際流過(guò)二極管的平均電流IDO：</p><p>　　IF > IDO = ULO /RL =0.45U2/ RL</p><p>　?。?）D管的最大反向工作電壓UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰值電壓URM： </p><p>　　U

45、R >URM =SQR（2）U2</p><p>　　通過(guò)上述分析，可以得到橋式整流電路的基本特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）橋式整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓。</p><p>　?。?）橋式整流電路的交流利用率為100%。</p><p>　　（3）電容輸出橋式整流電路，二極管承擔(dān)的最大反向電壓為2倍的交流峰值電壓（電容輸出時(shí)電

46、壓疊加）。</p><p>　?。?）橋式整流電路二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半。</p><p>　?。?）實(shí)際電路中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的要求。</p><p><b>　　2.3濾波電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　作用：對(duì)整流電路輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑，使之成為含交變成份很

47、小的直流電壓。</p><p>　　說(shuō)明：濾波電路實(shí)際上是一個(gè)低通濾波器，截止頻率低于整流輸出電壓的基波頻率。</p><p>　　電路形式：電容濾波、電感濾波、型濾波電路。</p><p>　　2.3.1電容濾波電路 </p><p>　　盡管整流后的電壓為直流電壓，但波動(dòng)較大，仍然不能直接作為電源使用，還需進(jìn)一步濾波，將其中的交流成

48、份濾掉。濾波通常是采用電容或電感的能量存儲(chǔ)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、型濾波等幾種。在小功率整流濾波電路中，電容濾波是最常用的一種，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果較好。</p><p><b>　?、匐娐方M成：</b></p><p>　?、駱蚴秸?、電容濾波電路如圖2.3.1所示:</p><p>　　圖2.3.1橋式整流電路&l

49、t;/p><p><b>　?、螂娙轂V波的原理：</b></p><p>　　電容是一個(gè)能儲(chǔ)存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓UC=Q/C。在電容量不變時(shí)，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量。</p><p><

50、;b>　?、诠ぷ髟恚?lt;/b></p><p>　?、褙?fù)載未接入（開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)）時(shí)：設(shè)電容兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)V2為正半周時(shí)， V2通過(guò)D1、 D3向電容C充電； V2為負(fù)半周時(shí)，經(jīng)D2、 D4向電容C充電。充電時(shí)間常數(shù)為：?C= Rint C。其中Rint t包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管的正向電阻。由于Rint一般很小，電容器很快就充電到交流電壓V2的最大值V2，由于電容無(wú)

51、放電回路，故輸出電壓（電容C兩端的電壓)保持在V2不變。</p><p>　　Ⅱ 1 接入負(fù)載RL（開(kāi)關(guān)S合上）時(shí)：設(shè)變壓器副邊電壓V2從0開(kāi)始上升時(shí)接入RL，由于電容已到V2 ，故剛接入負(fù)載時(shí)，V2＜ VC，二極管在反向電壓作用下而截止，電容C經(jīng)RL放電，放電時(shí)間常數(shù)為：d=RLC。因d一般較大，故電容兩端電壓Vc(即Vo)按指數(shù)規(guī)律慢下降（圖中a,b段）。</p><p>　　2 當(dāng)V

52、2升至Rint＞VC時(shí)，二極管D1、 D3在正向電壓作用下而導(dǎo)通，此時(shí)V2經(jīng)D1、 D3一方面向RL提供電流，一方面向C充電（接入RL后充電時(shí)間常數(shù)變?yōu)镃=RL//RintC≈RintC ）。VC將如圖中b、 c段所示。</p><p>　　3 當(dāng)V2又降至V2＜VC時(shí)，二極管又截止，電容C又向RL放電，如圖中c 、d段所示.電容如此周而復(fù)始充放電，就得到了一個(gè)如圖所示的鋸齒波電壓VO = VC ，由此可見(jiàn)輸出電

53、壓的波動(dòng)大大減小。</p><p>　　4 為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取d= RL C≥(3~5)T/2 (T為交流電周期20ms) 　 此時(shí)：Vo = (1.1~1.2) V2。</p><p><b>　?、垭娙轂V波的特點(diǎn)</b></p><p>　　1、RL C越大，電容放電速度越慢，負(fù)載電壓中的紋波成份越小，負(fù)載平均電壓越高。為了得

54、到平滑的輸出電壓，一般取：</p><p>　　RL C≧（3—5）T/2 </p><p>　　(T—交流電源電壓周期)</p><p>　　2、RL越小，輸出電壓越小。</p><p>　　（1）當(dāng)C一定時(shí)， RL→∞時(shí)，即空載：</p><p>　　ULO=1.4 U2</p><p>

55、;　?。?）當(dāng)C=0時(shí)，即無(wú)電容時(shí)：ULO=0.9 U2</p><p>　?。?）一般情況下，ULO=（1.1——1.2) U2</p><p>　　3、電容濾波適用于負(fù)載電壓較高、負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。</p><p>　　2.3.2電感濾波電路</p><p>　?、?電路圖如圖2.3.2所示：</p><p>　

56、　圖2.3.2電感濾波電路</p><p>　?、?電感濾波的原理：</p><p>　　電感濾波是利用電感的儲(chǔ)能來(lái)減小輸出電壓紋波的。當(dāng)電感中電流增大時(shí)，自電感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電位增加的同時(shí)，也將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，使電流的變化減??；反之，當(dāng)電感中電流減少時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的作用阻礙電流的減少，同時(shí)釋放能量，使電流變化減小，因此，電流的變化小，電壓的紋波得到抑制。<

57、;/p><p>　?、?電感濾波電路的幾點(diǎn)說(shuō)明：</p><p>　　1、L越大、RL越小，輸出電壓紋波越小；</p><p>　　2、忽略電感內(nèi)阻， ULO=0.9 U2 （理論值）；</p><p>　　3、電感濾波適用于低電壓，大電流的場(chǎng)合。</p><p>　　2.3.4 π型濾波電路</p><

58、;p>　　因整流部分選擇了橋式整流電路，濾波部分選擇電容濾波與橋式整流結(jié)合使用，即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。UI與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為：</p><p><b>　　在整流電路中：</b></p><p>　　流過(guò)每只二極管的平均電流為：</p><p>　　其中：R為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿

59、足：其中：T = 20ms是50Hz交流電壓的周期 由于Urm﹥1.414U2=1.414×16=22.6V，Iomax = 1A,IN4001的反向擊穿電壓,額定工作電流,故整流二極管選用IN4001.</p><p>　　根據(jù)電容的耐壓要大于Urm﹥1.414U2=1.414×16=22.6V，故濾波電容C1取容量為2200uF</p><p>　　經(jīng)過(guò)濾波電路后，

60、既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。</p><p><b>　　2.4穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于輸入電壓U1發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓UI會(huì)隨著變化。因此，為了維持輸出電壓UI穩(wěn)定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)

61、載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　2.4.1穩(wěn)壓要求</b></p><p>　　經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩(wěn)定性是比較差的。其原因主要有以下幾個(gè)方面： 1．由于輸入

62、電壓（市電）不穩(wěn)定（通常交流電網(wǎng)允許有＋10％的波動(dòng)），而導(dǎo)致整流濾波電路輸出直流電壓不穩(wěn)定； 2．當(dāng)負(fù)載RL變化（即負(fù)載電流IL變化時(shí)，由于整流濾波電路存在一定的內(nèi)阻，使得輸出直流電壓發(fā)生變化； 3. 當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，引起電路元件（特別是半導(dǎo)體器件）參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化。 所以，經(jīng)整流濾波后的直流電壓，必須采取一定的穩(wěn)壓措施，才能適合電子設(shè)備的需要。常用的穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩種

63、類型。 </p><p>　　2.4.2利用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓</p><p>　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理：利用穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)電流可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)但擊穿電壓卻基本不變的特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　對(duì)任何穩(wěn)壓電路都應(yīng)從兩個(gè)方面考察其穩(wěn)壓特性，一是電網(wǎng)電壓波動(dòng)，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定；二是設(shè)負(fù)載變化，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。</p><p>　

64、　穩(wěn)壓管的伏安特性及符號(hào) 穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻</p><p>　　穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡~穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當(dāng)電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，

65、此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小，利于這一特性，穩(wěn)壓管訪問(wèn)就在電路到起到穩(wěn)壓的作用了。而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過(guò)允許范圍，二極管將會(huì)發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。 </p><p>　　有穩(wěn)壓二極管和限流電阻R所組成的穩(wěn)壓電路是一種最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路。其具體圖如下：</p>

66、<p>　　圖2.4.2 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路</p><p>　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出電流較小，輸出電壓不可調(diào)，不能滿足很多場(chǎng)合下的應(yīng)用。 </p><p>　　2.4.3 三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓</p><p>　?、?集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)：隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成

67、穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　② 集成穩(wěn)壓器是將調(diào)整電路、取樣電路、基準(zhǔn)電路、啟動(dòng)電路及保護(hù)電路集成在一塊硅片上構(gòu)成的芯片。它完整的功能體系、健全的保護(hù)電路、安全可靠的工作性能，給穩(wěn)壓電源的制作帶來(lái)了極大的方便。集成電路穩(wěn)壓器的型號(hào)很多，按單片的引出端子分類，有三端固定式、三端可調(diào)式、和多端可調(diào)式等。三端集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端子，安裝和使用都很方便。</p&

68、gt;<p>　　1．三端固定式集成穩(wěn)壓器</p><p>　?。?）三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列</p><p>　　三端固定式集成電路穩(wěn)壓器的外形和管腳排如圖2.4.3-1所示。</p><p>　　圖2.4.3-1　三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列</p><p>　?。?）三端固定式穩(wěn)壓器的型號(hào)組成及其意義&l

69、t;/p><p>　　三端固定式集成穩(wěn)壓器的型號(hào)組成及其意義如圖2.4.3-2所示。國(guó)產(chǎn)三端固定式集成穩(wěn)壓器有CW78XX系列（正電壓輸出）和CW79XX系列（負(fù)電壓輸出），其輸出電壓有5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V，最大輸出電流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等。</p><p>　　圖2.4.3-2 三端固定式集成穩(wěn)壓器型號(hào)組成及意義</p>

70、;<p>　　（3）三端固定式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用</p><p><b>　?、俟潭ㄝ敵龇€(wěn)壓器</b></p><p>　　在實(shí)際上工作中，可根據(jù)不同的需要，選取符合要求的CW78XX、CW79XX系列產(chǎn)品。電路組成如圖2.4.3-3所示。圖中C1可以防止由于輸入引線較長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的電感而引起的自激。C2用來(lái)減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾。C3是容量

71、較大的電解電容，主要用來(lái)進(jìn)一步減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾。</p><p>　　a.固定正電壓輸出 b.固定負(fù)電壓輸出</p><p>　　圖2.4.3-3 三端集成穩(wěn)壓器的典型接法</p><p>　?、?擴(kuò)壓、擴(kuò)流和可調(diào)電路</p><p>　　如果需要輸出電壓高于三端穩(wěn)壓器輸出電壓時(shí)，可采用圖2

72、.4.3-4所示電路。</p><p>　　圖2.4.3-4　提高輸出電壓接線圖</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　通過(guò)調(diào)整R2可得所需電壓,但它的可調(diào)范圍小。</p><p>　　當(dāng)負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器輸出電流時(shí)，可采用圖2.4.3-5所示電路。</p><p>

73、　　圖2.4.3-5 提高輸出電流接線圖</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　由于；且 很小，可忽略不計(jì)，所以</p><p>　?。ㄆ渲校?（3）</p><p>　　式中R為V提供偏置電壓，UBE由三極管決定，鍺管為0.3V，硅管為0.7V。</p><

74、p>　　要得到可調(diào)的輸出電壓，可采用圖2.4.3-4所示的電路。其輸出電壓表達(dá)式如式（1）所示。</p><p>　　2.4.3-6 具有正、負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓電源</p><p>　　如上圖所示，由圖可知，電源變壓器帶有中心抽頭并接地，輸出端得到大小相等、極性相反的電壓。</p><p>　　2. 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器</p><p>

75、　　三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器按輸出電壓分為正電壓輸出CW317（CW117、CW217）和負(fù)電壓輸出CW337（CW137、CW237）兩大類。按輸出電流大小，每個(gè)系列又分為L(zhǎng)型和M型等。</p><p>　　三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器克服了固定三端穩(wěn)壓器輸出電壓不可調(diào)的缺點(diǎn)，繼承了三端固定式集成穩(wěn)壓器的諸多優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW317和CW337是一種懸浮式串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器

76、，它們的外形如圖2.4.3-7所示。</p><p>　　圖2.4.3-7 CW317和CW337外形</p><p>　　典型應(yīng)用電路如圖2.4.3-8所示。</p><p>　　圖2.4.3-8 CW317和CW337典型應(yīng)用電路</p><p>　　為了使電路正常工作，一般輸出電流不小于5mA。輸入電壓范圍在2～40V之間，輸出電壓

77、可在1.25～37V之間調(diào)整。負(fù)載電流可達(dá)1.5A，由于調(diào)整端的輸出電流非常?。?0μA）且恒定，故可將其忽略，那么輸出電壓可用下式表示：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，1.25V 是集成穩(wěn)壓器輸出端與調(diào)整端之間的固定參考電壓UREF；R1取值120～240Ω（此值保證穩(wěn)壓器在空載時(shí)也能正常工作），調(diào)節(jié)RP可改變輸出電壓的大?。?/p>

78、RP取值視R1和輸出電壓的大小而確定）。</p><p>　　綜合比較而言穩(wěn)壓電路部分選擇具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉，穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路等優(yōu)點(diǎn)三端集成穩(wěn)壓LM317（CW317）電路。</p><p>　　3. LM317可調(diào)穩(wěn)壓器</p><p>　　LM317 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317 的輸出電壓范圍是

79、1.2V至37V，負(fù)載電流最大為1.5A。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317 內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過(guò) 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM317能夠有許多特殊的用法，比如把調(diào)

80、整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過(guò)LM317的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 </p><p><b>　　3.1 特性簡(jiǎn)介</b></p><p>　　可調(diào)整輸出電壓低到1.2V，保證1.5A 輸出電流，典型線性調(diào)整率0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%，80d

81、B 紋波抑制比。輸出短路保護(hù)，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。</p><p>　　多數(shù)工程師都知道：他們可以 使用某種廉價(jià)的三端子可調(diào)穩(wěn)壓器，比如Fairchild Semiconductor公司的LM317，把它作為僅提供某個(gè)必要電壓值（如36V或3V）的可調(diào)穩(wěn)壓器。但是，如果不采用其它方法，那么該值無(wú)法低于1.25V。這些器件的內(nèi)部參考電壓為1.25V，并且如果不使用電位偏置，那么它們的輸出電壓也無(wú)法

82、低于該值。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)辦法是使用基于兩只二極管的參考電壓源（參考文獻(xiàn)2）。該方法適合于1.2V~15V，或電壓更高的穩(wěn)壓器，但它不適合于超低壓固定穩(wěn)壓器或可調(diào)穩(wěn)壓器。它采用的兩只1N4001二極管不提供必要的1.2V電位偏置，并且具有額外的約為2.5 mV/K的溫度不穩(wěn)定性（參考文獻(xiàn)3）。因此，輸出電壓的額外溫度漂移約為100 mV；如果把溫度調(diào)至20℃（典型室內(nèi)情況），則它大于1.5V輸出電壓的6%，等于1V輸出電壓的10%?？?/p>

83、用Fairchild Semiconductor公司的LM185或Analog Devices公司的AD589可調(diào)電壓參考IC來(lái)解決這些問(wèn)題。但這些器件很貴，而且在本情形中，它們不僅需要額外的調(diào)零，還需要匹配。</p><p><b>　　3.2 電壓范圍</b></p><p>　　LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)?！　∑浞庋b形式如下：</p&g

84、t;<p><b>　　圖 3.2-1</b></p><p>　　表2 絕對(duì)最大額定值</p><p><b>　　引腳圖（頂視）</b></p><p>　　圖3.2-2 引腳圖（頂視）</p><p>　　注：輸入至少要比輸出高2V，否則不能調(diào)壓。輸入電要最高不能超過(guò)40V吧。輸

85、出電流最好不超過(guò)1A。 輸入12V的話，輸出最高就是10V左右。由于它內(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。當(dāng)輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時(shí)，注意317的功耗不要過(guò)大。一般加散熱片后功耗也不超過(guò)20W。因此壓差大時(shí)建議分檔調(diào)壓。</p><p>　　LM317可調(diào)集成穩(wěn)壓器，最大輸出電流為2.2A，輸出電壓范圍為1.25～37V?；窘臃ㄈ缦拢?lt;/p><p>　　圖3.2-3 LM31

86、7的基本解法</p><p>　　1，2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R1應(yīng)小于240歐姆。改變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護(hù)LM317。</p><p>　　Uo=(1+ R2/ R1)*1.25</p><p>　　3.3 LM317T應(yīng)用電路 </p><p>　　用LM317T制作可調(diào)穩(wěn)壓電源，常

87、因電位器接觸不良使輸出電壓升高而燒毀負(fù)載。如果增加一只三極管（如下圖所示），在正常情況下，T1的基極電位為0，T1截止，對(duì)電路無(wú)影響；而當(dāng)W1接觸不良時(shí)，T1的基極電位上升，當(dāng)升至0.7V時(shí)，T1導(dǎo)通，將LM317T的調(diào)整端電壓降低，輸出電壓也降低，從而對(duì)負(fù)載起到保護(hù)作用。如去掉三極管、斷開(kāi)W1中心點(diǎn)連線，3.8V小電珠立刻燒毀，測(cè)輸出電壓高達(dá)21V。而加有T1時(shí)，小電珠亮度減小，此時(shí) LM317T輸出電壓僅為2V，從而有效的保護(hù)了負(fù)載

88、。</p><p>　　圖3.3 LM317T應(yīng)用電路</p><p>　　3.4 使W317穩(wěn)壓器從零伏起調(diào)</p><p>　　用W317制作的穩(wěn)壓器，由于受集成塊內(nèi)電其電路的限制,最低輸出電壓為1．25V。而圖3.4所示電路則可以使電壓從0V開(kāi)始調(diào)整。該電路和W317基本應(yīng)用電路的不同之處是增加了—組負(fù)壓輔助電源。穩(wěn)壓管DW正極對(duì)地電壓為—1．25V，調(diào)壓電位

89、器W的下端沒(méi)有接在地端，而是接在穩(wěn)壓管正極，穩(wěn)壓電源的輸出電壓仍然從三端穩(wěn)壓器的輸出端與地之間獲得。這樣當(dāng)W的阻值調(diào)到零時(shí)，R1上的1．25V電壓剛好和DW上的-1．25V相抵消，從而使輸出電壓為OV。該電路可以從0V起調(diào)，輸出電壓可達(dá)30V以上。</p><p>　　圖3.4從零伏起調(diào)的W317穩(wěn)壓器電路</p><p>　　3.5 元件電路參數(shù)計(jì)算</p><p&g

90、t;　　（一） 根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 </p><p>　　因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見(jiàn)主要有CW317、CW337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為6V~13V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)

91、整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。</p><p>　　選集成穩(wěn)壓器，確定電路形式</p><p>　　選可調(diào)式三端穩(wěn)壓器CW317，其特性參數(shù)Vo=1.2V~37V，Iomax=1.5A，最小輸入、輸出壓差(Vi-Vo)min=3V，最大輸入、輸出壓差(Vi-Vo)max=40V。組成的穩(wěn)壓電源電路如圖3.5所示。由計(jì)算得Vo≈1.25(1+RP1/R1)，取R1=240

92、，則RP1min=48 ，RP1max=912，故取RP1為2.7k 的精密線繞可調(diào)電位器。</p><p>　　圖3.5穩(wěn)壓電源電路</p><p>　　（二） 選電源變壓器 </p><p>　　由于LM317L的輸入電壓與輸出電壓差的最小值,輸入電壓與輸出電壓差的最大值,故LM317L的輸入電壓范圍為：</p><p><b>

93、;　　即 </b></p><p>　　15V+3V≤U1≤﹣15V+40V</p><p>　　18V≤U1≤25V</p><p>　　U2≥U1min/1.1=18/1.1=16.3V 取U2=16V</p><p>　　變壓器副邊電流I2>Iomax = 1A,取I2 =1.1A</p>

94、;<p>　　因此，變壓器副邊輸出功率：P2≥U2×I2=17.6W</p><p>　　由于變壓器所以變壓器原邊輸出功率P1≥P2/=25.1W,為留有余地選用功率為50W的變壓器</p><p>　?。ㄈ?選整流二極管及濾波電容 </p><p>　　整流二極管耐壓VD＞VOM= V2 ID＞IOmax =0.3A<

95、/p><p>　　為了焊接便利，選擇整流橋KBPC610 (1000V 6.0A )作為整流部分。</p><p><b>　　濾波電容:</b></p><p>　　為了留有余地，取2200uF/50V作濾波電容。</p><p>　　（四）保護(hù)管VD1,VD2</p><p>　　集成穩(wěn)壓器如果離

96、濾波電容C1較遠(yuǎn),應(yīng)在靠近317輸入端接0.33微法旁路電容C2.接在調(diào)整端和地之間的電容C3用來(lái)旁路電位器兩端的紋波電壓.當(dāng)C3容量為10微法時(shí),紋波抑制比可提高20dB,減小到原來(lái)的十分之一.另一方面,由于C3的接入,一旦輸入或輸出端發(fā)生短路,C3中儲(chǔ)存的電荷會(huì)通過(guò)穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管和基準(zhǔn)放大管而損壞穩(wěn)壓器.故在R1兩端并接二極管VD2。</p><p>　　在沒(méi)有容性負(fù)載的情況下,穩(wěn)壓器可以穩(wěn)定地工作,但當(dāng)

97、輸出端有500-5000PF的容性負(fù)載時(shí),容易發(fā)生自激.為抑制自激,在輸出端接一只1微法的鉭電容或25微法的鋁電解電容C4,它還可以發(fā)送電源的瞬態(tài)響應(yīng).但當(dāng)輸入端發(fā)生短路時(shí),C4中儲(chǔ)存的電荷將對(duì)穩(wěn)壓器輸出端放電,放電電流可能損壞穩(wěn)壓器.故在穩(wěn)壓器兩端并接保護(hù)二極管VD2。</p><p>　　VD1和VD2都選用IN4002 額定電流1A，最大反向電壓100V。 </p><p>　　4.

98、 總原理圖及工作原理</p><p><b>　　4.1總電路圖</b></p><p><b>　　圖4.1 總原理圖</b></p><p><b>　　4.2電路工作原理</b></p><p>　　工作原理：電源輸入部分為常見(jiàn)的變壓器降壓與橋式整流，加大電容濾波，獲得上

99、下對(duì)稱的±22V直流電壓。其中還派生出另兩組±6.8V輔助電壓，分別接在運(yùn)放 IC4和運(yùn)放 IC3的 V+與 V-端，以保證IC3、IC4的工作電壓不超過(guò)極限范圍。下面具體分述穩(wěn)壓部分：</p><p>　　1.正輸出電路由穩(wěn)壓器IC1及相關(guān)元器件組成，通常接在穩(wěn)壓器IC4的調(diào)節(jié)端上電位器另一端是接地的。假如RP1電阻調(diào)至0值，那么輸出電壓Vout=1.2V，即電路內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為1.2V，同時(shí)

100、在電阻R3上產(chǎn)生10mA恒流，只要改變RP1的阻值即可改變輸出電壓。這里，將RP1接地端改接在運(yùn)放IC3的輸出端，并設(shè)法使IC3的輸出電壓為-1.2V，以抵消IC1的基準(zhǔn)電壓+1.2V，這樣便可實(shí)現(xiàn)從0起調(diào)，要實(shí)現(xiàn)上述目的也很簡(jiǎn)單，只要將運(yùn)放IC3連成差分放大器，進(jìn)行減法運(yùn)算即可。由圖可知，同相輸入端電壓為V1，而反相輸入端電壓為V2，因R4=R5=R6=R7，故IC3的輸出端電壓VO=R5/ R4×(V1- V2)=-1.2

101、V，也可得出穩(wěn)壓器IC1的輸出電壓+Vout＝5mA×R3＋10mA×PR1-1.2V。</p><p>　　2.負(fù)輸出電路由穩(wěn)壓器IC2及相關(guān)元件組成，這里省去了IC2調(diào)節(jié)端上原設(shè)置的電位器RP3，改接在運(yùn)放IC4的輸出端，由IC4的輸出電壓控制調(diào)節(jié)端，同樣可以達(dá)到調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器的輸出電壓目的。由于運(yùn)放IC4接成增益為1的反相放大器，其反相輸入端連到正輸出電路的穩(wěn)壓器輸出端上，所以負(fù)輸出穩(wěn)壓器便

102、產(chǎn)生極性相反幅度相等的穩(wěn)壓電壓，即-Vout=- R10／R9×(+Vout)，因R9= R10，所以-Vout＝＋Vout，即負(fù)輸出電壓跟蹤正輸出電壓。</p><p>　　3.電路中二極管D7與D8用以防止外接負(fù)載加大有電容放電，致使IC1與IC3輸出端損壞；另外二極管D9與D10為防止因某種原因IC3輸出正飽和和IC1輸出負(fù)飽和而將IC1和IC2調(diào)節(jié)端擊穿，因IC1與IC2的調(diào)節(jié)端均不允許流入反相

103、電流。</p><p>　　元器件選擇：本機(jī)均為通用元器件，無(wú)特殊規(guī)格。IC1與IC2均為三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，正輸出型號(hào)為L(zhǎng)M317，負(fù)輸出型號(hào)為L(zhǎng)M337，均為T(mén)O-220封裝，市場(chǎng)上均有現(xiàn)售，上機(jī)時(shí)應(yīng)加裝散熱器。IC3、IC4為通用型運(yùn)放，也可由OP-07代用。電阻全部選用 1/4W金屬膜電阻，其中R4、R5、R6、R7、R9、R10精度要求為1%。RP1應(yīng)選用線繞電位器。有條件的以多圈電位器效果較理想，電源

104、變壓器T可選用14英寸黑白電視機(jī)電源變壓器代用，如自繞應(yīng)選EI型高夕鋼片，功率為35W－45W即可。</p><p>　　裝配與使用：本機(jī)裝配只要焊接無(wú)誤，一般不需調(diào)試一裝即成。如電壓上限值不準(zhǔn)確，可在RP1上并聯(lián)一只33k左右電阻，以校正15V為止。為了提高裝配精度，提出三點(diǎn)印制板設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1.左邊為輸入，右邊為輸出；2.地線的走線盡量面積大一些，電源三限引出線也應(yīng)相對(duì)粗一點(diǎn)；3.基準(zhǔn)源10mA走線與正輸出

105、、負(fù)輸出大電流線不應(yīng)共用一根多股線。使用時(shí)，面板上應(yīng)加裝一個(gè)電壓表，以指示電壓讀數(shù)，仔細(xì)地旋轉(zhuǎn)RP1，即可從0-±15V范圍內(nèi)達(dá)到滿意效果。</p><p>　　4.3 直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　對(duì)于直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，要考慮到其中幾項(xiàng)重要參數(shù)，如輸出電壓，輸出電流的平均值，以及脈動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)等。對(duì)于輸入電壓，穩(wěn)壓管和限流電阻的選擇也是不可忽視的。在此章節(jié)對(duì)其進(jìn)行

106、相關(guān)計(jì)算和總結(jié)。</p><p>　　1).輸出電壓平均值就是負(fù)載電阻上電壓的平均值。</p><p>　　=sinωtd(ωt)</p><p><b>　　推導(dǎo)計(jì)算得</b></p><p><b>　　=≈0.45</b></p><p>　　負(fù)載電流的平均值

107、 =≈</p><p>　　將整流輸出電壓的基波峰值與輸出電壓平均值之比定義為整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S，即可得出： S=/</p><p>　　則單項(xiàng)橋式整流電路，輸出電壓的平均值</p><p>　　=sinωtd(ωt) =≈0.9</p><p>　　由此推出輸出電流的平均值 =≈</p><p&g

108、t;　　2)濾波電路輸出電壓平均值</p><p><b>　　=</b></p><p>　　由此可推出脈動(dòng)系數(shù) </p><p>　　3）對(duì)于任何穩(wěn)壓電路，均可用穩(wěn)壓系數(shù)和輸出電阻來(lái)描述其穩(wěn)壓性能。定義為負(fù)載一定時(shí)穩(wěn)壓電路輸出電壓相對(duì)變化量與其輸入電壓相對(duì)變化量之比，即</p><p>　　表示

109、電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，其值愈小，電網(wǎng)電壓變化時(shí)輸出電壓的變化愈小。式中為整流濾波后的電流電壓。</p><p>　　穩(wěn)壓電路輸入電壓的選擇</p><p><b>　　一般選取</b></p><p><b>　　=（2~3）</b></p><p>　　為輸出電阻，是穩(wěn)定電路輸入電壓輸入一定時(shí)輸出電

110、壓變化量與輸出電流變化量之比，即</p><p>　　表示負(fù)載電阻對(duì)穩(wěn)定性能的影響。</p><p>　　5. 穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)</p><p>　　穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)是指穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、最大紋波電壓與紋波抑制比和溫度系數(shù)。</p><p><b>　　1)穩(wěn)壓系數(shù)</b></p><p>

111、　　負(fù)載不變時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量和輸入電壓相對(duì)變化量之比，即S=(△/)當(dāng)輸入電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓的變化應(yīng)該很小，一般要求</p><p><b>　　△/≤1％。</b></p><p><b>　　2)輸出電阻</b></p><p>　　負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的特性可用輸出電

112、阻表征。</p><p><b>　　=|△/△|</b></p><p>　　反映伏在變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力，越小，則變化時(shí)的輸出電壓的變化也越小。</p><p>　　3)最大紋波電壓與紋波抑制比</p><p>　　疊加在輸出電壓上的波動(dòng)分量稱為最大紋波電壓，常用其峰一峰值△UOP-P來(lái)表示，一般為毫伏級(jí)。

113、紋波抑制比SR表示，穩(wěn)壓電路輸入紋波電壓峰—峰值△UIP-P與輸出紋波電壓峰-峰值△UOP-P之比，并取其分貝數(shù)</p><p><b>　　4)溫度系數(shù)</b></p><p>　　良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)表示。溫度系數(shù)越小越好。</p><p>　　6. 電路各

114、項(xiàng)性能的測(cè)試</p><p>　　6.1輸出電阻的測(cè)量</p><p>　　按圖9示連接電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓，在不接負(fù)載RL時(shí)測(cè)出開(kāi)路電壓Uo1，此時(shí)Io1=0，然后接上負(fù)載RL，測(cè)出輸出電壓Uo2和輸出電流Io2，則輸出電阻為：</p><p>　　6.2 紋波電壓的測(cè)試 </p><p>　　用示波器觀察Uo的峰峰值，（此時(shí)Y通道

115、輸入信號(hào)采用交流耦合AC），測(cè)量ΔUop-p的值（約幾mV）。</p><p>　　6.3 紋波因數(shù)的測(cè)量</p><p>　　用交流毫伏表測(cè)出穩(wěn)壓電源輸出電壓交流分量的有效值，用萬(wàn)用表（或數(shù)字萬(wàn)用表）的直流電壓檔測(cè)量穩(wěn)壓電源輸出電壓的直流分量。則紋波因數(shù)為：</p><p>　　6.4 最大輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試</p><p>　　

116、一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，其輸出電流要小于最大輸出電流取，可算出RL=31.25Ω，工作時(shí)上消耗的功率為：</p><p>　　Pl=UoIo=15×0.8=12W</p><p>　　故取額定功率為20W，阻值為31.25Ω的電位器</p><p>　　圖6.4 電源性能指標(biāo)的測(cè)試電路</p><p>　　測(cè)試時(shí)，先使，交流輸