串聯(lián)集成穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告 題 目： 集成穩(wěn)壓電源設(shè)計 2011年 6月27日目 錄1課程設(shè)計目的 12課程設(shè)計題目描述和要求 13課程設(shè)計方案選擇及論證 13.1 設(shè)計方案的選定與說明 13.2論述方案的各部分工作原理 23.3相關(guān)的計算 64總結(jié) 8參考書目 91.課程設(shè)計目的課程設(shè)計是某門課程的總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本門課程及有關(guān)先修課程的基本知識去解決某一實際問題的基本訓(xùn)練，加深對該課程知識的理解。在整個教學(xué)計劃中,它起著培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力的重要作用。通過本課程設(shè)計, 主要訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的以下能力:1.查閱資料：搜集與本設(shè)計有關(guān)部門的資料(包括從已發(fā)表的文獻中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中

2、搜集)的能力；2.方案的選擇：樹立既考慮技術(shù)上的先進性與可行性,又考慮經(jīng)濟上的合理性,并注意提高分析和解決實際問題的能力；3.迅速準確的進行工程計算的能力,計算機應(yīng)用能力；4.用簡潔的文字,清晰的圖表來表達自己設(shè)計思想的能力。1. 課程設(shè)計題目描述和要求（1）課程設(shè)計題目為集成穩(wěn)壓電源設(shè)計，其中電源變壓器只做理論設(shè)計，合理選擇集成穩(wěn)壓器，合理設(shè)置保護電路，確定電路形式，選用合理的整流二極管和濾波電容，選擇電源變壓器，計算確定元件參數(shù)。（2）設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，性能指標要求為：輸出電壓可調(diào)Uo = +3V+ 9V最大輸出電流Io max =800mA紋波電壓的有效值 穩(wěn)壓系數(shù) 3.課程設(shè)計方案

3、選擇及論證3.1 設(shè)計方案的選定與說明 集成穩(wěn)壓電源按電路的工作方式分，有線性集成穩(wěn)壓器和開關(guān)式集成穩(wěn)壓器；按電路的結(jié)構(gòu)形式分，有單片式集成穩(wěn)壓器和組合式集成穩(wěn)壓器；按管腳的連接方式分，有三端式集成穩(wěn)壓器和多端式集成穩(wěn)壓器。但集成穩(wěn)壓器充分利用集成技術(shù)的優(yōu)點，在線路結(jié)構(gòu)和制造工藝上都采用很多基本的模擬集成電路方法。而且，集成穩(wěn)壓電路具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強、紋波電壓小等優(yōu)點。電子設(shè)備工作時，一般都需要直流供電，這些直流電源大多采用把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。3.2論述方案的各部分工作原理直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖1所示。電網(wǎng)

4、供給的交流電壓U1 (220V，50Hz)經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電流U2 ，然后有整流電路變換成方向不變，大小隨時間變化的脈動電壓U3 ，再用濾波器濾去其交流分量，就可以得到比較平直的直流電壓UI 。這時的直流輸出電壓UI還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變動而而變化，所以在對直流供電較高的場合還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。 + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 uI U0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _（a） 穩(wěn)壓電源的組成框圖 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）

5、 整流與穩(wěn)壓過程圖1 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程1電源變壓器 電源變壓器的作用是將來自電網(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： (31)其中：P2是變壓器副邊的功率，P1是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率副邊功率效率0.60.70.80.85 因此，當算出了副邊功率P2后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率P1。2整流和濾波電路常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波、倍壓整流濾波電路如圖2（a）、（b）、（c）所示。 （a）全波整流濾波電路 （b）橋式整流濾波電路 （c）二倍壓整流濾波電路圖2 常用的整流

6、濾波電路 (a)電感濾波電路 （b）LC型濾波電路 (c)電容濾波電路圖3 常用幾種濾波電路在這個穩(wěn)壓電源中選用橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動的直流電壓u3。濾波電路選用電容濾波，其作用是把脈動直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓UI。UI與交流電壓u2的有效值U2的關(guān)系為： （32）在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為： （33）流過每只二極管的平均電流為： （34）其中：R為整流濾波電路的負載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數(shù)RC應(yīng)滿足： （35）其中：T = 20ms是50Hz交流電壓的周期。3穩(wěn)壓電路由于輸入電壓u1發(fā)生波

7、動、負載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓UI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓UI穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素（電網(wǎng)電壓、負載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時，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)計的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負電壓輸出兩種類型。（1）固定電壓輸出穩(wěn)壓器常見的有CW78（LM78）系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器；CW79（LM79）系列三端固

8、定式負電壓輸出集成穩(wěn)壓器。三端是指穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和接地三個接地端子。型號中最后兩位數(shù)字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。穩(wěn)壓器使用時，要求輸入電壓UI與輸出電壓Uo的電壓差UI - Uo 2V。穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流Io = 8mA。當Uo = 5 18V時，UI的最大值UImax= 35V；當Uo=18 24V時，UI的最大值UImax= 40V。如圖4、圖5。 1 CW78XX 3 CW78XX UI C1 2 CO UO 1 2 3 Ui 地 Uo 圖4 CW78系列的引腳圖及應(yīng)用電路 CW79XX 1 2 3 UI C1 1 Co UO 2 3 CW7

9、9XX 地 Ui Uo 圖5 CW79系列的引腳圖及應(yīng)用電路（2）可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的CW317系列（LM317）三端穩(wěn)壓器；有輸出負電壓的CW337系列（LM337）三端穩(wěn)壓器。在可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器中，穩(wěn)壓器的三個端是指輸入端、輸出端和調(diào)節(jié)端。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調(diào)范圍為Uo=1.2 37V，最大輸出電流Iomax =1.5A。輸入電壓與輸出電壓差的允許范圍為：UI -Uo = 3 40V。如圖6、圖7。 3 CW317 2 CW317 1 R1 D5 1 2 3 UI C1 Co Uo RW C2arj Uo Ui 圖6

10、CW317系列引腳圖及應(yīng)用電路其中：C1= 0.01F，C2 =10F，CO =1F， R1 =200，RW =3k，D5用IN4001 RW CW337 C2 UI C1 Co Uo 1 2 3 R1 D5 3 CW337 2 arj Uo UI 圖7 CW337系列引腳圖及應(yīng)用電路其中：C1= 0.1F，C2 =10F，CO =1F， R1=200，RW =3k，D用IN4001此次設(shè)計,集成穩(wěn)壓器選用CW317，因為輸出電壓范圍為：，最大輸出電流Iomax為1.5A，符合指標要求。3.3相關(guān)的計算1） 集成穩(wěn)壓器用CW317，其輸出電壓范圍為：，最大輸出電流為1.5A。所確定的穩(wěn)壓電源電

11、路如圖8所示。 D6 3 CW317 2 保險絲 D1 D4 1 C R1 D5 u1 D2 D3 C1 Co Uo 220V u2 C2 RW 圖8 輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源圖8中，取C1 = 0.01F，C2 =10F，C0 = 1F，R1 = 200，RW = 2k，二極管用IN4001在圖8電路中，和組成輸出電壓調(diào)節(jié)電路，輸出電壓 為 （36）取，流過的電流為。，則由，可求得：，故取為的精密線繞電位器。 2）選擇電源變壓器由于CW317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CW317的輸入電壓范圍為： （37） 即 ， 取 變壓器副邊電流： ，取，因此，變壓器副

12、邊輸出功率： 由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率 （38）為留有余地，選用功率為的變壓器。3）選用整流二極管和濾波電容由于：，。IN4001的反向擊穿電壓，額定工作電流，故整流二極管選用IN4001。根據(jù) ，和公式 （39）可求得： 所以，濾波電容： （310）電容的耐壓要大于，故濾波電容C取容量為，耐壓為的電解電容。4.總結(jié)通過本次設(shè)計,讓我更進一步的了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標.也讓我認識到在此次設(shè)計電路中所存在的問題;而通過不斷的努力去解決這些問題.在解決設(shè)計問題的同時自己也在其中有所收獲. 我們這次設(shè)計的這個直流穩(wěn)壓電源電路;采用了功率為的變壓器、橋式整流濾波電路、集成穩(wěn)壓器選用CW317。為完成這次設(shè)計我查閱了很多資料和書籍，我發(fā)現(xiàn)查資料也是一門學(xué)問，要會查才能找到你所需的內(nèi)容，同時也大量的瀏覽了網(wǎng)絡(luò)資源，隨著了解的深入對設(shè)計有了基本的思路。這個課程設(shè)計是我第一次的設(shè)計，給我?guī)砹素S富的經(jīng)驗， 相信以后還會有很多，不過經(jīng)過了這次，相信我以后設(shè)計出更好的課程設(shè)計，繼續(xù)加油的！參考書目：1陳仲林 王靚 武玉升主編，模擬