可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

1、電子技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)品制作電子技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)品制作信息工程學(xué)院: 肜瑤2014.8.7（實(shí)訓(xùn)一）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（實(shí)訓(xùn)一）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)第一講第一講 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流穩(wěn)壓電源( (方案一方案一) )v一、實(shí)訓(xùn)目的一、實(shí)訓(xùn)目的 通過(guò)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)：通過(guò)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)： （1 1）選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源；選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源； （2 2）掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。v二、設(shè)計(jì)任務(wù)要

2、求二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 1 1、主要技術(shù)指標(biāo)、主要技術(shù)指標(biāo) （1 1）輸出電壓在）輸出電壓在1.5V-12V1.5V-12V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出電流最大可達(dá)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出電流最大可達(dá)1A;1A; （2 2）輸出紋波電壓小于）輸出紋波電壓小于5mV5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于，穩(wěn)壓系數(shù)小于3%3%，輸出電阻小于，輸出電阻小于 。 2 2、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要求 （1 1）合理選擇變壓器、集成穩(wěn)壓管、整流橋的型號(hào)；）合理選擇變壓器、集成穩(wěn)壓管、整流橋的型號(hào)； （2 2）結(jié)合技術(shù)指標(biāo)要求，計(jì)算部分電阻值并合理選擇電阻及電容；）結(jié)合技術(shù)指標(biāo)要求，計(jì)算部分電阻值并合理選擇電阻及電容； （3 3）完成電路理論設(shè)計(jì)、

3、繪制電路圖、自制印刷板并進(jìn)行安裝調(diào)試；）完成電路理論設(shè)計(jì)、繪制電路圖、自制印刷板并進(jìn)行安裝調(diào)試； （4 4）產(chǎn)品的制作成本最低。）產(chǎn)品的制作成本最低。1 . 0v三、基本原理三、基本原理 1 1、電路框圖、電路框圖 3 3、工作原理、工作原理（1 1）電源變壓器）電源變壓器 城市電網(wǎng)提供的一般為城市電網(wǎng)提供的一般為220V220V（或（或380V380V）/50HZ/50HZ的正弦交流電，電源變壓器的作的正弦交流電，電源變壓器的作用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級(jí)輸用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級(jí)輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，

4、最后得到所需要的直流電壓幅值。出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 外形圖外形圖符號(hào)符號(hào). . 變壓器參數(shù)的選擇變壓器參數(shù)的選擇 12V12V單輸出的變壓器單輸出的變壓器 橋式整流電路的作用是利用單向?qū)щ娦缘恼髟O管，將正負(fù)交替的正橋式整流電路的作用是利用單向?qū)щ娦缘恼髟O管，將正負(fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動(dòng)電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動(dòng)弦交流電壓整流成為單向脈動(dòng)電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動(dòng)成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。（2 2）整流電路）整流電路 濾波電路由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成

5、。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓濾波電路由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。（3 3）濾波電路）濾波電路（4 4）穩(wěn)壓電路）穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。生變化時(shí)保持穩(wěn)定。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。目前已能大量生產(chǎn)各種型隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。目前已能大量生產(chǎn)各種型號(hào)的單片集成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓

6、器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，號(hào)的單片集成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，而且使用靈活，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于儀器，儀表及其它各種電子設(shè)備中，特別而且使用靈活，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于儀器，儀表及其它各種電子設(shè)備中，特別是三端集成穩(wěn)壓器。是三端集成穩(wěn)壓器。v四、元器件選擇四、元器件選擇 1 1、輸出電壓調(diào)整輸出電壓調(diào)整12122121.2511()()()(1)ooooooRooUUUUI RI RRRIURRRURR2、確定、確定R2值值由設(shè)計(jì)性能知由設(shè)計(jì)性能知2max112(1)ooRUURmax211ooURUR max2112(1)(1) 20

7、017201.25ooURRU即：即：R2Rp1Rp21500220選選：即：即： ( (粗調(diào)粗調(diào)) ) ( (細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)) )11.5pRk2220pR (012 )oUV3、R1的選定選定(180 250)1) LM317穩(wěn)定工作要求的最小電流為：穩(wěn)定工作要求的最小電流為： Iomin=1.5mA5mA（安全）（安全）2) 證明證明3) R1取值過(guò)小會(huì)使取值過(guò)小會(huì)使LM317的電流分流過(guò)多的電流分流過(guò)多,導(dǎo)致導(dǎo)致IL下降下降 ，所以，所以R1的下限取為的下限取為180。31maxmin1.25() 102505ooURI4 4、LM317LM317性能性能 LM317 LM317 是美國(guó)國(guó)家

8、半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。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。 （1 1）輸出電壓范圍是）輸出電壓范圍是1.2V1.2V至至37V37V，負(fù)載電流最大為，負(fù)載電流最大為1.5A1.5A，典型線性調(diào)整率，典型線性調(diào)整率0.01%0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%0.1%，80dB 80dB 紋波抑制比，輸入輸出電壓差紋波抑制比，輸入輸出電壓差2V2V。 （2 2）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）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。率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓

9、器好。 （3 3）內(nèi)置有多種保護(hù)電路，如過(guò)載保護(hù)，輸出短路保護(hù)，過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)，）內(nèi)置有多種保護(hù)電路，如過(guò)載保護(hù)，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)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 （4 4）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317 LM317 輸入端的連線超過(guò)輸入端的連線超過(guò) 6 6 英寸（約英寸（約 15 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。得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 （5 5）另有許多特殊的用法。比

10、如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用）另有許多特殊的用法。比如把調(diào)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)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)LM317LM317的極限就行。當(dāng)然還的極限就行。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。源輸出。5 5、整流橋、整流橋 由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將4 4個(gè)整流二極管封裝在一個(gè)整流二極管封裝在一起，這種組件通常稱(chēng)為整流橋（起，這種組

11、件通常稱(chēng)為整流橋（Bridge RectifierBridge Rectifier）或者整流全橋（簡(jiǎn)稱(chēng)全）或者整流全橋（簡(jiǎn)稱(chēng)全橋）。橋）。 1234D1BRIDGE1AC1V+2AC3V-4D2BRIDGE2.整流橋選用型號(hào)：平均電流為整流橋選用型號(hào)：平均電流為 2A2A（2W102W10，2W062W06等）。等）。注：在選取元件時(shí)，若沒(méi)有全橋，也可用注：在選取元件時(shí)，若沒(méi)有全橋，也可用4 4個(gè)整流二極管連接代替。個(gè)整流二極管連接代替。.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.

12、6 6、電容的選取、電容的選取C1C1：濾波，：濾波，C1=1200C1=1200 F F；C2C2：抑制自激振蕩，：抑制自激振蕩， C2=(0.1 C2=(0.10.3)0.3)F/63VF/63V；C3C3：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓( (即即輸出電壓中的交變電壓分量輸出電壓中的交變電壓分量) )。 C3=10uF/16V C3=10uF/16V；C4C4：濾波作用，使：濾波作用，使UoUo中的波動(dòng)減小中的波動(dòng)減小; ; C4=100 C4=100F/16VF/16V。7 7、二極管及電位器的選取、二極管及電位器的選取.C11200uFC310uFC

13、4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.D1D1：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無(wú)作用：無(wú)D1D1時(shí)，時(shí)，C3C3上的電壓上的電壓U UC3C3UU1 1時(shí)時(shí), C3, C3的放電回路的放電回路是：是：C3C3R1R1D2D2C2C2 C3C3，即在，即在R1R1上將建立一個(gè)下正上將建立一個(gè)下正上負(fù)的電壓上負(fù)的電壓U UR1R1，在，在LM317LM317的公共端產(chǎn)生一個(gè)反向倒灌的公共端產(chǎn)生一個(gè)反向倒灌電流電流I I反反使其損壞。使其損壞。 接入接入D1D1后，使后，使U UR1R1=U=UD D0.7V,I0.7V,I反反保護(hù)保護(hù)LM317LM317。D2D2：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無(wú)。作用：無(wú)D2D2，當(dāng)，當(dāng)LM317LM317輸輸 入端元件短路時(shí)，出現(xiàn)入端元件短路時(shí)，出現(xiàn)U UI IUUO O, ,則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由其輸出則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由其輸出端經(jīng)端經(jīng)LM317LM317流入輸入端的反向泄放電流。這個(gè)電流將流入輸入端的反向泄放電流。這個(gè)電流將可能損壞可能損壞LM317LM317。接入。接入D2D2后，后，D2D2提供一個(gè)泄放電流的提供一個(gè)泄放電流的通路