.正负可调直流稳压电源设计 姓 名： 平 学 号：141900143 专 业：电子信息工程 指导老师： 继 强 学 院：电气信息学院 日 期：2015年01月01日27 / 31摘 要在电子电路设计中，最离不开的就是电源。不管是调试测试电路，还是驱动电路，这些都离不开电源的应用。在本设计中采用5W，220V12V的变压器来将220V电压降压。用三端可调节正电压稳压器LM317和三端可调节负电压稳压器LM337形成正负电压生成电路。正负可调直流稳压电源由电源变压器、整流电路、前级滤波电路、稳压电路和后级滤波电路共五部分组成。设计的可调电源具有电压正负可调、电路简单、成本低廉的优点。在电路中由于需要交流变直流，所以采用各种电容，运用电容充放电的原理来调整交流电到直流电。关键词：可调电源 电容滤波 稳压 AbstractedAdjustable DC regulated power supply is a DC power supply is often used in the real experiment, its main principle is divided into four parts, transformer, rectifier, filter, adjustable output. The four part is the title of one step one step, are indispensable. After the regulation and role of the four sector, will put the 220V AC sinusoidal into positive and negative adjustable DC power supply voltage regulator. To act with voltage of the chip LM317 and LM337. The two chip can lead in the middle bridge rectifier, voltage can be adjusted to achieve positive and negative.Keyword:adjustable power source;Capacitance smoothing ; voltage stabilization ;目 录摘要IAbstractedII目录III第一章 方案论证和比较11.1 设计任务11.2 设计方案与选择11.2.1 设计方案比较11.2.2 方案选择确定11.3 设计流程图21.4 方框图2第二章 设计原理与分析32.1 变压器的原理与分类32.1.1 变压器工作原理32.1.2 变压器分类32.2 桥式整流42.3.1 整流二极管42.3.1 整流桥53.3 滤波电路62.3.1 滤波电路的概念62.3.1 滤波电路的性能82.4 稳压与调节电路92.4.1 主流器件92.4.2 稳压与输出可调原理12第三章 电路设计133.1 变压与整流电路133.1.1 变压器的选择133.1.2 整流电路设计与二极管选择133.2 前级滤波电路设计143.3 稳压电路设计153.4 后级滤波电路设计173.5整体电路17第四章 调试方案与测试结果194.1 变压器降压检测194.2 整流桥整流检测204.3 滤波电路检测214.4 稳压可调电路检测224.4.1 稳压波形检测224.4.2 电压调节检测23总结24附录一25第1章 方案论证和比较1.1 设计任务 设计并制作一个正负可调直流稳压电源，实现电压从正1.25V正16.97V 可调和电压从负1.25V负16.97V 可调；最大电流不超过0.5A。要求误差不大于百分之三十，且电路具有保护集成稳压芯片的功能。1.2 设计方案与选择1.2.1 设计方案比较 整流电路是将变压器变换后的交流电压变为单向的脉动交流电压。此处两种设计方案：方案一是采用单相全波整流电路。方案二是采用桥式全波整流电路。在负载得到一样的直流电压的情况下，桥式整流电路的整流二极管所承受的反向电压只有全波整流电路的一半，同时桥式整流电路提高了变压器的效率。 滤波电路是整流出的脉动交流进行平滑处理，使之成为一个含纹波成分很小的直流电压。在此有两种方案选择：方案一是电感滤波。方案二是电容滤波。电感线圈体积大、成本高，电容滤波在小电流时滤波效果较好。 稳压电路是将滤波输出的直流电压进行调节，以保持输出电压的基本稳定。在此有两种方案选择：方案一是晶体管稳压电路。方案二是利用集成稳压器组成稳压电路。集成稳压器体积小、可靠性高、使用简单安全。 调节输出电压大小有两种选择方案：方案一是直接用两个滑动变阻器组成分压式电路。方案二是采用滑动变阻器和集成运放联合调控。方案二调节方便，同时保证正负两输出端的电压平衡。1.2.2 方案选择确定综合上面各模块方案的比较，本次设计采用桥式全波整流、电容滤波、采用集成运放稳压、滑动变阻器与芯片联合调节输出的方案。可使系统调节方便、性能优良。1.3 设计流程图220V交流电整流正负电压变压器正电压滤波负电压滤波LM317正相可调稳压电路调压LM337负相可调稳压电路调压正相滤波正相滤波输出电压输出电压1.4 方框图第2章 设计原理与分析2.1 变压器的原理与分类2.1.1 变压器工作原理变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。图2-1 变压器原理图 图2-2 小型变压器实物图变压器原理图如图2-1所示，与电源相联的绕组称为一次绕组（原绕组、初级绕组），匝数为 N。与负载相联的绕组称为二次绕组（副绕组、次级绕组），匝数为 N。空载时绕组电压有效值之比等于相应的匝数之比:。K于1是降压变压器，K1是升压变压器。小型变压器实物如图2-2。2.1.2 变压器分类1、按相数分为单相变压器、三相变压器。2、按用途分为电力变压器、仪用变压器、电炉变压器、试验变压器、整流变压器、调压变压器、矿用变压器（防爆变压器）、其他变压器。3、变压器按容量分类，如表2-1。表2-1 变压器按容量分类按照容量分类电压（kV）容量（kVA）中小型小型355500中型6306300大型110800063000特大型 22031504、变压器常见型号表2-2常见变压器的型号2.2 桥式整流2.3.1 整流二极管一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。实物图如下：整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率与反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。2.3.1 整流桥桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点，而且在一定程度上克服了全波整流电路的缺点。桥式整流电路的工作原理如图2-3（a）、（b）所示。具体过程为：E2 为正半周时，对D1 、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止。电路中构成E2 、Dl、Rfz 、D3 通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压;E2 为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。电路中构成E2 、D2 Rfz 、D4 通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。（a）E2正半周整流桥工作 （b） E2负半周整流桥工作图2-3桥式整流电路的工作原理经过桥式整流，所得正负半周期的波形如图2-4所示。图2-4 桥式全波整流波形设计指示灯电路的目的是检验电路是否有输出，如图2-5。经过整流之后输出电压为12V左右，用普通的低功耗LED作指示灯，通常LED灯工作电流为1530mA左右，额定电压为3V，所以输出电压不能直接加载到指示灯上，要加个1K左右的限流电阻，这样输出电流为12mA左右，指示灯能够正常工作，且亮度适中。图2-5 指示灯电路3.3 滤波电路2.3.1 滤波电路的概念 电容常见各种功能 1、旁路：旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2、去耦：又称解耦。从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1F、0.01F 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10F