1、一、設(shè)計要求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(hù)電路，完成全電路理論設(shè)計、安裝調(diào)試、繪制電路圖，自制印刷板。主要技術(shù)指標(biāo)1、同時輸出±15V電壓、輸出電流為2A。2、輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3；輸出內(nèi)阻小于0.1。3、加輸出保護(hù)電路，最大輸出電流不超過2A。二、基本原理1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如圖1所示。各部分電路的作用如下：圖1 直流穩(wěn)壓電源基本組成框圖其中：（1） 電源變壓器：是降壓變壓器，他將電網(wǎng)220V交流電壓 變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路

2、，變壓器的變化由變壓器的副邊變壓確定。（2） 整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0HZ的正弦交流電變換成脈動的直流電（3） 濾波電路： 可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。（4） 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。圖2整流電路圖3輸出波形圖整流電路常采用二極管單項全波整流電路，電路如圖2所示。在U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3 、D4 截止：U2的負(fù)半周內(nèi) D3 D4 導(dǎo)通 ，D1 D2 截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。電路圖的輸出波形如圖3所示。三 、三端集成穩(wěn)壓

3、器常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器（均屬電壓串聯(lián)型），下面分別介紹其典型應(yīng)用。（1） 固定三端穩(wěn)集成壓器正壓系列：78XX系列，該系列穩(wěn)壓塊有過流、過熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防過載而損壞。一般不需要外接元件即可工作，有時為改善性能也加少量元件。78XX系列又分三個子系列，即78XX、78MXX和78LXX。其差別只在輸出電流和外形，78XX輸出電流為1.5A，78MXX輸出電流為0.5A，78LXX輸出電流為0.1A。負(fù)壓系列：79XX系列與78XX系列相比，除了輸出電壓極性、引腳定義不同外，其他特點都相同。（2）根據(jù)設(shè)計所需要的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 因為需要

4、輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有 CW317、CW337、LM317 、 LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為1.2V37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過流保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良 不宜損壞 使用方便等優(yōu)點。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。LM317系列和LM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路圖如圖4和圖5所示2 穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測試方法穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)。包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸

5、出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)。用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度。包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、溫度系數(shù)及紋波電壓等。測試電路如圖7-2-6所示，可簡述如下： 圖7-2-6 穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)測試電路 波電壓紋波電壓是指疊加在輸出電壓U0上的交流分量。用示波器觀測其峰-峰值。Uopp一般為毫伏量級。也可以用交流電壓表測量其有效值。但因U0不是正弦波，所以用有效值衡量其紋波電壓，存在一定誤差。穩(wěn)壓系數(shù)及電壓調(diào)整率穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化。電壓調(diào)整率:輸入電壓相對變化±10%時的輸出電壓相對變化量,即穩(wěn)

6、壓系數(shù)Su和電壓調(diào)整率Ku均說明輸入電壓相對變化對輸出電壓的影響,因此只需測試其中之一即可.輸出電阻及電流調(diào)整率輸出電阻：放大器的輸出電阻相同,其值為當(dāng)輸入電壓不變時,輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值,即電流調(diào)整率:輸出電流從0變到最大值ILmax時所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值,即輸出電阻r0和電流調(diào)整率Ki均說明負(fù)載電流變化對輸出電壓的影響,因此也只需測試其中之一即可.四 .元件選擇1. 器件選擇電路參數(shù)計算如下:確定穩(wěn)壓電路的最低輸入直流電壓代入各指標(biāo),計算得: Uimin(15+3)/0.9=20V取值為20V.確定電源變壓器副邊電壓、電流及功率所以我們?nèi)1為1.1A. ，變壓

7、器副邊功率變壓器的效率 =0.7，則原邊功率。由上分析,可選購副邊電壓為19V,輸出1.1A,功率30W的變壓器.選整流二極管及濾波電容因電路形式為橋式整流電容濾波，通過每個整流哦極管的反峰電壓和工作電流求出濾波電容值。已知整流二極管1N5401 ,其極限參數(shù)為=濾波電容：F故取2只2200F/25V的電解電容作濾波電容。2.壓電源功耗估算當(dāng)輸入交流電壓增加10%時，穩(wěn)壓器輸入直流電壓最大，即所以穩(wěn)壓器承受的最大壓差為：最大功耗為：故選用散熱功率19.8W的散熱器.3.其他措施如果集成穩(wěn)壓器離濾波電容C1較遠(yuǎn)時，應(yīng)在W317靠近輸入端處接上一只0.33F的旁電路C2。接在調(diào)整端和地之間的電容C

8、3，是用來旁電路電位器RP兩端的紋波電壓。當(dāng)C3的電容電量為10F時，紋波抑制比可提高20dB,減到原來的1/10.另一方面,由于在電路中接了電容C3,此時一旦輸入端或輸出端發(fā)生短路,C3中儲存的電荷會通過穩(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.為了防止在這種情況下C3的放電電流通過穩(wěn)壓器,在R1兩端并接一只二極管VD2.W317集成穩(wěn)壓器在沒有容性負(fù)載的情況下可以穩(wěn)定的工作.但當(dāng)輸出端有5005000pF的容性負(fù)載時,就容易發(fā)生自激.為了抑制自激,在輸出端接一只1F鉭電容或25F的鋁電解電容C4.該電容還可以改善電源的瞬態(tài)響應(yīng).但是接上該電容后,集成穩(wěn)壓器的輸入端一旦發(fā)生短路.C4將對穩(wěn)

9、壓器的輸出端放電,其放電電流可能損壞穩(wěn)壓器,故在穩(wěn)壓器的輸入與輸出端之間,接一只保護(hù)二極管VD1。五、 主要元件明細(xì)圖元件代號名稱規(guī)格及參數(shù)要求CTH電源插頭S電源開關(guān)T電源變壓器VD1VD4整流二極管2CZ54B C1電解電容FU直流保險絲0.5A六電路安裝與指標(biāo)測試1.安裝整流濾波電路 首先應(yīng)在變壓器的副邊接入保險絲FU,以防電源輸出端短路損壞變壓器或其他器件,整流濾波電路主要檢查整流二極管是否接反,否則會損壞變壓器.檢查無誤后,通電測試(可用調(diào)壓器逐漸將入交流電壓升到220V),用滑線變阻器作等效負(fù)載,用示波器觀察輸出是否正常.2.安裝穩(wěn)壓電路部分 集成穩(wěn)壓器要安裝適當(dāng)散熱器,根據(jù)散熱器

10、安裝的位置決定是否需要集成穩(wěn)壓器與散熱器之間絕緣,輸入端加直流電壓UI(可用直流電源作輸入,也可用調(diào)試好的整流濾波電路作輸入),滑線變阻器作等效負(fù)載,調(diào)節(jié)電位器RP,輸出電壓應(yīng)隨之變化,說明穩(wěn)壓電路正常工作.注意檢查在額定負(fù)載電流下穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況.3.總裝及指標(biāo)測試 將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接并接上等效負(fù)載,測量下列各值是否滿足要求: UI為最高值(電網(wǎng)電壓為242V), U0為最小值(此例為+5V),測穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否小于額定值,并檢查散熱器的溫升是否滿足要求(此時應(yīng)使輸出電流為最大負(fù)載電流). UI為最低值(電網(wǎng)電壓為198V), U0為最大值(此例為+15V)測穩(wěn)壓器輸輸

11、出端壓差是否大于3V,并檢查輸出穩(wěn)壓情況.如果上述結(jié)果符合設(shè)計要求,便可按照前面介紹的測試方法,進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)測試.七.、此電路的誤差分析綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有: 測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差; 電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差; 示波器, 萬用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差; 可以通過以下的方法去改進(jìn)此電路: 減小接觸點的微小電阻; 根據(jù)電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果可以進(jìn)行修正; 采用更高精確度的儀器去檢測;八、 對此電路的綜合總結(jié) 通過本次設(shè)計,讓我們更進(jìn)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(biāo).也讓我們認(rèn)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