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实用型--电子电路LM317可调直流稳压电源课件_图文

时间:2018-09-30

第一讲 可调直流稳压电源(方案一)
?

一、实验目的
通过可调直流稳压电源的设计、安装和调试,要求学会: (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压源; (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

?

二、设计任务要求
1、主要技术指标 (1)输出电压在1.5V-12V范围内连续可调,输出电流最大可达1A;
0.1? 。 (2)输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于3%,输出电阻小于

2、设计要求 (1)合理选择变压器、集成稳压器、整流桥及二极管型号; (2)结合技术指标要求,计算部分电阻值并合理选择电阻及电容;

(3)完成电路理论设计、绘制电路图、自制印刷板并进行安装调试;
(4)20人一组,每组制作4块电路板(5人一小组)。

?

三、基本原理
1、电路框图

电源变 压器

整流 电路

滤波 电路

稳压 电路

2、电路原理图
.

D2

V1 LM3 17 3

1

D0 J1 2 1 IN 2 20 V/1 5 V T1 4 2 C1 C2 0 .3 3 uF

GND

Vin

Vo ut

2 R1 2 40 D1

1

J2 1 2 RP1 2 .2 K C4 1 00 u F OUT

3

C3 1 0u F

3

W

1
RP2 2 20
.

1

2

1 20 0 u F

2

.

3、工作原理

(1)电源变压器
城市电网提供的一般为220V(或380V)/50HZ的正弦交流电,电源变压器的作 用是将电网交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。然后再将其次级输 出电压去整流、滤波和稳压,最后得到所需要的直流电压幅值。

外形图
.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

. .

.

.

.

.

符号

☆ 变压器部分参数介绍 a)电压比 初、次级电压和线圈圈数具有以下关系,即:
U 2 N2 ? ?K U1 N1

b)效率 在额定功率时,变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率,即:
? ? P2 P ?100%
1

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系,通常功率越大,损耗就越小, 效率也就越高;反之,功率越小,效率也就越低。 c)额定电压 指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压,正常工作时,变压器初级绕组上 施加的电压不得大于规定值。

d)额定功率
额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作,而不超过规定温升时 次级输出的功率。 e)调整率 变压器的调整率=(空载电压-满载电压)/满载电压。一般10W以下变压器的调 整率在20%以上,要想在使用中降低变压器的调整率,只有选大一些的功率变压器, 如3W的变压器的调整率为28%,使用功率为1.5W,调整率为 12%。

(2)整流电路
桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管,将正负交替的正 弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是,这种单向电压往往包含着很大的脉动 成分,距离理想的直流电压还差得很远。

(3)滤波电路 滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压 中交流成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。

(4)稳压电路 稳压电路的作用是采取某些措施,使输出的直流电压在电网电压或负载电流发 生变化时保持稳定。 随着集成技术的发展,稳压电路也迅速实现集成化。目前已能大量生产各种型 号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小,可靠性高以及温度特性好等优点, 而且使用灵活,价格低廉,被广泛应用于仪器,仪表及其它各种电子设备中,特别 是三端集成稳压器。
三端集成 稳压器

?

固定式三端稳压器

可调式三端稳压器

? ?

正压系列:78XX系列等 负压系列:79XX系列等

正压系列:W317系列等 负压系列:W337系列等

?

四、元器件选择
1、输出电压调整
U o ? U o ' ? U R' ? ( I o ' R1 ? I o ' R2 ' ) ? ( R1 ? R2 ' ) I o ' ? ( R1 ? R2 ' ) Uo R ? (1 ? 2 )U o ' R1 R1
' ' U o' ?1.25

D2 V1 LM317 3 Vin
GND 1

I o ''
Vout 2 R1 240 D1

2、确定R2’值 由设计性能知

Io'

R2' U o max ? 12 ? (1 ? ) ?U o ' R1 U o max R2' ? ?1 ? Uo' R1 即:

C2 0.33uF C3 10uF RP1 2.2K C4 100uF

U 12 R2 ? ( o max ? 1) R1 ? ( ? 1) ? 200 ? 1720? ' Uo 1.25
'

RP2 220

选:

?
R2 '

Uo

RL

R 2 ' R p1

R p2

1500

220

即: Rp1 ? 1.5k? Rp 2 ? 220?

(粗调) (细调)

?U

o

? (0 12V )

3、R1的选定(180Ω ~250Ω) 1) LM317稳定工作要求的最小电流为: Iomin〞=1.5mA~5mA(安全) 2) 证明
R1max Uo' 1.25 ? '' ?( ) ?103 ? 250? I o min 5

3) R1取值过小会使LM317的电流分流过多, 导致IL下降 ,所以R1的下限取为180Ω。

4、LM317性能 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。 (1)输出电压范围是1.2V至37V,负载电流最大为1.5A,典型线性调整率 0.01%,典型负载调整率0.1%,80dB 纹波抑制比,输入输出电压差≥2V。 (2)使用非常简单,仅需两个外接电阻来设臵输出电压。此外它的线性调整 率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 (3)内臵有多种保护电路,如过载保护,输出短路保护,过流、过热保护, 调整管安全工作区保护。 (4)通常不需要外接电容,除非输入滤波电容到LM317 输入端的连线超过 6 英寸(约 15 厘米)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能 得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 (5)另有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上,可以用 来调节高达数百伏的电压,只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还 要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上,实现可编程的电 源输出。

5、整流桥
由于整流电路通常为桥式整流电路,故一些公司将4个整流二极管封装在一 起,这种组件通常称为整流桥(Bridge Rectifier)或者整流全桥(简称全 桥)。

.

.

1
D1 1 4 2 2 BRIDGE 1 V+ V4

D2 AC AC 3

BRIDGE 2

.

3

.

整流桥选用型号:平均电流为 2A(2W10,2W06等)。 注:在选取元件时,若没有全桥,也可用4个整流二极管连接代替。

6、电容的选取 C1:滤波,C1=1200 ?F; C2:抑制自激振荡, C2=(0.1~0.3)?F/63V; C3:滤波,用以减小输出电压的波纹电压(即 输出电压中的交变电压分量)。 C3=10uF/16V; C4:滤波作用,使Uo中的波动减小; C4=100?F/16V。
D2
.

V1 L M 31 7 3 Vi n
GND

.

Vo ut

2 R1 2 40 D1

C2 0 . 33 uF 1 20 0u F C3 1 0u F 3

2

C1

1

W

RP1 2 . 2K

C4 1 00 uF

1

1

2

RP2 2 20

.

7、二极管及电位器的选取
D2
.

D1:选用1N4001或1N4007。 作用:无D1时,C3上的电压UC3>U1时, C3的放电回路 是:C3→R1→D2→C2→ C3,即在R1上将建立一个下 正上负的电压UR1’,在LM317的公共端产生一个反向 倒灌电流I反使其损坏。 接入D1后,使UR1’=UD≈0.7V,I反↓→保护LM317。 D2:选用1N4001或1N4007。作用:无D2,当LM317输 入端元件短路时,出现UI<UO,则会产生一个由其输出 端经LM317流入输入端的反向泄放电流。这个电流将 可能损坏LM317。接入D2后,D2提供一个泄放电流的 通路(D2正偏), 从而保护了LM317。 RP1:1.5KΩ,1/8W。 RP2:220Ω,1/8W。

V1 L M 31 7 3 Vi n
GND

.

Vo ut

2 R1 2 40 D1

C2 0 . 33 uF 1 20 0u F C3 1 0u F 3

2

C1

1

W

RP1 2 . 2K

C4 1 00 uF

1

1

2

RP2 2 20

.

?

五、元器件清单
元件 变压器 整流桥 电解电容C1 型号/规格 220/15V, 15W 2A 1000uF/25V 数量 1 1 1

三端可调稳压器
涤纶电容C2 金属膜电阻R1 电位器Rp1 电位器Rp2 电解电容C3 电解电容C4 二极管 电源开关K1

LM317
0.1uF/63V 200Ω,1/8W 1.5KΩ,1/8W 220Ω,1/8W 10uF/16V 100uF/16V IN4001 or IN4007 单刀双掷(拨子开关)

1
1 1 1 1 1 1 2 1

印制板

-

1

?

六、本实验要求
本实验从下周(第三周)开始至第五周结束,其中: 第三周:画电路原理图及PCB印制板图(4学时); 第四周:制作印制板(4学时); 第五周:安装及测试(4学时)。


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