可调直流稳压电源设计（修改版）

谢之光 65110524 仪电五班

稳压电源设计报告

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一．设计要求

（1）输出±3V~±10V可调 （2）最大输出电流为500mA

（3）使用LM317、LM377等元器件 （4）标明选择原器件的参数

二. 直流稳压电源设计思路

220V 50Hz

变压器 +21V 直流21V 直流+3V~+10V 整流滤波可调稳压交流电 电路 器 -21V 直流-21V 直流-3V~-10V 交流电 图2.1稳压电源组成框图

(1)电网供电电压为单相交流220V(有效值)/50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。其主要元器件是电源变压器。

(2)降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大。该部分组成主要元器件是二极管。

(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。主要采用电容滤波电路。

(4)滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。主要器件采用集成稳压器。

因此，直流稳压电源系统一般由四部分组成，它们分别是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。

三. 主要元器件说明及典型电路

LM317的输出电压可以从1.25V连续调节到37V。其输出电压可以由下式算出：

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输出电压=1.25×（1+R2/R1）。

LM337的输出电压可以从-1.25V连续调节到-37V。其输出电压可以由下式算出：

输出电压=—1.25×（1+R2/R1）。

图3.1 LM317的外形及管脚和典型的电路

图3.2 LM337的外形及管脚和典型的电路

为了减小电位器上的纹波电压，可在其上并联了一个10uF的电容，由于电容容量较大，一旦输入端断开，电容将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏，因此在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，并且在输出短路时，电容将向稳压器调整端放电，并使调整管发射结反偏，为了保护稳压器，故

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加一个二极管。

四．主要硬件的选择

1. 正负可调稳压器的选择

LM317、LM337的电压输出范围是±1.25V～±37V，负载电流最大为1.5A,仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。因此，我们需要±3V~±10V可以

选择该器件。此外,它的线性调整率为0.01%和负载调整率0.1%也比标准的固定稳

压器好。并且该器件内置过载保护电路、安全保护等多重保护功能。内阻小、电压稳定、噪音极低、输出纹波小，实际使用效果比 LM78××、LM79××等稳压模块好。因此，在本电路中选用三端可调集成正稳压器LM317和三端可调集成负稳压器LM337。（参考网上资料了解）

2. 稳压电阻R1、R3、基本固定电阻R2、R4及滑动变阻器VR1、VR2的选择

要保证LM317和LM337在空载时能够稳定地工作,只要保证

VOmin?1.5mA就R1可以了，即1.25V?1.5mA即可。1.5mA为LM317和LM337稳压块的最小稳定工作

R1电流。

又由于Vomin=1.25(1+R2/R1)=3V及Vomax=1.25(1+（R2+ VR1）/R1)=10V, 根据标准电阻阻值的实际情况，我选择R1、R3为130Ω的固定电阻，那么

R2或R4=R1(3/1.25-1)=180Ω VR1或VR2= R1(3/1.25-1)-180= 730Ω

输出电压计算公式如下：

Vout?1.25?(1?3. 电容器的选择

（1）C1、C2的选择：

VRX+RyVR+Ry)?1.25(1?X) RX130C1、C2将整流后的电压进行滤波，平滑脉动电压，提供给下一级电路。

?Vi=1C1?010msI0dt

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留有余量I0按0.6计算

v2?2V2sin?t C1=1?V3?10ms0I0dt

v2，vL，vC C放电 a c vC?2V2 C充电 d e vC = vL b π O D 1D3 导电 2π D2 D4 导电D1 D3 导电3π D2 D4 导电4π ωt iL iD iD iL?vL RLO θ θ θ θ ωt 取 ?VI=3V

10ms1C1=?0.6?dt=2000uF

03所以取C1=C2=2200uF。 电容器耐压

UCM?2?U2?2?15?21.21V（21V为经过变压器所得电压） 取UCM≥22V，则电容器C1、C2参数为:2200uF/45V。 （2）C3、C4、C5、C6、C7、C8的选择：

C3、C4称三端稳压器的输入电容，用于抑制纹波电压对电源调整的干扰，防止输出电压增大时纹波被放大。当稳压器距输入电源的滤波电容C1、C2为5~10cm时，需要接C3、C4。距离愈远C3、C4愈大，C3、C4一般取0.1~1uF，这里我们选用0.33uF/30V的瓷片电容，用于改善高频纹波。C5、C6一般取10uF。C7、C8称三端稳压器的输出电容。用于改善负载的瞬时特征，C7、C8一般取1uF/30V。

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4．二极管的选择

（1）D1、D2、D3、D4的选择：

整流电路采用桥式整流电路，电路如图4.1所示。在U2的正半周内，二极管D1、D4导通，D2、D3截止；U2的负半周内，D2、D3导通，D1、D4截止。正

2U20?uo2U22?3?4??t0?2?3?4??t图4.1 桥式整流电路 图4.2输出波形图

负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图4.2所示。

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即If=/2Io1。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为22U2(U2是变压器副边电压有效值)。

整流桥内每只二极管承受的反向电压URM为

URM?1.1?22u2?1.1?22?15?46.7V

1

其中1.1是考虑最不利情况下上浮10%,为了安全选整流二极管反响耐压闭上值至少高50%，所以选URM??90V

通常取1N4007型低频整流二极管，其最高反向电压URM为1000V，额定整流电流IF为1A，反向电流最大为5A。 （2）D5、D6、D7、D8的选择：

D5、D6的作用是防止输入短路时，C5、C6经集成电路放电；D7、D8的作用是防止输出短路时，C7、C8通过集成电路放电。D5、D7和D6、D8的组合，防止输入短路时，C7、C8通过集成电路放电，对稳压器起保护作用。通常取1N4001型低频整流二极管，其最高反向电压URM为50V，额定整流电流IF为1A。

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5. 变压器的选择

VImin=Vomax+3=13V 取 ?VI=3V

VImin=2V2?1??VI VImin=2V2?4

考虑V2波动10%，则VImin=0.92V2?4=13V

得V2?13.35V 取V2=15V

这里我们选用双15V的变压器。

五. 仿真电路图

图5.1proteus仿真电路图

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六. 仿真结果

仿真结果与设计要求基本一致输出电压分别为+3V~+10V，—2.97V~10.0V。

七．实验心得与体会

这一次实验我最大的体会就是实验中的每一个元器件都要选得有依据，不能直接根据网上或者书上怎么给我们就怎么用，我们要根据改元器件的用途和承载能力进行选取。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mmn6.html