前  言

此课程设计是做一个集成稳压可调电源，通常，很多参考书上都有类似的电路设计图，在我们需要用时常常面临一个选择困难的问题，而且在选择完成之后，具体的制作过程中总是有很多问题，而参考书上又没有具体的解决办法。另外，大多电路图所给的实物结果都是理想情况下的，和实际运用中总会有所不同，为了给具体设计制作做出一个参考，特作此课程设计，以期在运用会有所帮助。

集成稳压可调电源的运用非常广泛，不可能逐一列举。本次课程设计把重点放在电路的设计、制作和调试上。大家都知道，在电路运用日趋广泛的情况下，独立运用一个集成电路中的某一部分的元件运用逐渐减少，因此本设计的主要在于桥式整流电路、滤波电路、稳压电路的运用和选择上，再设计和运用的过程中有着一定的局限性。本课程设计中为了能够使所用的元件参数有根有据，有相应的计算公式代入进行理想计算。也有一部分是从参考书目得来。本课程实际的目的是给具体的设计制作调试提供一个参考，共同进行讨论。所用方法并不是唯一的，一起讨论一起实践，以期赢得共同进步。

本次课程设计在设计和制作时以《电子技术基础》、《电路》、《模拟电子技术基础》、《常用电子元件手册》、《实用电子技术基础设计和调试》、《电工技术》等课程知识为基础。为方便讨论参考，设计当中不乏简单通俗易懂，是一个很简单的电路。

参加设计的有本小组所有成员，分别是张俊君、陆艳猛、雷磊、龚祝文。其中大部分是一起完成的。

由于我们水平有限，错误性和局限性在所难免，恳请老师同学们指导更正。

                          

           

目录

第一章 设计任务、要求、目标

      1.1设计目的 ………………………………………………3

      1.2 设计任务及要求………………………………………3

第二章 电路设计原理分析

2.1 总体原理框图 …………………………………………4

2.2 各具体电路设计分析 …………………………………4

2.3整体总电路分析 ………………………………………10

第三章 设计制作与调试

3.1材料清单……………………………………………… 11

3．2制作与调试……………………………………………12

第四章 小结

     4.1 小结………………………………………………………13

第五章 心得体会

5．1心得体会………………………………………………14  

第六章 参考书目、网站

6.1 参考书目、网站………………………………………15

第一章  设计任务、要求、目标

可调直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把家用照明电交流电压220V变为所需要的低压交流电。桥式整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在1.25V-37V可调。                                            

1.1  设计目的

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

1.2 设计任务及要求

设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在1.25---37V之间连续可调，输出最大电流可达1.5A。要求制作产品并调试

第二章 电路设计原理

2.1 总体原理框图

根据设计指标要求，该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。原理方框如下图2.1.1所示。

图2.1.1直流稳压电源的结构方框图

2.2 各具体电路设计分析

直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图2.2.1所示。

图2.2.1 直流稳压电源基本框架图

电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

整流电路

将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

图2.2.2全波整流滤波                       图2.2.3桥式整流滤波

无源滤波电路和有源滤波电路,如图2.2.4所示：

              图2.2.4无源滤波电路和有源滤波电路

各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

图2.2.5等效电路图

在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u₂变换成脉动的直流电压u₃。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u₃中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U_I。U_I与交流电压u₂的有效值U₂的关系为：

Ui=(1.1~1.2)*Ui     (2-2-1)

稳压电路

三端可调稳压器:

  三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。最大输出电流1.5A以下三端可调稳压器，正电压输出的国产型号为CW117、CW217、CW317,他们的输出电压均为1.2~37V,最大输出电流IoM用后缀加以区别，标L为0.1A，M为0.5A,不标字母为1.5A。

 CW117为军品，它的结温为-55~+150°， CW227为工业品；  它的节结、温为-25~+150°它们的电压调整率Su≤0.05%/V，电流调整率Si≤1%。CW337为民品；  它的结温为0~+125°它们的电压调整率Su≤0.07%/V，电流调整率Si≤1.5%。

图2.2.6为 lm317

负电压三端输出可调稳压器国产型号CW137、CW237、CW337,他们的输出电压均为-1.2~-37V。输出电压为负电压，出引脚排列不同外，其他的字母、数字的含义及相对的参数与输出正电压三端可调稳压器相同。

大电流输出可调稳压器输出正电压有：（1）W150、W250、W350，他们的输出电压为1.2~33V，最大输出电流=3A, =0.02%/V,结温分别为-55~+150°C、-285~+150°C、0~+125°C。（2）W138、W238、W338，=1.2~32V、=5A， =0.02%/V。(3)CW196、CW396， =1.25~15V， =10A， =0.005%/V。输出负电压的为W133、W333输出电压均为-1.2~-37V，=3A， =0.01%/V。结温分别为-55~+150°C/0~+125°C。

b. 三端可调式集成稳压

三端可调集成稳压器组成的稳压电路以CW317为例进行介绍：

三端可调稳压器的输出端与调整端（ADJ）间的是固定不变的，CW317为+1.2V。调整端的电流十分稳定且很小（=50uA），故

=1.2(1+)V  (2-2-2)

为保证三端可调集成稳压器可靠稳压，要求输出电流不能小于最小负载电流。LM117、LM217、LM317的=3.5mA。LM117、LM217、LM317的=2.5mA。LM196、LM396的=10mA。

图中跨接在输出端与调整端之间，为保证负载开路时>，的最大值为

               

 =/  (2-2-3)

本电路中取=5mA，=1.2/5mA=240Ω。用下式求得

            >=W        (2-2-4) 

本例中，>=0.006W选1/4W、240Ω金属膜电阻。要求最大输出电压为37V，根据以上式求得=7160Ω，取标称值6.8KΩ。

额定功率由下式估算，并取标称值

                  >=   (2-2-5)     

本例中，=W=0.188W，在要求较高场合选用WX1017型6.8 KΩ精密线绕电位器（额定功率为1W）。

为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲。一般取0.33uF瓷介电容。是为减小两端纹波电压而设置的，一般取10uF。是消振电容，防止输出端负载程电容性时可能出现的阻尼振荡。根据经验一般取1 uF，本例中选 1 uF、50V的电解电容。

图2.2.7中V、V为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器，其原理与图中VD相同。可选开关二极管IN4148。                                                                            

图2.2.7 lm317稳压电路

三端可调稳压器LM317型要求输入电压范围为28~40V，输入输出电压差应不小于3V，图2.2.7所示电路，要求输入电压为40V。LM196/396输入输出电压差应不少于2.1V。

显示组件

     在LM317输出端并联一发光显示电路，如图2-6所示，为避免发光二极管烧坏，串联一240Ω的电阻，以保证发光二极管正常发光。如图2-2-8所示

 图2.2.8

2.3整体总电路分析

   220v家用照明灯经变压器变为较小电压U2，因为设计要求输出端U0为

1.25~37连续可调，且LM317输入与输出不得相差3V，则LM317的输入Ui=40V，

又有公式Ui=(1.1~1.2)*Ui。则变压器选择32~36V。U2经桥式整流电路后整

流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路C1、C2滤除较

图2.2.9 整体电路设计图

大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1，如图2-9所示，，C2为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲，C3是为减小两端纹波电压而设置的，V、V为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器。发光二极管七显示电路正常工作的作用，通过公式可知

=1.2(1+)V （2-2-6）

当调节R2的阻值可以调整LM317两端的输出电压的大小，可实现1.25~37V连续可调。当调节R2的阻值时由于发光二极管两端的电压改变，发光二极管得亮度也在改变，R2阻值越大，电压越大，发光二极管越亮。

第三章设计制作与调试

3.1材料清单

①变压器：变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。

②整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向直流。

③滤波电路：滤波电路的作用是平波，将波动直流变换成比较平滑的直流。

④稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。

元件选择：

①  LM317集成块一块；

②220伏变12伏的变压器一个，电源线一根，螺丝螺母各一个，输出导线两根；

③0.33uf的瓷介电容一个， 1000uf的电解电容一个，1uF的电解电容一个，10uf的电解电容一个；

④IN4007型号的二极管；

⑤电阻R1不超过240Ω，这里取240Ω，R_W取6.8KΩ的电位器可以满足输出电压调节范围；R2取240Ω可保证发光二极管正常发光；

⑥绿色或红色发光二极管一个。

表一  元器件清单

3.2 制作与调试

在材料准备好后，我开始着手实物的制作，首先我将要用到到工具准备好，而且要用万用表确定变压器的输入与输出端，在插好电烙铁，给电烙铁涂上锡防止其氧化而不能正常使用，然后查看电路板，心里找准元件的分布，将变压器用螺丝固定在电路板上，再将4个IN4007二极管用烙铁烙在电路板上，根据电路图找准变压器出线的连接点，在将四个IN4007连成正方形，再将电容，LM317，电阻，二极管依次烙在电路板上，再用电烙铁拉锡，连接好所有的电路元件，在连接时注意元件的分布布局合理性，注意不要短接电路。

在制作到一半时，发现4个IN4007的正反向有问题，根据电路图查看电路板上的元件连接，并将接反得二极管调整过来。

在将实物制作完成后，插上电源，指示灯亮，用万用表测得输出的电压为27V，但调整滑动变阻器时，输出电压不可调，测得滑动变阻器两端电阻可调，显示示数从0到6.8kΩ，但测得电路板上滑动变阻器的两节点电阻不可调，所以断定可能存在虚接在滑动变阻器的两节点。

再重新焊好滑动变阻器的节点及相应的支路，再用万用表测其电阻是否可调。

再次插上电源，指示灯亮，    LM317输出电压从2V~~27V间连续可调。

但几天之后我们发现本实物制作出了很严重的问题：lm317的引脚接错了。

按照正确的接法是1引脚接地，2引脚接输出，3引脚接输入，但我们是1、2、3引脚一次接输入、接地、输出。

     再经过再次改装调试后，我们制作的可调直流稳压电源输入1~39v。

第四章 小结

   本课程设计的目的要求是设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在1.25---37V之间连续可调，输出最大电流可达1.5A，实物经调试后只能2~~27V间连续可调，问题可能出在选用的电阻R1 240Ω过大，而且在插电源时1000UF的电容会发热发臭，其最大耐压为16V，在器材选择上出现了问题，后经过更换该最大耐压50V的1000UF电容，及正确接好LM317的引脚，问题解决。制作的可调直流稳压电源输入1~39v，最大电流可达1.5A,满足完成课程设计要求。

第五章 心得体会

通过这次课程设计，我获得了很多，首先我明白我们以前所学过的理论知识并没有很好的理解，电桥滤波学过，但在设计时并不能及时反映过来，而是通过参考书才理解，而对于二极管的使用，我们连正反向都不清楚，我感觉我们学的东西是白学的。

在参照参考书设计电路到完成实物中，我们遇到了许多问题，我们也学到了许多东西，知道选材料时注意电容的最大耐压，知道LM317的使用及其引脚的正确接法，这远比理论学习获得的要多要实际。

集成可调稳压源在实际中有很广泛的应用，它可以用在充电照明设备的充电器，手机等电子产品中，达到把交流电转变成比较稳定的直流电降低电压的目的从而满足人们的日常运用。完成集成可调稳压电源实物后我们可以将他用于我们的实际生活中，这样我们的设计实物在现实生活中便可以用到。

第六章 参考书目、网站

1. 陈梓城.《实用电子电路设计与调试》.中国电力出版社

2．康华光.《电子技术基础》第五版 .高等教育出版社

3．吴立新.《实用电子技术手册》.北京机械工业出版社

4．邱关源.《电路》第五版. 高等教育出版社

5．康华光.《电子技术基础》模拟部分.华中工学院出版社

6．陈金松.《模拟集成电路》.中国科大出版社

7．格雷、迈耶.《模拟集成电路的分析与设计》.科学出版社

8．沈任元 吴勇.《常用电子元器件简明手册》.机械工业出版社

9． http://www.dzsc.com/dzbbs/pic_show.asp?id=11256

10．http://wenku.baidu.com/view/1680e3eae009581b6bd9ebcd.html

11．http://wenku.baidu.com/view/a2618ed6195f312b3169a57b.html

 

第二篇：一种可调式数字直流稳压电源的设计

_{一种可调式数字直流稳压电源的设计}

作者：周鼎，葛健，刘磊

                                  20##-5-22

一．任务

设计并制作交流变换为直流的稳定电源。

一、基本要求

在输入电压220V、50HZ、电压变换范围＋15％～－20％的条件下：

a: 输出电压可调范围为＋9V～＋12V

b: 最大输出电流为1.5A

c: 纹波电压（峰－峰值）<=220mv(最低输出电压下，满载)

d: 效率>=40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）

e: 具有过流以及短路保护功能

三：发挥部分

（1）       扩充功能

a:短路排除故障后，自动恢复为正常状态

b:短路保护

c:过热保护

（2）       扩大输出电压调节范围

（3）       用数字显示输出电压

摘要：在业余条件下进行电子制作，拥有一个可调节输出电压的稳压电源是非常有用的，市面上所售的成品可调稳压电源价格一般都在百元以上，外表看上去是挺好看的，但对于业余电子爱好者来说，实用是最主要的。本文介绍的这款可调稳压电源，输出电压范围为9到12V，最大输电流为1A，这些参数对于业余制作中的调试用电源基本能满足要求。

报告部分

一、           方案认证与比较

在进行电路的设计过程中，我们采用的是模块化思想，将整个电路分成几个分立的模块来分析、制作，最后再进行组装、调试。

方案一：

采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出，但是由于这种方式产生的直流电压纹波比较大，无法得到稳定的电压输出，不符合我们的要求。

   

方案二：

我们将从滤波电路输出的电压接到线性稳压电路（如下图所示）

线性稳压电路的输出值可调，为9～12V的直流输出。此方案的优点是：电路简单、很容易调试，但是效率比较低，其输入端一般为15V左右的电压，而输出只有9～12V，压降较大，功率损耗比较严重，无法实现效率≥40％的目的。

方案三：

以方案二为基础，在线性稳压电路前加入DC-DC变换器，采用脉宽调制（PWM）技术，并采用恒压差控制技术，如右图所示

在这种情况下，由DC-DC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流电压的转变，由于采用脉宽调制技术和恒压差控制技术，使得线性稳压电路两端压差减小，电路消耗大幅度下降，解决了方案二重的效率低下的问题。其次，由于使用脉宽调制技术，使得电路有了过流、过热、自动恢复等功能。

    本电路从功能上分成五个模块，下面是对具体的电路模块进行的说明

1.     交直流转换电路模块 

本电路的目的在于从50HZ、220V的交流电压中得到直流电压。电路如图所示

 

当输入220V交流电压时，首先通过变压器降至25V左右交流电压。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出为32V的直流电压。

2.         DC-DC转换电路模块  

使用此电路的目的在于最大限度地降低模块的功耗，同时，为下一级提供一个稳定的直流电压。它的电路图如下：

 

DC-DC电路为有核心芯片TL494作控制的单端PWM降压型开关稳压电路。图中R10与C5决定开关电源的开关频率。电阻R8作为限流保护电阻用。其片内误差放大器（EA1）的同相输入端（脚2）通过5.1千欧电阻（R7）接入反馈信号，从后级线性稳压电路得到分压。开关管采用PNP型大功率晶体管。

  工作原理：在恒定频率的PWM通断中，控制开关通断状态的控制信号是通过一个控制电压UVOM  与锯齿波相比较而产生的。控制电压则是通过偏差（即实际输出电压与其整定值之间的差值）获得的。锯齿波的峰值固定不变，其重复频率就是开关的通断频率。在PWM控制中，这以频率保持不变，频率范围为几千赫到几百千赫。当放大的偏差信号电平高于锯齿波的电平时，比较器输出高电平，这以高电平的控制信号导致开关导通，否则，开关处于关断状态。当后级反馈电压高于TL494的基准电压5V时，片内误差放大器EA1输出电压增加，将导致外接晶体管T和TL494内部T1,T2管的导通时间变短，使输出电压下降到与基准电压基本相等，从而维持输出电压稳定，反之亦然。

    参数计算：由R10=39千欧，C5＝0.01uF,得振荡频率fosc=28.2kHZ

为保证电流连续，电感取值不能太小，但也不能太大。计算如下：

      Lmin=[(UI-UO) )/(2×I0)]TON

=[(35-10)/(2×1.5)]×0.00002=167uH                  

      C>U0×Toff/(8×l×f×U0)

=15×10×0.000001/(8×0.001×30×1000×0.1) =6.25uF       

Iop=ILP=[(UI-UO)/(2×L)]×0.00002+1.5=1.75A

3.         线性稳压电路模块 

本电路的目的是在第一级稳压的基础上实现线性高精度稳压，降低纹波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到题目的指标要求。原理如下图所示：

     此电路继承了DC-DC变换器的输出电压。在本电路中，首先输入电压在精密稳压源上产生一个稳定的参考电压，接到由运放组成的比较电路的正端输入脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输入端。运放的输出电压控制达林顿管的发射极电压，得到所需的高度稳定的直流电压。

   参数计算:

     

U0=Uref×(Rx+R5+R6)/(R5+R6)

RX=3千欧 ，R5=1千欧 ，Uref=6V,则

当R6=0.67千欧时   U0=(2.5×6)/(1+0.67)=9V

当R6=0.25千欧时   U0=(2.5×6)/(1+0.25)=12V

4.         恒压差控制模块 

在DC-DC转换电路和线性稳压电路间采用恒压差控制，即：通过反馈，使DC-DC变换电路输出电压与线性稳压输出电压差值恒定，这样，既可保证线性稳压电路所需的电压差，又降低了线性稳压电路低压输出的损耗，提高稳压模块的整体效率。而且，在整个模块输入电压发生较大幅度变化时也能够进行高精度的稳压，纹波也会因此大大降低。

   在这一模块电路中，还接有软启动电路，在开关机时，对产生过冲现象有相当大程度上的抑制。同时，通过控制DC-DC变换器的脉宽，可实现过热，过流保护。这一部分的电路整合到了第3模块中

5显示模块：

   为简化电路，显示模块使用了单片A/D转换集成电路（ICL7107），其中ICL7107是一块美国INTERSIL公司生产的三位半双积分式A/D转换器，采用双列直插式封装。标准工作时的电压为+5V、-5V，芯片自动进行一系列的数值转换后，直接驱动共阳极LED数码显示管（该电路使用TOS-5101BR数码管），以BCD码方式在LED上显示，可显示3位测量电压，电压范围可精确到0.1%。下图为数字显示电压表原理图：

 

芯片的33，34脚接基准电容，27，28，29脚组成积分电路。38，39脚的电阻和电容共同构成IC内部振荡器的RC电路。该电路的时钟频率为45KHZ。30，31脚为模拟量输入端，两脚间的电容为输入滤波电容。31脚外接的电阻为限流分压电阻。该电路35脚接地，36脚作为基准电压输入，也称作定标系数调节电压，36脚电压至关重要。我们可以通过公式

                      N=1000Vi/Vref+

来计算它的定标系数。N表示数码管显示值，Vi表示31脚输入电压的变化值。ICL7107的20脚为负极性指示。（制作时ICL7107应使用IC插座，一切做好后再插IC）.

附表：所需元器件清单以及价格表