您的当前位置:首 页 >> 信息中心

024V可调直流稳压电源电路的设计方法,基于LM317的直流稳压电源设计

发布日期:2021-11-27 19:27:53 作者: 点击:
基于LM317的直流稳压电源设计 总体设计框图

这里写图片描述

设计要求:电子设备中的直流电源,通常是由电网提供的220V/50Hz交流电,经过降压、整流、滤波、稳压等环节处理得到。输出电压的幅值稳定、平滑、变换效率高、负载能力强、输出电阻小、温度稳定性好电压的稳定性和带载能力。

设计期望:电路接入幅值为220V、频率为50Hz的输入电压,通过电源变压器,将220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值。通过电源变压器输送过来的交流电,再通过桥式整流电路,得到单方向全波脉动的直流电压。由于单方向全波脉动的直流电压中含有交流成分,为了获得平滑的直流电压,在整流电路的后面加一个滤波电路,以滤去交流成分,电容就起到这个作用;在滤波电路的后面再接一个基于LM317的集成稳压电路,以输出1.2-12v的连续可调直流信号,最后再次加上对称的电容以改善负载的瞬态效应,消除电路的高频噪音。

电路设计 原理图

这里写图片描述

模块设计 降压模块

这里写图片描述

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。变压器副边与原边的匝数比为n2/ n1=12/220=0.54545

桥式整流电路

这里写图片描述

工作原理:

选择容性负载单相桥式整流电路。它的四臂是由四只二极管构成,当变压器B次级的2端为正、3端为负时,二极管D3和D6因承受正向电压而导通,D4和D5因承受反向电压而截止。此时,电流由变压器2端通过D3,再经D6返回3端。当3端为正时,二极管D4、D5导通,D3、D6截止,电流则由3端通过D4流经后级电路,再经5返回2端。因此,与全波整流一样,在一个周期内的正负半周都有电流流过负载,而且始终是同一方向。

相关计算:负载电压vL的平均值为 VL = 0.9V2直流电流为: IL = 0.9V2/R2流经每个二极管的电流为 ID = 0.5IL =0.45V2/R20.45V2/R2 一般电网电压的波动范围为-10%到+10%之间,实际上选用的二极管的最大整流电流和最高反向电压应该留有大于10%的余量。

1N4007参数:

这里写图片描述

经计算1N4007满足各项参数,顾可以选用作为桥式整流的二极管。 滤波电路

这里写图片描述

电容滤波电路工作原理:这里写图片描述特点:二极管的导电角小于180° , 流过二极管的瞬时电流很大。输出直流电压提高, 脉动成分也降低,且 时间常数越大,VL越高。一般VL=(1.1-1.2)V2,实际工作中按下式选择滤波电容的容量这里写图片描述故电容滤波适用小电流,对整流管冲击电流大的电路

稳压电路

这里写图片描述

LM317资料这里写图片描述这里写图片描述这里写图片描述由LM317的中文资料可知,输出电压在1.2-37V间波动,输出电流超过1.5A,仿照其标准应用搭建了稳压电路模块,选用5k欧姆滑动变阻器,理论电压最高可达27v,电阻与电容选值适中。

软件仿真与硬件测试 仿真

输出波形:这里写图片描述这里写图片描述这里写图片描述

由仿真得出结论,当输出电压过高时,输出波形容易出现杂波,此时信号不稳定。

带负载(8欧姆)时输出电压电流:这里写图片描述

可以看出输出电流较小,所以该电路不能驱动大负载,大功率的电路,其输出功率也在毫瓦级。

硬件测试

示波器检测输出波形这里写图片描述数码管显示(附加功能)这里写图片描述

实物展示

PCB板这里写图片描述实物图这里写图片描述

心得体会 本次实践算是第一次接触模拟电路的设计与具体的制作,总的来说还算简单,首先是电路的设计,参考了很多网上的资料,尤其是稳压模块,借鉴了芯片资料里的典型应用电路,这个过程中的难点是具体芯片型号与参数的选取,比如什么时候用电解电容,电阻具体的取值,二极管选择哪种型号,这些都是要考虑的,由于书本参考电路很多,所以设计过程中没有太多的困难。接下来就是具体的制作,由于条件有限,电路板是工场板发货,而元器件都是打包的,我只完成了焊接的工作,大一时就在科协接触过元件焊接,所以对我来说不是难事。电路板外的透明玻璃外壳起到了保护电路的作用,220v电源线外也加上了胶布以防止漏电,安全问题要时刻注意。调试的过程很顺利,输出信号稳定并且连续可调,最大输出12V,该电路板能够在数码管上显示当前的电压,输出端可以输出低频方波信号,这些都是电路板的附加功能,在此不做叙述。缺点是当输出到12V时信号不稳定,调节滑动变阻器旋钮没用反应,说明变阻器阻值可以选更小一点。希望以后能够更加深入模拟电路的设计制作,做到真正的学以致用,理论与实践结合。