直流稳压电源的设计

直流稳压电源的设计

刘　建　高振玲

北华航天工业学院

摘　要　设计一台串联型直流稳压电源,解决了正确选择整流二极管、滤波电容及集成稳压器的问题,并且掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法.关键词　直流稳压电源;整流滤波;三端集成稳压器中图号　TMO

0　引言

电子系统(如电视接收机、VCD机、组合音响等)都要求用稳定的直流电源,而日常生活中使用的都是220V交流电源,因此,需将交流电变换成直流电.将交流电压变换成直流电压并使之稳定的设备就是直流稳压电源.直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成,基本框图如图1所示.

1　设计任务和要求

1)输出电压　U0=3V～+12V连续可调.2)输出电流　I0max=0.8A.3)纹波电压的有效值

-3　△U0≤5mV.4)稳压系数　SV≤3×10.5)电压调整率　Ku≤3%.6)电流调整率　Ki≤1%.

2　总体设计方案

2.1　设计思路

根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUo,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数,然后合理地选择这些器件.

(1)首先选用合适的电源变压器将电网电压u1降低到所需要的交流电源u2.

(2)降压后的交流电压u2,通过整流电路整流变成单向脉动直流电压.直流脉动电压经过滤波电路

变成平滑的、脉动小的直流电压,即滤除交流成分,保留直流成分,滤波电路一般由电容组成,其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压Ui.

(3)稳压电路.由于输入电压u1发生波动,负载和温度发生变化,滤波电路输出的直流电压Ui也会随之变化.为了维持输出电压Ui稳定不变,需加-级稳压电路.稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时,能使输出直流电压不受影响而维持稳定的输出.2.2　设计过程

(1)选择整流二极管和滤波电容.

因为URM>2U22×15=22V,Iomax=0.8A,IN4001的反向击穿电压URM≥50V,额定工作电流ID

=1A>I0max,故整流二极管选用IN4001.

根据Uo=12V,Ui=15V,△Uo=5mV,SV≤3×10,由公式:

SV=

-3

△Uo/UoIo=常数

△Ui/UiT=常数

求得

收稿日期:2008-07-09

作者简介:女,1971年生,讲师,廊坊市,065000

© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

70河北建筑工程学院学报△Ui=

△UoUi

UoSVT=

第26卷

0.005×15.1V-3=2

12×3×10

所以,滤波电容为

C=

ICt

=△Ui

Iomax・0.020.8×22μF==0.003810F=3810

△Ui2.1

式中T=20ms为50HZ交流电压的周期.

μF,耐压为25V的电解电容.由于电容的耐压要大于17V,故滤波电容C取容量为4700

(2)选择集成稳压器.集成稳压器选用LM317,其输出电压范围为:1.2V～37V可调,其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护,最大输出电流为1.5A.典型电路如图2所示,其中电阻R1与电位器R2组成

输出电压调节器,输出电压Uo的表达式为:Uo=1.25(1

Ω,R2为精密电位器.+R2/R1).式中R1一般取120～240

电容C1可进一步消除纹波,还可起到相位补偿的作用,以防止自激振荡.电容C2与R2并联组成滤波电路,电位

器R2两端的纹波电压通过电容C2旁路掉,以减小输出电压中的纹波.二极管D5的作用是防止输出端与地短路时,因电容C2上的电压过大而损坏稳压器.

μF,C2=10μF,R1=120Ω,R2=2kΩ,D5用IN4001.图中C1=0.1

最后的设计电路如图3所示.

2.3　安装与测试

(1)电路的安装.用万用表测量整流二极管的正反向电阻,判断出二极管的极性后,先在变压器的

副边接上额定电流为1A的保险丝,再安装整流滤波电路.检查无误后,将电源变压器与整流滤波电路连接,通电后,用示波器或万用表检查整流后输出电压

的极性,确定Ui的极性为正后,断开电源,将整流滤波电路与稳压电路连接起来,然后接通电源,调节R2的值,若测出电压满足设定指标,说明稳压电路

中各级电路都能正常工作,此时就可以进行各项指标的测试.安装时要注意:二极管和电解电容的极性不能接反.

(2)稳压电源的性能指标及测试方法.测试电路如图4.

1)输出电压与最大输出电流的测试.一般情况下,稳压器正常工作时,其输出电流Io要小于最大输出电流Iomax,取Io=0.5A,算出

ΩRL=Uo/Io=12/0.5=24

PL=UoIo=12×0.5=6W

Ω、故取阻值为24额定功率为6W的电位器.

Ω,测量输出电压Uo,然后慢慢减小RL,直到Uo的值下降5%,此时流测试时,先调节RL为最大值24

© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

第4期刘　建　高振玲　直流稳压电源的设计71

过RL的电流就是最大输出电流Iomax.

2)纹波电压的测试.测量叠加在输出电压上的交流电压分量.用示波器观测其峰值,也可用交流毫伏表测量其有效值,但因纹波不是正弦波,所以有一定的误差.

3)稳压系数的测试.在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化,即:

△Uo/Uo

SV=

△Ui/Ui

4)电压调整率的测试.输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量、稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响,因此,只需测试其一即可.5)输出电阻及电流调整率的测试输出电阻与放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值.如测得RL=0时输出电压和输出电流为Uo1、Io1,测

Ω时输出电压和输出电流为Uo2、得RL=24Io2,则输出电阻为:

△Uo1/Uo2RV=

Io1-Io2

电流调整率为输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值.输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此,也只需测试其一即可.

CocurrentVoltage-StabilizedSourceDesign

LiuJian　GaoZhenling

NorthChineseInstituteofAstronauticEngineering

Abstract　Throughdesigningaseriesofcocurrentvoltage-stabilizedsource,wehavesolvedthecorrectchoice

ofrectificationdiode,thefilterelectriccapacityandtheintegrationmanostat,andgraspingedthemethodoftestingtherelatedparameteroflowpowercocurrentvoltage-stabilizedsource.

Keywords　cocurrentvoltage-stabilizedsource;rectificationfilter;three-endintegrationmanostat(上接第68页)

AnalysisoftheElectronBeamSmeltingTechnologyandDevelopingTrend

LiuChundong　ZhangDonghui　MaYiqun　LiHui

　　　　　　　　　　　　　　1.HebeiInstituteofArchitectureandCivilEngineering　　　　　　　　　　　　　　2.ZhangjiakouBureauofEducation

1

1

1

2

Abstract　Theemergenceandformationofelectronbeamissystematicallystudied.Thefeaturesoftheelectron

beammeltingtechnologyaresummedupthroughanalyzingtheworkingprincipleandstructureoftheelectronbeamfurnacegun.

Keywords　electron-beamsmelting;focusingcoil;bombardmentfurnace

© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net