集成直流稳压电源的设计

一、设计要求 电源变压器只做理论设计，合理选择集成稳压器，合理设置保护电路，完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。主要技术指标

1、同时输出±15V电压、输出电流为2A。

2、输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5*10-3；输出内阻小于0.1Ω。

3、加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。

二、基本原理1. 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1所示。各部分电路的作用如下：图1 直流稳压电源基本组成框图

（1） 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。(2)整流滤波电路 整流电路将交流电压ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压Ui。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图 （b）桥式整流电容滤波电路 各滤波电容C满足：RL1C=(3~5)T/2 式中T为输入交流信号周期；RL1为整流滤波电路的等效负载电阻。

（3） 三端集成稳压器 常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。① 固定三端稳集成压器 正压系列：78XX系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78XX系列又分三个子系列，即78XX、78MXX和78LXX。其差别只在输出电流和外形，78XX输出电流为1.5A,78MXX输出电流为0.5A,78LXX输出电流为0.1A。负压系列：79XX系列与78XX系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。② 可调式三端集成稳压器 正压系列：W317系列稳压块能在输出电压为1.25V~37V的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过流、过热和安全工作区保护。最大输出电流为1.5A。其典型电路如图7-2-4所示。其中电阻R1与电位器RP组成电压输出调节电器，输出电压U0的表达式为： U0≈1.25(1+RP/R1) 式中，R1一般取值为（120~240Ω），输出端与调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。所以流经电阻R1的泄放电流为5~10mA/。负压系列：W337系列，与W317系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。 图7-2-4 可调式三端稳压器的典型应用2. 稳压电源的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标。包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标。用来衡量输出直流电压的稳定程度。包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。测试电路如图7-2-6所示，可简述如下： 图7-2-6 稳压电源性能指标测试电路 ⑴ 波电压 纹波电压是指叠加在输出电压U0上的交流分量。用示波器观测其峰-峰值。△Uopp一般为毫伏量级。也可以用交流电压表测量其有效值。但因△U0不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。⑵稳压系数及电压调整率 稳压系数：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。电压调整率：输入电压相对变化±10%时的输出电压相对变化量，即 Ku=△U0/U0 稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压相对变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可.⑶输出电阻及电流调整率 输出电阻：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，即 ro=|△U0|/|I0| 电流调整率：输出电流从0变到最大值ILmax时所产生的输出电压相对变化值，即 Ki=△U0/U0 输出电阻r0和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可.四.设计指导 直流稳压电源的一般设计思路为：由输出电压U0、电流I0确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件；有稳压电路所要求的直流电压（Ui）、直流电流（Ii）输入确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容并确定变压器的副边电压Ui的有效值、电流Ii（有效值）即变压器功率.最后由电路的最大功耗工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施. 下图为集成稳压电源的典型电路.其主要器件有变压器Tr、整流二极管VD1~VD

4、滤波电容C、集成稳压器及测试用的负载电阻RL.图7-2-7 集成稳压电源的典型电路 下面介绍这些器件的一般原则.1.集成稳压器 稳压电路输入电压Ui的确定：为保证稳压器在电网量低时仍处于稳压状态，要求 UI≥Uomax +(UI-U0)min 式中（UI-U0）min 是稳压器的最小输入输出压差，典型值为3V.按一般电源指标的要求，当输入交流电压220V变化±10%时，电源应稳压.所以稳压电路的最低输入电压 U1min≈[Uomax+(UI-U0)min]/0.9.另一方面，为保证稳压器安全工作，要求 UI≤Uomin +(UI-U0)max 式中（UI-U0）max是稳压器允许的最大输入输出压差，典型值为35V.2.电源变压器 确定整流滤波电路形式后，由稳压器要求的最低输入直流电压Uimin计算出变压器的副边电压Ui 、副边电流Ii. 五.按指标设计电路...