【文章內(nèi)容簡介】 如： 780 780 780 781 781 781 7824 等，指輸出電壓是 +5V、 +6V、 +9V、 +12V、 +15V、 +18V、 +24V。 79 系列也與之對(duì)應(yīng)，只不過是負(fù)電壓輸出。這類穩(wěn)壓器的最大輸出電流為 ，塑料封裝 (TO220)最大功耗為 10W(加散熱器 )；金屬殼封裝 (TO3)外形，最大功耗為 20W(加散熱器 )。 ： 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是 :根據(jù)性能指標(biāo)要求選擇元器件 (變壓器集成穩(wěn)壓器 .整流二極管及濾波電容 )和對(duì)穩(wěn)壓 電路 作散熱設(shè)計(jì) 。 如圖 6，市電通過 220V/15V、 1A變壓器，連接到穩(wěn)壓電源電路，由整流橋 IBQ40整流、 C1 和 R1 平滑濾波，輸出至電壓調(diào)整管 Q1 的集電極。這個(gè)電路具有不同于其他電源的特點(diǎn)。電源的基準(zhǔn)電壓用一個(gè)固定增益的運(yùn)算放大器 U1A 跟一個(gè)可調(diào)電阻R11提供，它實(shí)現(xiàn)了電壓可以從零可調(diào)， DZ1 選用穩(wěn)壓值 的穩(wěn)壓管。接通電源后運(yùn)放 U1B的輸出電壓增加到使 DZ1導(dǎo)通，通過 R7穩(wěn)定在 ，因?yàn)?R3等于 1/2R4，所以 U1B 的放大倍數(shù)為 ，其輸出電壓是 。 U1B 的放大倍數(shù)約為 3s 倍，根據(jù)公式 A=（ R6+R5） /R5， 的基準(zhǔn)電壓大約能放大到超過 15V，調(diào)節(jié)電位器 R11 可實(shí)現(xiàn)它的輸出電壓能從 0~15V 可調(diào)。電路另一個(gè)特征就是用三極管的射極輸出可以大幅增大輸出電流 . 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 圖 6 本電源電路仿真圖見圖 7，當(dāng)輸入 220V 的交流電時(shí)，電位器調(diào)到最大電阻時(shí)，輸出端 out 的電壓為 15V,符合設(shè)計(jì)的要求。 圖 7 單相 220V/50Hz 交流電經(jīng)過電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓， 其方框圖及各級(jí)電路的輸出電壓波形如圖 . 1所示。 R1 2K R2 4K R3 5K R4 10K R5 10K R6 20K R7 10K C1 3300u R11 20K Q1 TIP122 D1 1BQ40 OUT D5 8 7 2 4 1 U1A INA145 5 6 2 4 3 U1B INA145 TF1 1TO1 ~220v 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） Ui U1 U2 U3 UO 圖 直流穩(wěn)壓電源方框圖 電源變壓器 是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓降低到適合大小后送入整流電路，整流電路再將交流脈動(dòng)的直流電壓的紋波加以濾除，得到平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，能維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。 1． 橋式整流電路 利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒔涣麟妷鹤儞Q成單向脈動(dòng)直流電的電路，稱為整流電路。如圖 所示。 T u 2 ~220V 5 0 H z D 1 D 2 D 4 D 3 R L A B + 圖 橋式整流電路 圖 橋式整流電路輸出波形 圖 中 T為電源變壓器，變壓器的作用是將 220V 交流電壓降低為后級(jí)電路所需的工作電壓 U2。 D1~D4 為整流器件。整流電路的作用是將交流電 V2變換成脈動(dòng)的直流 VD，他主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二極管構(gòu)成整流橋堆 來執(zhí)行，常見的整流二極管有 1N400 1N5148 等，橋堆有 RS210 等。 RL為整流電路的負(fù)載電阻，其兩端的電壓為整流輸出電壓。 該電路在 V2的正負(fù)半周都有整流電流流過負(fù)載。因此，該電路又稱為全波橋式整流電路。其輸出電壓的平均值可由下式求出 VO 222 2V ??? 其中， V2為變壓器次邊輸出電壓有效值。 相應(yīng)地，二極管的平均電流 ID＝OLLV1I2 2R? =每只二極管或橋堆所承受的最大反向電壓 VRM= 2 V2 在選用整流二極管時(shí)，其最大整流電流和最高反向電壓應(yīng)分別大于以上兩式計(jì)算出的 ID和 VRM值。 如果是選用橋堆進(jìn)行整流，則應(yīng)注意最大工作電流和最大反壓，反壓值的計(jì)算同上式，但電流是指能夠給負(fù)載的最大平均電流，應(yīng)高于計(jì)算值。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2. 濾波電路 一般采用電容濾波電路。電路如圖 。輸出電壓波形反映的是電路穩(wěn)態(tài)的結(jié)果。 圖 從圖 .； 4波形圖中可以看出，要保持一定的輸出電壓或輸出紋波小，其放電時(shí)間長數(shù)應(yīng)足夠大，應(yīng)滿足關(guān)系是 RLC? (3～ 5)T/2=(3～ 5)/2f 式中 T和 f為電網(wǎng)電壓的周期和頻率，頻率通常為 50Hz。輸出電壓與輸入電壓一般可取 VO≈ 集成三端穩(wěn)壓器具有體積小，外圍元減少，調(diào)整簡單，使用方便且性能好，穩(wěn)定性高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。 常見的有固定式和可調(diào)式兩類集成三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部多以串聯(lián)型穩(wěn)壓電路為主，還有適當(dāng)?shù)倪^流、過熱等保護(hù)電路。一般固定式較便宜，可調(diào)式較貴，性能也好些，功率也相對(duì)較大。 在這里我們用可調(diào)式三端穩(wěn)壓器 。 可調(diào)試三端穩(wěn)壓 電路，其中 LM117， LM337 就是有代表性的產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品的前綴是 W，即 W117， W337。后兩位數(shù)字 17表示為正電壓輸出， 37 表示負(fù)電壓輸出?？烧{(diào)試三端穩(wěn)壓電路除了帶有各種保護(hù)電路之外，還把采樣放大電路也集成到芯片之中，內(nèi)部電路的原理框圖如圖 虛線所示。它有三個(gè)引腳，分別接輸入端、輸出端和調(diào)整端。調(diào)整端是基準(zhǔn)電壓電路的公共端。內(nèi)部用兩個(gè)三級(jí)管構(gòu)成復(fù)合管；基準(zhǔn)電壓電路為能隙基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)值 UREF為 ，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都非常高。 R1和 R2為外接取樣電阻，調(diào)整端接在它們的連接點(diǎn)上。由于放 大電路的兩個(gè)輸入端電位差近似等于零，所以 R1兩端電壓近似等于 UREF。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 輸入端 2 調(diào)整端 3 輸出端 電路 (U RE F ) 基準(zhǔn)電壓 保護(hù)電路 R 1 R 2 U I + U O + U Aj I 1 I 2 U R E F 圖 可調(diào)試三端穩(wěn)壓電路內(nèi)部電路原理框圖 當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，放大電路反相輸入端的電位隨之升高，其輸出端（直接接在晶體管的基極）電位必然降低，使兩只晶體管的 UBE下降，從而抑制 UO的上升；當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，各部分的變化與上述相反，因而輸出電壓 UO穩(wěn)定。輸出電壓為 R E FO URRU ????????? ?? 121 + A D J 1 IN 3 O U T 2 L M 317 B D 2T R 1 R 2 C 1 C 2 R L D U O + U I 圖 圖 LM117/LM217/LM317的典型實(shí)用電路，根據(jù)所選型號(hào)的不同，其封裝形式和引腳排列也會(huì)有區(qū)別，使用時(shí)要查閱使用手冊(cè)才能確定具體接線方法。圖 11 中所選型號(hào)為 LM317BD2T，其調(diào)整端的引腳號(hào)為 1。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 這類可調(diào)穩(wěn)壓器的內(nèi)部沒有泄放電阻，要在外部加接 R1來維持可調(diào)穩(wěn)壓器的正常工作，根據(jù)參數(shù)可知， LM317 中， IOmin為 10mA。輸出端和調(diào)整端之間的基準(zhǔn)電壓最大為 ，由此可得 ???? inm a x,1 OR E FIUR 可實(shí)取 R1=120Ω或 120～ 240Ω之間。 R2 使用多圈電位器， 圖 所示電路的輸出電壓為 R E FO URRU ????????? ?? 121 LM117/217/317 的 UREF典型值為 。確定最大輸出電壓 UO后，即可確定 R2。 當(dāng) R2=0時(shí)，圖 11所示電路就變成了高穩(wěn)定 ，輸出電流可達(dá) 。可調(diào)電壓范圍 ～ 37V。 圖 穩(wěn)壓電路原理圖 計(jì)算 1）選電源電壓器 通常根據(jù)變壓器的副邊電壓 U電流 I2和原邊功率 P1來選擇電源變壓器。 （ 1） 確定穩(wěn)壓電路的最低輸入直流電壓 UImin O m a x I o m inI m in U U UU 0 .9??? （ ） 式中： I o minUU?（ ） 為穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出電壓差，而 LM317 的的允許輸入、輸出電壓查為 3~40V，現(xiàn)取為 3V；系數(shù) ? 10%。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： Imin 37 3U ??=40V 可取 UImin=40V. （ 2）確定電源變壓器副邊電壓、電流及原邊功率 Im in2 U 40U 2 51 .5 1 .5? ? ?V 可取 U2=25V 2 omaxU U 1? A 可取 。 變壓器副邊功率 P2 ? U2I2=30W. 2）選擇整流二極管及濾波電容 （ 1）整流二極管的平均電流為： ID=O m ax11 2 1??? A 二極管承受的最大反向電壓： URM= 2 U2= 2 ?16= 因此，整流二極管可選 1N4001，其最大整流電流為 1A，最大反向電壓為 50V。 （ 2）濾波電容的選擇 在橋式整流濾波電容中， RL1C(3~5)2 T 因此： C L1(3~5)2RT 即 C 3I m a xI m i n( 3 ~ 5 ) I ( 3 ~ 5 ) 2 0 1 0 1 .1 1 9 4 1 ~ 3 2 3 52 U 2T ?????uf 式中： ImaxI =I2=。 因此，取倆只 2200uf/25V 的電容并聯(lián)做濾波電容。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3）估算穩(wěn)壓器消耗 當(dāng)輸入交流電壓增加 10%時(shí)，穩(wěn)壓器輸入直流電壓最大，即 ImaxU = ? ?16= 所以穩(wěn)壓器承受的最大壓差為： ? 15V。 最大功耗為： P= ImaxU ImaxI =15 ? = 因此，應(yīng)該用散熱功率 ? 的散熱器。 4）確定其他電路原件參數(shù) 圖 中，在 LM317 輸入端與地之間有一只 的電容 C3，目的是抑 制高頻干擾。 接在調(diào)整端和地之間的電容 C4，可用來旁邊 Rp 兩端的紋波電壓，當(dāng) C4中儲(chǔ)存的電荷會(huì)通過穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管和基準(zhǔn)放大管而損壞穩(wěn)壓器。 LM317 集成穩(wěn)壓器在沒有容性負(fù)載的情況下可穩(wěn)定工作，但輸出端有 500~1000pf的容性負(fù)載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。為了抑制自激 ，在輸出端并一只 47uf 的電容 C5，C5還可改善電源的瞬態(tài)響應(yīng)，以及進(jìn)一步減小輸出電壓中的紋波電壓。 集成穩(wěn)壓器的散熱器設(shè)計(jì) W317 和 W337 系列三端固定式集成穩(wěn)壓器 。 它把基準(zhǔn)電壓、放大器．取樣器和保護(hù)電路全部集成在 2． 1 2． 4mm 啪硅片上， 只有輸入、輸出、公共 三個(gè)引 出端， 能以最簡方式接入電路，獲得穩(wěn)定的輸 W317