1、目 錄引 言.2電路設計要求3Lm317簡介.3電路實現原理4工作原理及電路參數5 變壓器.5 整流電路.5 濾波電路.6 穩壓電路9 保護電路.10實際設計電路及元件11改進及發展電路.12心得體會13 引 言 在電子線路的相關應用中，電源是其必不可少的部分，電源系統質量的優劣和性能的可靠性直接決定著整個電子設備的質量。直流穩壓電源作為直流能量的提供者，在各種電子設備中有著極其重要的地位，它的性能良好與否直接影響到電子產品的精度、穩定性和可靠性。隨著電子技術的日益發展，電源技術也得到了很大的發展，它從過去一個不太復雜的電子線路發展到今天具有較強功能的模塊。人們對電源的質量、功能和性能要求也隨

2、之變得越來越高。本文介紹一種以可調式穩壓器為核心組成的正負輸出可調的直流穩壓電源。該電源主要由電源變壓器、單相橋式整流電路、濾波電路和穩壓電路等部分所組成。單向交流電經過這幾部分電路后即可轉換成正負輸出可調的穩定直流電壓。在本電源設計中，不僅制作了實用的穩壓電源，更是結合單片機原理、匯編語言等學科，提高電源的性能和功能，使電源設備功能更加完善，使用方便，顯示直觀。初步實現了電子產品的體積小、功能多、性能高、價格低、智能化等方面的功能。電路的設計：設計目標：制作一個可調范圍為2-9v的直流穩壓可調電源；要求：2-9v連續可調；核心器件：LM317集成穩壓器。LM317簡介 LM317 是美國國家

3、半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生產商均有同類產品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩壓器。 LM317 的輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，負載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩壓器好。LM317 內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。 通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓器高的多的紋波抑制比。LM317 能夠有許多特殊的用法。比

4、如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節高達數百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM317 的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現可編程的電源輸出。317穩壓塊存在一個最小穩定工作電流的問題，可以通過設定R1和R2阻值的大小，而使317穩壓塊空載時輸出的電流大于或等于其最小穩定工作電流，從而保證317穩壓塊在空載時能夠穩定地工作。此時，只要保證Vo/（R1R2）1.5mA，就可以保證317穩壓塊在空載時能夠穩定地工作。上式中的1.5mA為317穩壓塊的最小穩定工作電流。當然，只要能保證317穩壓塊在空載時能夠穩定地工作，Vo/（R1R2）的值也可以

5、設定為大于1.5mA的任意值。經計算可知R1的最大取值為R10.83K。又因為R2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R223.74K。在使用317穩壓塊的輸出電壓計算公式計算其輸出電壓時，必須保證R10.83K，R223.74K兩個不等式同時成立，才能保證317穩壓塊在空載時能夠穩定地工作。當然在317穩壓塊的輸出端并聯泄流電阻R，也可以為317穩壓塊提供最小穩定工作電流。但是，由于并聯的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化，如果要保證317穩壓塊在輸出電壓為1.25V時，其輸出電流大于其最小穩定工作電流，則在317穩壓塊的輸出電壓為37V時，流過泄流電阻的電流就太大了，這樣不僅浪費

6、了電能，而且增加了317穩壓塊的負擔，不是一種妥當的辦法。直流穩壓電源的實現原理本設計電路主要采用三端可調式集成穩壓器LM317，構成正負輸出可調的穩壓電源電路。本電源電路的原理框圖如圖1所示，其主要由變壓器、整流、濾波、穩壓、等部分所組成。電路工作原理分析（1）電源變壓器 由于電源變壓器的副邊電壓有效值將決定后面電路的需要，所以在此應選擇輸出電壓有效值為12V的電源變壓器。（2）整流部分      該設計采用單相橋式整流電路。其由四只二極管組成，其構成原則就是保證在變壓器副邊電壓u：的整個周期內，負載上的電壓和電流方向始終不變。為達到這一目的

7、，需要在Uz的正、負半周內正確引導流向負載的電流，使其方向不變，設變壓器副邊兩端分別為a和b，則a為“+”b為“一”時應有電流流出a點，a為“一”b為“+”時應有電流流入a點；相反，a為“+”b為“一”時應有電流流入b點，因而a和b點均應接兩只二極管，以引導電流，具體電路原理如圖2所示如果橋式整流電路變壓器副邊中點接地，就應將兩個負載電阻相連接且連接中點接地。根據橋式整流電路的工作原理，當a點為“+”b點為“一”時，Dl、D3導通，D2、D4截止，U01=U2，U02=一U2；而當b點為“+”a點為“一”時，D2、D4導通，D1、D3截止，U01=一U2，U02=U2，這樣兩個負載上就分別獲得

8、正、負電壓。若設變壓器副邊電壓u2=U2sinwt，U2為其有效值。當u2為正半周時，電流由a點流出，經Dl、RL、D3流入b點，因而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓，即uo=u2，D2和D4管承受的反向電壓為一u2。當u2為負半周時，電流由b點流出，經D2、RL、D4流入a點，負載電阻RL上的電壓等于一u2，即uo=一u2，D1、D3承受的反向電壓為u2。這樣，由于D1、D3和D2、D4兩對二極管交替導通，致使負載電阻RL上在u2的整個周期內都有電流通過，而且方向不變，則輸出電壓uo=| U2sinwt|。（3）濾波電路 經過整流后的直流電幅值變化很大，會影響電路的工作性能。可利用電容

9、的“通交流，隔直流”的特性，在電路中并人兩個并聯電容作為電容濾波器，濾去其中的交流成分。電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端(即負載電阻兩端)并聯一個電容即構成電容濾波電路。濾波電容容量較大，因此一般均采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。如果將兩個濾波電容相連接，且連接點接地，就可同時得到輸出電壓平滑的正負電源。在理想情況下，變壓器副邊無損耗，二極管導通電壓為零，所以電容兩端電壓相等。而當其上升到峰值后開始下降，電容便通過負載電阻放電，其電壓也開始下降，趨勢與電容兩端電壓基本相同。但是由于電容按指數規律放

10、電，所以當其下降到一定數值后，電容將繼續通過負載放電，電容兩端電壓按指數規律緩慢下降。總之，在電容充電時，回路電阻為整流電路的內阻，即變壓器電阻和二極管的導通電阻，其數值很小，因而時間常數很小。電容放電時，回路電阻為RL，放電時間常數R。C通常遠大于充電的時間常數。因此濾波效果取決于放電時間。電容愈大，負載電阻愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。換言之，當濾波電容容量一定時，若負載電阻減小(即負載電流增大)，則時間常數RLC減小，放電速度加快，輸出電壓平均值即下降，且脈動變大。故在此選擇一個濾波電容2200。輸出電壓的平均值U似蝴與放電時間常數RLC有關。RLC越大，電容器放電速度越

11、慢，則輸出電壓所包含的紋波成分越小，U馭四越大。為獲得平滑的輸出電壓，一般取放電時間常數為:式中：T為交流電的周期，在濾波電路放電時間常數滿足上式的關系時，可用下式對輸出電壓的平均值約為電容兩端電壓的12倍。濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述，近似估算時，其波形近似為鋸齒波，此時脈動系數S可按下式近似估算，其中T為電網電壓的周期。 當濾波電容選定后，輸出電壓平均值U0和輸出電流平均值I0的關系稱為輸出特性，脈動系數S和輸出電流平均值I0的關系稱為濾波特性。電容濾波電路如圖3（1）。輸出特性和濾波特性如圖3（2）所示。     &#

12、160;              圖3（1）電容濾波電路圖                                   

13、           圖3（2）輸出特性級濾波特性 曲線表明，電容愈大電路帶負載的能力愈強，濾波效果愈好；電流平均值愈大(即負載電阻的RL愈小)，電壓平均值愈低，S的值愈大。為減小輸出電壓的脈動成分，采用的濾波電容器的容值越大越好，交流電源的頻率越高越好。目前在計算機、電視機等電子設備中采用了高頻整流電源，它的濾波電容的容量就比50赫茲工頻交流電的濾波電容小得多。（4）穩壓部分 集成串聯型穩壓電路有三個引腳，分別為輸入端，輸出端和公共端，因而稱為三端穩壓器。按功能可分為固定式穩壓電路和可調式穩壓

14、電路；前者的輸出電壓不能進行調節，為固定值；后者可通過外接元件使輸出電壓得到很寬的調節范圍。便于實時控制，此設計采用可調式三端穩壓器LM317。 LM317可調式三端穩壓器有三個引出端，分別為輸入端、輸出端和電壓調整端(簡稱調整端)。調整端是基準電壓電路的公共端，其典型值為125V。其典型線性調整率為0.01，負載調整率為0.1，80dB的紋波抑制比，其工作溫度范圍為o至+125。LM317可調式三端穩壓依靠外接電阻來調節輸出電壓的，為保證輸出電壓的精度和穩定性，要選擇精度高的電阻，同時電阻要緊靠穩壓器，防止輸出電流在連線上產生誤差電壓。 （5）保護電路為了減小電位器上的紋波電壓，可在其上并聯

15、了一個lo的電容，由于電容容量較大，一旦輸入端斷開，電容將從穩蘸器輸出端向穩壓器放電，易使穩壓器損壞，因此在穩壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，并置在輸出短路時，曦套將向穩壓器調熬端放電，并使調整管發射結反偏，為了保護穩壓器，故加一個二極管。利用電容可以抵消輸入線較長時的電感效應，以防止電路產生壹激振蕩，其容量較小，一般小于1，故在此選擇0.1vf。三極管9031，如沒有三極管，當電位器W1中心抽頭接觸不良的時候，LM317即相當于懸空，這時它輸出的電壓即等于電源整流濾波的電壓，有可能瞬間燒壞負載。加上三極管后，那怕W1中心抽頭出現接觸不良時懸空，但W1的總電阻即會給三極管一個偏置，三極

16、管飽和導通，LM317的輸出電壓即為零。另外，當電位器正常未出現接觸不良時，三極管是沒有偏置，是不工作的。在實際的設計中，由于原件缺少，在考慮其整體性能盡量不降低的情況下，用其他的代替，經multisim仿真確定其性能不受影響。名稱型號數量電阻700歐，變阻器5k，500歐1,1,1電容1mf，0.1vf，330vf1,2,1二極管1n4007，LED6,1三極管90311穩壓芯片Lm3171變壓器220-121工作原理：通過調節電位器的大小，可在輸出端得到2-9v連續變化的輸出電壓，LED作為指示燈。本次作品缺點在于輸出電壓范圍小，不容易調到一個準確度的電壓值，在實際生活中，我們常用的電源電

17、壓為3，4.5，6，9，12，15，18，21，24，所以設計出一種最方便的方案，如下：通過調節開關的檔位可調節輸出電壓為常用電壓值。心得體會這是第一次自己完成一個電路從設計到焊接，再到編輯文檔，與平時理論學習有很大區別，雖然電路很簡單但是卻花費了很長時間，原因是實際中會出現很多理論中碰不到的問題，很瑣碎，很麻煩，只能盡量做到細心，認真，犯過的錯誤銘記在心，下一次就不會再犯了。首先，第一個錯誤是誤認為lm317的管腳和自己曾經用的7809管腳相同，經過一次錯誤焊接得不到正確的輸出電壓后，才分析出來這個問題。這就是經驗不夠卻自認為有經驗的結果。其次，在焊接過程中常常出現焊不上的問題，后來學會了使用焊錫膏，慢慢就熟練了，只是電路的布局還是欠缺很多。最后，對lm317有了深刻的認識。317穩壓塊都有一個最小穩定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩定工作電流的值一般為 1.5mA。由于317穩壓塊的生產廠家不同、型號不同，其最小穩定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當317穩壓塊的輸出電流小于其最小穩定工作電流時，317穩壓塊就不能正常工作。當317穩壓塊的輸出電流大于其最小穩定工作電流時，317穩壓塊就可以輸出穩定的直流電壓。如果用317穩壓塊制作穩壓電源時，沒有注意31