双输出可调稳压电源设计毕业论文(编辑修改稿)

双输出可调稳压电源设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的电池电源电路。 不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量 提醒、掉电保护等高级功能。 可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备，我们的生活也就不会这么丰富多彩了。 由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下要求提供稳定的直流电能。 提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。 直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。 直流电源的简介 线性电源 电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障 60%来自电源，因此作为电子 设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。 现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源盒开关电源两大类。 所谓线性稳压电源，是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。 将 220V、 50HZ 的工频电压经过线性变压器降压以后，经过整流、滤波和稳压，输出一个直流电压。 线性稳压源的优点是：电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快；线路结构简单，便于维修；没有开关干扰。 缺点是：功耗大、效率低，其效率一般只有 35%~60%；体积大、质量重、不能微小型化；必须有较大容量的滤波电容。 其中，交换效率低下是线性稳 压电源的重要缺点，造成了资源的严重浪费。 在这种背景下，开关电源应运而生。 开关电源 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 2 任何电子设备均需直流电源来供给电路工作。 特别是采用电网供电的电子产品。 为了适应电网电压波动的电路的工作状态变化，更需要具备适应这种变化的直流稳压电源。 随着电子技术的发展，人们对如何提高电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积，减轻重量进入了深入的研究。 七十年代，便应用于电视机的接收，现在已经广泛用于彩电，录像机，计算机等行业。 开关稳压的优越性还体现在：功耗小、效率高。 晶体管在激励信号的激励下，交替的工作在导通 截止的开关状态，转换速度很快，频率一般为 50kHz 左右。 开关晶体管的功耗很小，电源的效率可以大幅度的提高，达到 80%以上。 体积小、重量轻。 开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。 调整管上的耗散功率大幅度降低以后，省去了较大的散热片。 稳压范围宽。 开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制，在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有效的稳定输出电压。 开关稳压电源实现稳压的方法也比较多，可以根据实际应用的要求，灵活的选用各种类型的开关稳压电源。 电路形式灵活多样。 开关稳 压电源的主要问题是电路比较复杂。 输出纹波电压较高，瞬态响应差，并且存在较为严重的开关干扰。 当今，开关稳压电源的进一步推广应用的困难是它的制作技术难度大，维修麻烦和成本高。 开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的。 开光稳压电源中采用了开关变压器，使之由一组输入，得到极性，大小各不相同的多组输出。 要进一步提高效率，必须提高电源的工作频率。 但是，当频率提高以后，对整个电路元器件的要求，有了进一步的提高。 这是需要解决的第二个问题。 工作在线性状态的稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因而串联线性稳压电源不产生开 关干扰 ，且纹波电压输出较小，但是，在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和输出电流会通过电路中的元器件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。 这些干扰会进入市电电网，影响邻近的电子设备的正常工作。 克服这一缺点，进一步提高它的使用范围，是要解决的第三个问题。 稳压电源的发展 说到稳压问题，可以追溯到 19 世纪，爱迪生发明电灯时，就曾考虑过稳压电源。 到 20 世纪初，就已经出现了铁磁稳压电源及相应的技术文献。 电子管问世不久，就有人设计了电子管直流稳压电源。 在 20 世纪 40年代后期，电子器件与磁饱和元件相结合 ，构成了电子控制的磁饱和交流稳压电源，全今还在应用。 20 世纪 50 年代，随着半导体工业的飞速发展，晶体管的诞生使串联调整型晶体管稳压电源构成了直流稳压电源的中心，这种局面一直维持到 20 世纪 60年代中期。 这种电源虽然性能优良，但它最大的缺点是由于功率调整管与负载串联，并且 — 晶体管工作在线性区域，稳压电湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 3 源的输出电压调节与稳定借助于功率晶体管上电压降的调整来实现，因而在输出电压低、电流大的场合，效率非常低且功率晶体管发热也很厉害，散热便成了很大的问题。 随着半导体技术的进步，电子设备开始从分立元器件进入集成电路时代， 体积日益减小，装机密度不断提高，规模容量逐渐增大。 这种晶体管串联型常规电源难以满足形势发展的问题日益暴露。 20 世纪 60 年代后期，科技工作者对稳压电源技术进行了一次新的总结，使开关电源和可控硅电源得到了快速发展。 于此同时，将稳压电源的大部分元器件都集成在一块硅基片上的集成稳压电源也在不断发展。 从 1967 年美国BobWidlar 发明了第一块集成稳压电源 uA723 至今，集成稳压电源品种之多、系列之全使人们刮目相看。 目前，线性集成稳压电源已经发展到几百个品种，类型也多种多样。 按结构形式可以分为串联型和并联型集成稳压 电源；按输出电压类型可以分为固定式和可调式集成稳压电源；按管脚的引线数目可以分为三端式和多端式集成稳压电源；按制造工艺可以分为半导体式、薄膜混合式和厚膜混合式集成稳压电源；按输入和输出之间的压差又可以分为一般压差和低爪压两大类，等等。 课题的研究背景及意义 稳压电源是各种电子电路的动力源，被人誉为电路的心脏。 人所皆知，所有用电设备，包括电子仪器仪表、家用电器等，对供电电压都有一定的要求。 例如：有些电视机要求 220V 的电网电压变化不能超过正负 20%，即从 198V 到 242V 之间，如果超出这个范围，电视机就 不能正常收看，甚至会因电压过高而烧坏电视机。 至于精密电子仪器，对供电电压保持稳定不变的要求就更加严格。 为解决用电设备要求供电稳定，而市电电网电压又难以保证的供求矛盾，人们便研制了各种各样的稳压电源。 事实上，稳压电源的输出，是相对稳定而并非绝对不变的，它只是变化很小，小到可以允许的范围之内。 产生这些变化的原因主要有以下几个方面： （ 1）由于电网输入电压不稳定所导致。 电网供电有高峰期和低谷期，不可能始终稳定如初； （ 2）由于供电对象引起的，即由负载变化引起。 如果负载短路，负载电流会很大，电源的输出电压会趋近于 零，时间一长还会烧坏电源；如果负载开路，没有电流流过负载，输出电压将会升高。 即使不是这两种极端情况，负载电阻的变化也会引起稳压电源输出电压的变化； （ 3）由于稳压电源本身造成的，构成稳压电源的元器件质量不好，参数有变化或完全无效，就不可能有效的调节前两种原因引起的波动； （ 4）由于元器件受温度、湿度等环境影响而性能改变也会影响稳压电源输出不稳湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 4 定。 一般来说，稳压电源电路的设计首先考虑前两种因素，并针对这两种因素设计稳压电源中放大器的放大量等。 在选择元器件时，要重点考虑第三个因素。 但在设计高精度稳压电源时，必 须要高度重视第四个因素。 因为在高稳定度电源中，温度系素和温漂这两个关键的技术指标的好坏都由这个因素决定。 本论文所完成的内容 本论文主要研究了以 LM317/LM337 芯片为核心的双输出可调稳压电源设计，画出了双输出可调稳压电源的电路图，并对其用 proteus 软件进行仿真，本文的主要内容安排如下： （ 1）第一章介绍了直流电源的发展，以及课题的研究背景和意义。 （ 2）第二章介绍了稳压电源的分类、组成及技术指标。 （ 3）第三章完成双输出可调稳压电源的结构和电路设计，给出了变压电路、整流电路、滤波电路、稳压 电路的具体电路。 （ 4）第四章是用 proteus 仿真软件对整个电路进行仿真和分析，并给出了仿真结果。 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 5 第 2 章 稳压电源的分类、组成及技术指标 稳压电源的分类 稳压电源的分类没有明确的含义和界限，一般都是按照习惯或通用的方法进行，在此简单介绍几种。 以稳压电源稳定的对象来分类，可以分为交流稳压电源和直流稳压电源两种。 交流稳压电源的输出电压是交流的，直流稳压电源的输出电压是直流的，两者通常都用交流电网供电。 以稳压电源的稳定方式来分类，可以分为参数稳压电源和反馈调整型稳压电 源两种。 参数稳压电源主要是利用元器件的非线性实现稳压。 例如，仅用一只电阻和一只硅稳压管二极管就能够参数稳压电源。 反馈调整型稳压电源是一个负反馈闭环自动调整系统，它把稳压电源输出电压的变化量，经过取样、比较放大、再反馈给控制调整元器件，使输出电压得到补偿而趋近于原值，从而达到稳压。 以稳压电源的调整元器件与负载的连接方式来分类，可以分为并联稳压电源和串联稳压电源两种。 调整元器件与负载并联的叫做并联稳压电源或分流式稳压电源。 它通过调整元器件流过电流的多少来适应输入电网电压的变化及负载电流的变化，以保持输出电压的 稳定。 这种稳压电源效率较低，只有某些专用场合才适用。 调整元器件与负载串联的稳压电源叫做串联稳压电源。 在这种稳压电源中，调整元器件串接于输入端和输出端之间，输出电压就依靠调整元器件改变自身的等效电阻来维持恒定。 调整元器件如果是晶体管，就是我们通常所说的晶体管串联稳压型稳压电源。 以调整元器件的工作状态来分类，可以分为线性稳压电源和开关稳压电源。 调整状态元器件工作在线性状态的是线性稳压电源，调整状态元器件工作在开关状态的是开关稳压电源。 开关稳压电源又有很多分类，例如自激式、它激式、斩波式、推挽式、半桥式和全桥式 等。 直流稳压电源的基本组成 直流稳压电源要将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，基本框图如图 所示 : 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 6 图 四个环节工作原理如下： （ 1）电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变化由电压器的副边电压确定。 （ 2）整流电路：整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。 常用的整流电路有全波整流、桥式整流等。 桥式整流电路是由四个二级管构成的一个整流电路， 电压提供可以是一组交流电源输出为全波的脉动直流电。 其优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了允分的利用，效率较高。 因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。 （ 3）滤波电路：整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于。 故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近 于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源十的滤波电路。 尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电比值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。 （ 4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流维持稳定，基本不随交流电网电压和负载的变化而变化。 直流稳压电源的技术指标 稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个直流稳压电源的优劣，包括 稳定度、等效内阻 (输出电阻 )、纹波电压及温度系数等。 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文） 7 特性指标 （ 1）输出电压范围 输出电压范围是指符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。 该指标的上限是由最大输入电压和最小输入 — 输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。 （ 2）最大输入一输出电压差 该指标表征在保证直流稳压电源正常上作条件下，所允许的最大输入一输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的闸压指标。 （ 3）最小输入一输出电压差 该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下， 所需的最小输入 — 输出之间的电压差值。 （ 4）输出负载电流范围 输出负载电流范围。