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基于集成稳压器的可调式直流稳压电源设计

基于集成稳压器的可调式直流稳压电源设计 【摘要】直流稳压电源广泛应用于各种电子设备、电路维修及实验室中,本 文采用三端集成稳压器设计了一型 0~30V 连续可调的直流稳压电源。 【关键词】稳压器;电源;可调 集成稳压器又叫集成稳压电路,是指输入电压或负荷发生变化时,能使输出 电压保持不变的集成电路。集成稳压器的种类有多端可调式、三端可调式、三端 固定式及单片开关式等。 三端可调式输出集成稳压器具有精度高, 输出电压可调, 电压纹波小,转换效率高等特点,因而选用该器件作为稳压电路,再加上降压、 整流和调整电路可较为方便的实现连续可调式直流稳压电源设计。 1.降压电路设计 各类电子装设备及实验室中使用的一般为 220V 交流电,所以稳压电源设计 的第一步就是要将 220V 高电压降为低电压。为了提高电源使用的安全性和可靠 性,降压部分采用降压变压器来实现。首先,根据稳压器的输入电压确定降压变 压器二次绕组电压的有效值;然后根据直流稳压电源的最大输出电流,确定降压 变压器二次绕组的电流和功率;再根据降压变压器二次绕组的功率,查出变压器 的效率,从而确定降压变压器的额定功率 P。然后根据所确定的参数,选择降压 变压器。 2.整流电路设计 整流电路的作用是把经过降压的交流电转变为脉动的直流电。 一般选用单相 桥式整流电路。 它由四个整流二极管组成,其作用是保证在变压器副边电压的整 个周期内,负载上的电压和电流方向始终保持不变。在单相桥式整流电路中,整 流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最 大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压。 可以通过这两 个参数来选择整流二极管。单相桥式整流电路中的四个二极管(Dl~D4)可选 用 IN4002。 3.滤波电路设计 整流后的脉动直流电幅值变化很大,不能直接使用。可利用电容的充、放电 作用,在整流电路的输出端并联一个滤波电容,使输出电压波形变得平滑,脉动 小。要实现较好的滤波效果,需选择容量较大的电解电容。在电容充电时,回路 电阻为整流电路的内阻,其数值很小,故时间常数很小。电容放电时,回路电阻 为整流电路的输出负载电阻, 放电时间常数通常远大于充电的时间常数,因此滤 波效果取决于放电时间。 一般应使滤波电容的放电时间常数大于电容充电周期的 3~5 倍。对于桥式整流电路而言,电容的充电周期等于交流电网周期的一半, 即 C>(3~5)/2T。在滤波电路中,电容的耐压值不能小于交流有效值的 1.42 倍,容量与电流大小有一定比例关系。故在此选择一个 2200μF 的滤波电容。 4.稳压电路设计 4.1 集成稳压器选择 CW317 是单片集成稳压器, 它能输出 1.25V~37V 之间的基准电压值, 最大 输出电流为 1.5A,最小负载电流为 5mA,最大输入电压为 40V,基准电压为 1.25V。稳压器内部设置了过电流保护、短路保护、调整管安全区保护及稳压器 芯片过热保护等电路,因此十分安全可靠。CW3l7 稳压器管脚引线没有接地(公 共)端,只有输入、输出和调整二个端子,采用悬浮式电路结构,输出电压连续 可调,稳定度高。 4.2 基本稳压电路 由于 CW3l7 的输出端与调整端有 1.25V 固定输出电压,其输入电压可达 40V,而输入输出电压差不能小于 2V~3V,因此,可组成 1.25V~37V 输出电 路。电路如图 1 所示。 稳压器的输出电压 Uo 是由电阻 Rl、R2 决定的。集成稳压器的内部工作电 流都要流出输出端,此电流一般不小于 5mA。三端稳压器的输出端与调整端之 间的电压为 1.25V 的基准电压,要保证稳压器有 10mA 的输出电流,所以 Rl 的 阻值应为 120Ω。此时若 Rl 的下端(即调整端 ADj 接地,则 Rl 两端的 1.25V 电 压即为稳压器的输出电压。为了使输出电压能在 1.25V~37V 之间连续可调,在 Rl 下端和 ADj 与地之间接一个可变电阻 R2,此时输出电压 Uo 为 R1、R2 上的 电压之和。 图 1 1.25V~37V 连续可调基本电路 Uo= URl+ UR2 其中: URl=1.25V;UR2=(IR1+ IADj)R2=(UR1/ R1+ IADj)R2 考虑到 IADj 的电流很小可以忽略,则: U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25(R2/ R1+ 1) 可见,改变 R2 的阻值即可改变输出电压。R2 取 6.8kΩ 的电位器,即可实现 1.25V~37V 连续可调的输出电压。为了保证电源空载时也有可靠的稳压性能, 电阻 R1 的阻值可取 120Ω。即最小输出电流 10mA,R2 取 3.9kΩ 的电位器。 图 2 0V~30V 连续可调稳压电路 4.3 0~30V 连续可调稳压电路 从上面分析可知, 将 R2 短路接地 (R2=0) , 稳压电源输出 Uo 起码也有 1.25V。 现要求稳压电源以 0V 开始输出,故应将 R2 接到一个负电压上。VD5、C4 为半 波整流电容滤波,R3、VS 为并联稳压电源负电压输出。通过 R3、VS 可使 R2 接到-1.25V 上,在电阻 R2 为 0 时,可实现 Uo 输出为 0V。调节 R2 阻值,可实 现稳压电压电源输出电压在 0V~30V 内连续可调,最终电路如图 2 所示。 参考文献 [1]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, l998:221-223. [2]熊如贵.浅析三端集成稳压器及其典型应用[J].电子制作,2007(3) :43. [3]王晓静.三端集成稳压器及应用[J].电子测试,2009 (6) :74.



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