實(shí)用型--電子電路LM317可調(diào)直流穩(wěn)壓電源課件

1、第一講第一講 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流穩(wěn)壓電源( (方案一方案一) )v一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會：通過可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會： （1 1）選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源；選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓源； （2 2）掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。v二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 1 1、主要技術(shù)指標(biāo)、主要技術(shù)指標(biāo) （1 1）輸出電壓在）輸出電壓在1.5V-12V1.5V-12V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出電流

2、最大可達(dá)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出電流最大可達(dá)1A;1A; （2 2）輸出紋波電壓小于）輸出紋波電壓小于5mV5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于，穩(wěn)壓系數(shù)小于3%3%，輸出電阻小于，輸出電阻小于 。 2 2、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要求 （1 1）合理選擇變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流橋及二極管型號；）合理選擇變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流橋及二極管型號； （2 2）結(jié)合技術(shù)指標(biāo)要求，計(jì)算部分電阻值并合理選擇電阻及電容；）結(jié)合技術(shù)指標(biāo)要求，計(jì)算部分電阻值并合理選擇電阻及電容； （3 3）完成電路理論設(shè)計(jì)、繪制電路圖、自制印刷板并進(jìn)行安裝調(diào)試；）完成電路理論設(shè)計(jì)、繪制電路圖、自制印刷板并進(jìn)行安裝調(diào)試； （4 4）2020人一組，每組制作

3、人一組，每組制作4 4塊電路板（塊電路板（5 5人一小組）。人一小組）。1 . 0v三、基本原理三、基本原理 1 1、電路框圖、電路框圖 2 2、電路原理圖、電路原理圖12J1IN12J2OUTT1220V/15V1234D0C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220. 3 3、工作原理、工作原理（1 1）電源變壓器）電源變壓器 城市電網(wǎng)提供的一般為城市電網(wǎng)提供的一般為220V220V（或（或380V380V）/50HZ/50HZ的正弦交流電，電源變壓器的作的正弦交流電，電源變壓器的

4、作用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 外形圖外形圖符號符號. . 變壓器部分參數(shù)介紹變壓器部分參數(shù)介紹 a a）電壓比電壓比 初、次級電壓和線圈圈數(shù)具有以下關(guān)系，即初、次級電壓和線圈圈數(shù)具有以下關(guān)系，即: : b b）效率效率 在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值稱為變壓器的效率，即在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值稱為變壓器的效率，即: : 變壓器的效率與

5、變壓器的功率等級有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗就越小，變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。 c）額定電壓）額定電壓 指在變壓器的初級線圈上所允許施加的電壓，正常工作時(shí)，變壓器初級繞組上指在變壓器的初級線圈上所允許施加的電壓，正常工作時(shí)，變壓器初級繞組上施加的電壓不得大于規(guī)定值。施加的電壓不得大于規(guī)定值。 2211UNKUN21100%PP d d）額定功率額定功率 額定功率是指變壓器在規(guī)定的頻率和電壓下能長期工作，而不超過規(guī)定溫升時(shí)額定功率是指變壓器在規(guī)定的頻率和電壓下能長期

6、工作，而不超過規(guī)定溫升時(shí)次級輸出的功率。次級輸出的功率。 e）調(diào)整率）調(diào)整率 變壓器的調(diào)整率變壓器的調(diào)整率= =（空載電壓（空載電壓- -滿載電壓）滿載電壓）/滿載電壓。一般滿載電壓。一般10W10W以下變壓器的調(diào)以下變壓器的調(diào)整率在整率在20%20%以上，要想在使用中降低變壓器的調(diào)整率，只有選大一些的功率變壓器，以上，要想在使用中降低變壓器的調(diào)整率，只有選大一些的功率變壓器，如如3W3W的變壓器的調(diào)整率為的變壓器的調(diào)整率為28%28%，使用功率為，使用功率為1.5W1.5W，調(diào)整率為，調(diào)整率為 12%12%。 橋式整流電路的作用是利用單向?qū)щ娦缘恼髟O管，將正負(fù)交替的正橋式整流電路的作

7、用是利用單向?qū)щ娦缘恼髟O管，將正負(fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。（2 2）整流電路）整流電路 濾波電路由電容、電感等儲能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓濾波電路由電容、電感等儲能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。（3 3）濾波電路）濾波電路（4 4）穩(wěn)壓電路）穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用

8、是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。生變化時(shí)保持穩(wěn)定。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。目前已能大量生產(chǎn)各種型隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。目前已能大量生產(chǎn)各種型號的單片集成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，號的單片集成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，而且使用靈活，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于儀器，儀表及其它各種電子設(shè)備中，特別而且使用靈活，價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于儀器，儀表及其它各種電子設(shè)備中，特別是三端集成穩(wěn)

9、壓器。是三端集成穩(wěn)壓器。v四、元器件選擇四、元器件選擇 1 1、輸出電壓調(diào)整輸出電壓調(diào)整12122121.2511()()()(1)ooooooRooUUUUI RI RRRIURRRURR2、確定、確定R2值值由設(shè)計(jì)性能知由設(shè)計(jì)性能知2max112(1)ooRUURmax211ooURUR max2112(1)(1) 20017201.25ooURRU即：即：R2Rp1Rp21500220選選：即：即： ( (粗調(diào)粗調(diào)) ) ( (細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)) )11.5pRk2220pR (012 )oUV3、R1的選定選定(180 250)1) LM317穩(wěn)定工作要求的最小電流為：穩(wěn)定工作要求的最小電流為

10、： Iomin=1.5mA5mA（安全）（安全）2) 證明證明3) R1取值過小會使取值過小會使LM317的電流分流過多的電流分流過多,導(dǎo)致導(dǎo)致IL下降下降 ，所以，所以R1的下限取為的下限取為180。31maxmin1.25() 102505ooURI4 4、LM317LM317性能性能 LM317 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。 （1 1）輸出電壓范圍是）輸出電壓范圍是1.2V1.2V至至37V37V，負(fù)載電流最大為，負(fù)載電流最大為1.5A1.5A，典型線性調(diào)整率，典型線性調(diào)整率0.01%0.01%，典型負(fù)載調(diào)整

11、率，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%0.1%，80dB 80dB 紋波抑制比，輸入輸出電壓差紋波抑制比，輸入輸出電壓差2V2V。 （2 2）使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整）使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 （3 3）內(nèi)置有多種保護(hù)電路，如過載保護(hù)，輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，）內(nèi)置有多種保護(hù)電路，如過載保護(hù)，輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 （4 4）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電

12、容到LM317 LM317 輸入端的連線超過輸入端的連線超過 6 6 英寸（約英寸（約 15 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 （5 5）另有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用）另有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317LM317的極限就行。當(dāng)然還的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可

13、以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。源輸出。5 5、整流橋、整流橋 由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將4 4個(gè)整流二極管封裝在一個(gè)整流二極管封裝在一起，這種組件通常稱為整流橋（起，這種組件通常稱為整流橋（Bridge RectifierBridge Rectifier）或者整流全橋（簡稱全）或者整流全橋（簡稱全橋）。橋）。 1234D1BRIDGE1AC1V+2AC3V-4D2BRIDGE2.整流橋選用型號：平均電流為整流橋選用型號：平均電流為 2A2A（

14、2W102W10，2W062W06等）。等）。注：在選取元件時(shí)，若沒有全橋，也可用注：在選取元件時(shí)，若沒有全橋，也可用4 4個(gè)整流二極管連接代替。個(gè)整流二極管連接代替。.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.6 6、電容的選取、電容的選取C1C1：濾波，：濾波，C1=1200C1=1200 F F；C2C2：抑制自激振蕩，：抑制自激振蕩， C2=(0.1 C2=(0.10.3)0.3)F/63VF/63V；C3C3：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓：濾波，用以減小輸出電壓的波紋

15、電壓( (即即輸出電壓中的交變電壓分量輸出電壓中的交變電壓分量) )。 C3=10uF/16V C3=10uF/16V；C4C4：濾波作用，使：濾波作用，使UoUo中的波動減小中的波動減小; ; C4=100 C4=100F/16VF/16V。7 7、二極管及電位器的選取、二極管及電位器的選取.C11200uFC310uFC4100uFC20.33uFVin3GND1Vout2V1LM317D1D2R12401122W3RP12.2KRP2220.D1D1：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無作用：無D1D1時(shí)，時(shí)，C3C3上的電壓上的電壓U UC3C3UU

16、1 1時(shí)時(shí), C3, C3的放電回路的放電回路是：是：C3C3R1R1D2D2C2C2 C3C3，即在，即在R1R1上將建立一個(gè)下正上將建立一個(gè)下正上負(fù)的電壓上負(fù)的電壓U UR1R1，在，在LM317LM317的公共端產(chǎn)生一個(gè)反向倒灌的公共端產(chǎn)生一個(gè)反向倒灌電流電流I I反反使其損壞。使其損壞。 接入接入D1D1后，使后，使U UR1R1=U=UD D0.7V,I0.7V,I反反保護(hù)保護(hù)LM317LM317。D2D2：選用：選用1N40011N4001或或1N40071N4007。作用：無。作用：無D2D2，當(dāng)，當(dāng)LM317LM317輸輸 入端元件短路時(shí)，出現(xiàn)入端元件短路時(shí)，出現(xiàn)U UI IU

17、UO O, ,則會產(chǎn)生一個(gè)由其輸出則會產(chǎn)生一個(gè)由其輸出端經(jīng)端經(jīng)LM317LM317流入輸入端的反向泄放電流。這個(gè)電流將流入輸入端的反向泄放電流。這個(gè)電流將可能損壞可能損壞LM317LM317。接入。接入D2D2后，后，D2D2提供一個(gè)泄放電流的提供一個(gè)泄放電流的通路通路(D2(D2正偏正偏), ), 從而保護(hù)了從而保護(hù)了LM317LM317。R RP1P1：1.5K1.5K，1/8W1/8W。R RP2P2：220220，1/8W1/8W。v五、元器件清單五、元器件清單元件元件型號型號/ /規(guī)格規(guī)格數(shù)量數(shù)量變壓器變壓器220/15V220/15V， 15W15W1 1整流橋整流橋2A2A1 1電解電容電解電容C1C11000uF/25V1000uF/25V1 1三端可調(diào)穩(wěn)壓器三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317LM3171 1滌綸電容滌綸電容C2C20.1uF/63V0.1uF/63V1 1金屬膜電阻金屬膜電阻R1R1200200,1/8W,1/8W1 1電位器電位器Rp1Rp11.5K1.5K,1/8W,1/8W1 1電位器電位器Rp2Rp2220220,1/8W,1/8W1 1電解電容電解電容C3C310uF/16V10uF/16V1 1電解電容電解電容C4C4100u