电子测量与仪器学报
２００８年增千Ｕ
可调直流稳压电源的设计
姚义马剑
张建茂王卫国
（军械．１：程学院石家庄０５０００３）
摘要：直流稳压电源电路形式多样，有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等，本文介绍了一＋种性能优良、使用可靠、电路简洁并便于安装调试的可调直流稳压电源，其主要性能特点是输出电压较稳定，温漂、时漂都较小，电压调整率及电流调整率都很低，动态内阻小，纹波电压低，具有双重过流保护作用，适合于科研、生产部门及学校实验审使用，其关键技术在于使用了性能优良的第＿代可调集成稳压器，合理选配元器件，配备可靠的过流保护装置，注意合理的电路布局及制作工艺。
关键宇：稳压电源，三端稳压器，可调输出中图分类号：ＴＮ８６
文献标识码：Ｂ
ＤｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｏｆＡＮｅｗ
ＹａｏＹｉ
Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ
ＲｅｇｕｌａｔｅｄＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ
ＷａｎｇＷｅｉｇｕｏ
ＭａＪｉａｎＺｈａｎｇＪｉａｎｍａｏ
（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｎａｎｇ，０５０００３Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＬｏｗｐｏｗｅｒＤＣｒｅｇｕｌａｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｕｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎｔｈｅｄａｉｌｙｗｏｒｋａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ．Ａｉｍｅｄａｔｔｈｉｓ，ａＮｅＷＤＣ
ｒｅｇｕｌａｔｅｄ
ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｉｔ
ｍｏｓｔ
ｃａｎｂｅ
ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ髂ｓｉｍｐｌｅｃｉｒｃｕｉｔ．１０ｗｃｏｓｔ，ｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｌｉｔｔｌｅｒｉｐｐｌｅｓ，ｇｏｏｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃ）‘ｅｔｃ．Ｔｈｅ
ｄｒｉｆＬｌｉｔｔｌｅｑｕａｌｉｔｙ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
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ｔｉｍｅｄｒｉＩｔ，ＳＯｉｔ
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ｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｐａｒｔｍｅｎｔａｎｄｃｏｌｌｅｇｅｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｔｈｅ
ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｄｊｕｓｔａｂｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，ｐｒｏｐｅｒｅｌｅｍｅｎｔ・ｓｅｌｅｅｄｏｍ
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ａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
ｏｕｔｐｕｔ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｇｕｌａｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，Ｔｈｒｅｅ－ｔｅｒｍｉｎａｌｒｅｇｕｌａｔｏｒ，Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ
电子设备正常工作离不开能提供稳定电能的电源，从目前的情况看，直流稳压电源是各种电源中应用非常广泛的一种，几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，它是工业仪器仪表测试计景的重要组成部分，有着重要的军事和民用价值。直流稳压电源电路形式多样，有串联型、开关型、集成
１任务来源
小功率直流稳压电源在日常Ｔ作及科研中应用较多，在高校实验室里应用也极为广泛，是最常用的实验设备之一。目前市场上不断涌现各种新型的直流稳压电源，其功能日益完善，但价格不菲，能够满足学校学生实验使用、结构简单且价格低廉的直流稳压电源还不多见。那么，如何才能开发研制出一种线路简单、成本低、动态响应快、纹波小、效率高、不怕短路过流、稳压性能好的可调直流稳压电源呢？以此作为毕业设计的题目，我设计并制作了这个将交流能量变为直流能量的稳压电源，具体技术指标如下：
１、电源电压为输入电压２２０Ｖ，５０ＨＺ市电，变化范围＋１５％—．１５％；
２、输出电压可调范围＋（９－１２）Ｖ；３、最大输出电流为Ｉ．ＳＡ；
４、电压调整率≤２％（输入电压～２２０Ｖ变化范
３６６
电路、稳压管直流稳压电源等，按其工作原理的不
同通常分为并联型、串联型和开关型三种类型。
可调直流稳压电源是一种能对输出电压进行自动调节的负反馈控制电路，主要由控制电路（采样电路、基准电路、比较放大电路）和调整器组成。
ｔ
％
电子测量与仪器学报２００８年增刊
围＋１５％—－１５％满载）；
考虑电路的复杂程度、实现的参数要求和电源５、负载调整率≤Ｉ％（最低输入电压下，满载的经济成木等情况，设计的可调节小功率直流稳压到空载）；
电源利用可调输出三端稳压器ＬＭ３１７Ｔ作为实现器６、纹波电压（峰—峰值）≤５ｍＶ，最低输入件。用ＬＭ３１７Ｔ可以很方便地维修或是改造商流稳电压下满载；
压电源，使原来单路稳压成为双路稳压电源，或在７、效率≥４０％（输出电压＋９Ｖ，输入电压～检修稳压电源时，用ＬＭ３１７Ｔ替换掉原来由分立元２２０Ｖ下满载）：
件组成的稳压电源。其内部有限流保护和过热保护８、具有过流及短路保护电路。
电路，最高管结温度达＋１２５℃，这样使电路更稳定。其内部电原理图如下所示：
２实现过程
２．１设计思路
直流稳压电源电路形式多样，根据工作原理的的不同可以分为并联型、串联犁和开关型三种类型，下面简单介绍一下这三种典型直流稳压电源各自的特点。
图２ＬＭ３１７Ｔ可调稳压器的内部电原理图
试方便，较多地用于要求不高的小型电子设备上。但它的缺点也非常明显：一是电阻阻值固定且一般取值小会很小，因而带负载能力羞，工作效率很低：二是没有放大电路，稳压精度不高；三是输出电压不能调节。串联型稳压电路正是在其基础上设计产生的。
２．１．２尊联犁蕴赝谚力厩其特点是控制电路增加了放火环节，且采用高增益的三极管，提高了环路的图３ＬＭ３１７Ｔ组成的稳压电路
自动调整作用，改善了稳压性能。由于采样电路运ＬＭ３１７Ｔ的主要性能参数及特点如下：
用了电位器，采样输出电压可调，故电源稳定输出①调节输出可低到１．２５Ｖ；电压也可调。
②保证１．５Ａ输出电流；２．１．３矛光型稳压鲁瘤氟可以发现上述两个电源都
③电压调整率Ｓｖ＝０．０１％；是通过串联电阻来调节控制输出电压的，而电阻工④电流调整率Ｓｉ＝０．１％；作时消耗的功率是无效功率，因而这两个电源的带⑤纹波抑制比＝８０ｄＢ；负载能力有限、工作效率不高。为此则要求调整器⑥具有限流、热过载保护。
的输出电阻尽可能小，而这又必然降低电源的稳压２．２具体电路
性能。为解决此矛盾，我们可以使调整管工作在呈稳压电源电路主要由整流、滤波和稳压三部分周期性的开关状态，这样开关管的输出电阻就很功能电路组成。
小，故损耗很小，电源的带负载能力显著增强、工整流电路・一般采用单相桥式整流，变交流电为作效率大幅度提升；而输出电压的稳定和调节则通脉动的直流电；然后再通过滤波电路滤去脉动成过控制开关管的开通和关闭的时间比例来实现。这分，滤波电路可采用电容、电感或Ⅱ型滤波等；稳就是开关型稳压电源的设计思路。开关型稳压电源压电路可采用三端稳压器，如ＬＭ３１７。ＬＭ３１７可不但带负载能力强、工作效率高，而且一般直接接实现１．２５＂－＇３７Ｖ连续可调，且最大输出电流可达
入“２２０Ｖ，５０ＨＺ”市电，不采用笨重的电源变压器１．５Ａ。
降压后再稳压，具有小型化的优势，因而得到越来
该直流稳压电源电路的具体连接形式如４所
越广泛的应用。但它同时还存在电路复杂、纹波电
示，其中各个电子元器件参数的选取过程见后。
压高的缺点。
３６７
，２．１．１妒联型籀历詹堀其特点是电路结构简单，调
电子测量与仪器学报
２．４电路元件的说明
２００８年增刊
ｔＳＡ
９・１２ｖ
１３ＩｆＴ
叩．．Ｕ
２．４．１移秀旌（３Ａ／１００渺：组成桥式全波整流器。
２．４．２
ｒ
《
：Ｄ；
ｏ
Ｃ１（３３００，ｙ５０∥；滤波电容器。使整流输
铡。溅衬伽箩科瓣对
期
０器｜
图４电路连接图
２．３各部分的组成
集成三端稳压器ＬＭ３１７Ｔ的输入端。
出电压较为平滑。
宝“
１２２翻｝］Ｓｖ
２．４．３肼仞∥删：限流电阻，用来限制晶闸管
触发导通后的电流。但阻值不能过火，应保证晶闸管导通电流大于其维持电流。
２．４．４彪盘７矽，船以矽：组成分压器，以保
证在过流时，晶闸管触发导通后的导通压降ＵＡＩ【（约为０．８伏），经Ｒ２、Ｒ３分压后加至三极管Ｑｌ的ＵＢＥｌ＝０．１６Ｖ，以确保Ｑｌ管可靠截ＪＩ｝：。
２．３．１孵统斑拔墨疑由整流桥组成桥式全波整流电
路，整流输出经Ｃｌ电容滤波后，取得比较平滑的直流电压，经小功率三极管Ｑｌ（Ｓ９０１３）与大功率三极管Ｑ２（ＴＩＰ４２Ｃ）组成的电子开关电路，再送至
２．４．５彤以∥删：Ｑｌ管集电极限流电且可以减
少电路的静态功耗，但是Ｒ４的阻值不宜过大，应保证有足够的Ｉｂ２使三极管Ｑ２的集电极电流Ｉｃ２＝
９Ｉｂ２＞１．２Ａ。并应保证Ｑ２能在此电流以上处于
饱和导通状态。
２．４．５
２．３．２过境织护砬岛彖由过流取样电阻Ｒ６和延时电
路（由Ｒ９、Ｃ３组成），晶闸管（ｓｃＲ）及电子开关电路组成截ｌ卜式过流保护电路。当稳压器输出电流超过额定值的２０％时，使过流取样电阻Ｒ６上的电压降能够使晶闸管触发导通，从而使晶闸管ＵＡＫ降至０．８～１－０伏，经电阻Ｒ２与Ｒ３分压后使三极管Ｑｌ的Ｕｂｅｌ降至０．２伏以下，即低于硅管的死区电压（０．５ｖ），使三级管Ｑｌ与Ｑ２同时截Ｉ上＝而切断稳压电路的供电电压，从而起到过流保护的作用。
Ｒ５织３∥：用来提高三极管Ｑ２的温度稳定
性，这是由于Ｒ５的接入，可使三极管Ｑ２的穿透电流ＩＣＥＯ大人地减少的原故。
２．４．７膨陋箩口／别：过流取样电阻，一般应采
用线绕电阻，其阻值大小取决于过流保护电流的设定值，对Ｒ６要求阻值准确、稳定和有较大的耗散功率。故应采用线绕电阻。
２．４．８Ｒ９“矽，６３仞Ⅳ∥：组成延时电后才加
至晶闸管的触发极，以避开接通电源瞬间由于稳压电源输出端滤波电容Ｃ４及外接负载电路中滤波电容有较人的充电电流流过Ｒ６产生附加压降而引起晶闸管误触发。
２．４．９
２．３．３稳压毽跷
由第二代集成稳压块ＬＭ３１７（其
内部电路原理见图２）与取样电路组成的稳压电路，见图３所示。因ＬＭ３１７的输出端与调整之间的电压恒定为１．２５伏，所以取样电阻Ｒ８＝１００欧接在输出端与调整之间，产生１２．５毫安的取样电流，通过取样电阻Ｒ７与电位器ＲＷ产生降压，只要合理选择Ｒ８、Ｒ７及ＲＷ的阻值，就可使稳压输出能在９至１２伏范围内可调。按输出电压公式计算：
Ｕｏ＝１．２５（１＋Ｒｂ／Ｒａ）
＝Ｉ．２５［１＋（ＲＷ＋Ｒ７）／Ｒ８］。
将输出电压可调范围（＋９～１２Ｖ）代入上式可进…步确定相关参数。按本任务的要求设定Ｒ７及Ｒｗ的阻值，使电压在９～１２Ｖ之间。三端稳压器ＬＭ３１７应尽可能靠近滤波电容Ｃｌ，以免引起输入端自激。电阻Ｒ８两端应尽可能靠近稳压器的输出端和调整端，否则输出端电流过大时，产生的附加压降会造成基准电压的变化。实际应用中，对三端稳压器输入端和输出端电压的要求满足下列公式为宜，即ＩＵｉ—Ｕｏｌ＝２．５～３．５ｖ。
Ｓ按钮努；毪复位开关，可使晶闸管由导通状
态转为截，ｌ｝：状态。
２．４．１
Ｏ腮爿∞，厅芦碰仇Ｉ跏＝－２４０：．稳压电源取样电
路，其中Ｒ８用于决定取样电流的人小，采用金属膜电阻，ＲＷ采用多圈电位，用Ｒ７串接在多圈电位器ＲＷ两端是用来限制稳压输出电压的调节范同，使电位器Ｒ霄调至阻值时，输出电压为要求的电压
值９～１２
Ｖ。
２．４．１ｌ陌陀？口∥３５ｖＪ：用来进一步减少流的傍
路作用使稳压输出端的交流成分全部通过ＬＭ３１７内部的比较放大器及调整电路的自动调整作用来达到降低稳压输出的纹波电压的作用。
２．４．１２二极爹刀：具体型号为ＩＮ４００１，用于保护
集成稳压器ＬＭ３１７。当电容器Ｃ４放电时，■极管的导通钳位使稳压管得到保护。Ｄ２是为了防Ｉ｝：调节端旁路电容器Ｃ５放电时而损坏稳压器的保护二极管，
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旁路电容器Ｃ５也是为了抑制纹波电压而设置的，ｃ５能提高纹波抑制比。
２．４．１３
２００８年增刊
从２０℃升高Ｎ６０℃时，输出电压及电路的稳定性自．了很人提高。
ＴＩＰ４２：ｐ值应大于８０倍。
３．２实际测试结果
测试）。
２．４．１４采标讫ｊ毵移鬯启矾额定功率均为０．２５ｗ。
３．２．１稳居＿笳出诃秽勰
９～１２Ｖ（在Ｉ．５Ａ条件下
３理论计算与实际测量
３．１理论计算
３．２．２动惑船０．０７５Ｑ。
试）。
３．２．３／Ｚ撒－≤５ｍｙ（在输出１２Ｖ／１．５Ａ条件下测
３．２．４适瘦市电电匿范甬：１８５Ｖ～２５０Ｖ
ｏ
３．１．１癌躇存篇砬历毽图４中当采用ＡＣｌ８Ｖ供电，经
桥式整流及大电容滤波后，直流电压范围在（Ｏ．９一１．４２）・１８Ｖ，其大小取决于滤时，整流输出电压可达到１．４２・１８＝２５．５Ｖ左右，在１．５安负载时，约在（１．１—１．２）・１８Ｖ＝１９．８Ｖ一２１．６左右。
Ｖ
３２５稳乐输出电笨嗵温麦的变化关系：当砥礤涵囊
从２０℃升高Ｎ６０℃时，输出电压的变化速度为
Ｏ．０２％／℃。
３。２６输出电医随输出电流的变化关系：马添‘匾、ｂ—
Ｉｏ关系表。Ｕｏ—Ｉｏ关系表
Ｕ。（Ｖ）Ｉ。（Ａ）
１２．ＯＯ１．４１
１１．５０１．４５
１１．３０１．４８
１１．１０１．４９
１１．ＯＯ１．５０
３．１．２耢盛麟Ｕｏ＝１．２５（１＋Ｒｂ／Ｒａ）＝１．２５［１
＋（Ｒｗ＋Ｒ７）／Ｒ８］＝９～１２
Ｖ。
３．１．３厶船Ｊ刀馓耢＾彦压Ｕ＝１８．Ｉ．２＝２１．６（２１．６－１２
＞３Ｖ可以使ＬＭ３１７Ｔ正常工作）。
３．１．４赫游辔棼膨雾笤湖；滤波电容作为稳压电路
负载时，可以认为是恒流放电，则它两端的电压变化是：
Ａ
４制作安装要求
４．１
ＬＭ３１７Ｔ的最高输入电压Ｕｉｍａｘ不得超过
Ｖ＝Ｉ／Ｃ＊ｌｉｄｔ＝ｌ＊ｔ／Ｃ．
△Ｖｃ≈４ｖ，
４０Ｖ，以免击穿损坏・ｔ而输入端与输出端之间电压差不得低于３Ｖ，以保证稳压性能。
４．２
在桥式整流的条件下，电容的放电时间不会大于Ｉ／ｉ００秒，令ｔ＝Ｉ／１００ｓ，Ｉｃ＝１．５Ａ，则可得，Ｃ＝Ｉｃ＊ｔ／△Ｖｃ＝２５００
３３００ｕ
Ｉｌ
ＬＭ３１７Ｔ必须加足够大面积的散热器。同时应
Ｆ，根据标称值可选
选用散热效果较好和便于安装的散器，ＬＭ３１７与散热器之间必须用云母片等绝缘，并且在它们之间涂以硅脂。
４．３为了取得较好的稳压性能指标，除了按照图５所标注元器件规格参数等要求合理选配元器件外，还应特别注意合理的电路布局、布线及制作工艺，这对输出动态电阻及输出纹波的影响极大。例如，整流滤波电容器应直接接到整流桥的输出端，其连接线应短而粗：稳定输出端的取样电路应直接并接线柱端之间引线对输出动态电阻的影响。
４．４为了提高效率、减小散热器面积，可通过选择合适的变压器初次级线圈匝数比，适当改变变压器次级电压。
’
Ｆ／５０Ｖ的电容器，满足电路的要求。
３．１．５耢凹砬雾器强用于消振，缓冲冲击性负载，
保证电路工作稳定。
３．１．６负裁调鬻率彩芳角募由于ＬＭ３１７Ｔ的纹波抑制比
等于８０ｄＢ，故正常工作时，满足下式
２０１９（输入的纹波／输出的纹波）：８０，经计算电路完全满足输出纹波≤５ｍｖ的技术要求。
３．１．７额建峻我绦斧乔ＵＲ６＜０．６Ｖ，・晶闸管处于
截止状态，ＵＡＫ＝１６Ｖ，ＵＢＩ＝０．７Ｖ，ＵＣＥｌ＝０．１
—０．３Ｖ，ＵＥＢ２＝０．７Ｖ，ＵＥＣ２＜０．５Ｖ。
３．１．８在毯游锯护犹恭死ＵＲ６＞０．６Ｖ，使可控硅
触发导通，ＵＡＫ＝０．８。ＵＢＥＩ＝０．１６Ｖ，ＵＣＥＩ＝２３Ｖ，Ｕｅ２＝２３Ｖ，ＵＣ２＝ＯＶ，使稳压输出电压为０，从而达到过流保护的作用。
３．１．９本电路是在交流市电浮动１５％的条件下设计的，根据最小利的电压情况设计电路的过流及过载，并解决了传输功率的问题，从灵敏度、可控性、安全性上有一定改善。
３．１．１０考虑外界的温度对电路的影响，当环境温度
３６９
４．５使用ＬＭ３１７Ｔ有两点需要注意
４．５．１输入输出之问、以及输出与可变端之间的反向耐压比较小。
４．５．２负载电流小能太小，ＬＭ３１７Ｔ的负载电流必须
大于ｌＯ
ｍＡ。
电子测量与仪器学报
２００８年增干ＩＪ
５小结
５．１优点
５．１．１该直流稳压电源设计上具有以下优点：原理简单易于实现、成本较低、性能较好、使用安全可靠、电路简洁和便于安装调试。
５．１．２其主要性能优点是：输出电压较稳定，温漂、时漂都很小，电压调整率及电流调整率都很低，动态内阻小，纹波电压低并具有双重过流保护作用。５．１．３通过理论分析和实验测试证明，用ＬＭ３１７Ｔ设计稳压电源在一般应用场合是可行的，并且由于费用低廉，还有很好的经济效益。如果稳压电源是应用在人电流（大于Ｉ．５Ａ）场合下，可用大功率三极
、
管构成扩流电路，使稳压电源的输出电流符合要
求．
５．２存在的不足
由于时间较仓促，考虑不周详，设计也比较简单，冈此该电路设计还有很多可改进的地方，比如如何解决电流、电压随市电输入的浮动问题，以及如何克服输出电压随负载的变化有微小起伏的问题等等，这些都是下一步值得考虑的问题。参考文献：
［Ｉ］沙占友，马洪涛，王书海，于国庆，特种集成电源设计与应
用，２００３年，５６－６８．
【２】何希才，新型稳压电源及应用实例，２００４年，３５．３９．
【３】周纪海，开关电源应用技术一一设计与应用，２００４
年，５８－６５．
【４】符史琚，具有过流保护连续可调稳压电源，２００４年，８５－９２．【５】ＭａｒｔｙＢｒｏｗｎ，开关电源设计指南，２００６年，９８－１０５．
作者简介：
姚义：１９７９年出生，毕业于石家庄军械工程学院四系，本科，讲师。
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摘要：直流稳压电源电路形式多样，有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等，本文介绍了一＋种性能优良、使用可靠、电路简洁并便于安装调试的可调直流稳压电源，其主要性能特点是输出电压较稳定，温漂、时漂都较小，电压调整率及电流调整率都很低，动态内阻小，纹波电压低，具有双重过流保护作用，适合于科研、生产部门及学校实验审使用，其关键技术在于使用了性能优良的第＿代可调集成稳压器，合理选配元器件，配备可靠的过流保护装置，注意合理的电路布局及制作工艺。
关键宇：稳压电源，三端稳压器，可调输出中图分类号：ＴＮ８６
文献标识码：Ｂ
ＤｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｏｆＡＮｅｗ
ＹａｏＹｉ
Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ
ＲｅｇｕｌａｔｅｄＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ
ＷａｎｇＷｅｉｇｕｏ
ＭａＪｉａｎＺｈａｎｇＪｉａｎｍａｏ
（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｎａｎｇ，０５０００３Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＬｏｗｐｏｗｅｒＤＣｒｅｇｕｌａｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｕｓｅｄｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎｔｈｅｄａｉｌｙｗｏｒｋａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ．Ａｉｍｅｄａｔｔｈｉｓ，ａＮｅＷＤＣ
ｒｅｇｕｌａｔｅｄ
ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｉｔ
ｍｏｓｔ
ｃａｎｂｅ
ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ髂ｓｉｍｐｌｅｃｉｒｃｕｉｔ．１０ｗｃｏｓｔ，ｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｌｉｔｔｌｅｒｉｐｐｌｅｓ，ｇｏｏｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃ）‘ｅｔｃ．Ｔｈｅ
ｄｒｉｆＬｌｉｔｔｌｅｑｕａｌｉｔｙ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｆｅａｔｕｒｅｏｆ１ｌｌｅｎｅｗ
ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ
ｉｓ
ｓｔｅａｄｙ－ｏｕｔｐｕｔ，ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｔｉｍｅｄｒｉＩｔ，ＳＯｉｔ
ｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎ
ｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｐａｒｔｍｅｎｔａｎｄｃｏｌｌｅｇｅｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｔｈｅ
ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｄｊｕｓｔａｂｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，ｐｒｏｐｅｒｅｌｅｍｅｎｔ・ｓｅｌｅｅｄｏｍ
ｃｕｒｒｅｎｔｆｏｌｄｂａｅｋ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ａｎｄ
ｔｈｅ
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ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
ｏｕｔｐｕｔ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｇｕｌａｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，Ｔｈｒｅｅ－ｔｅｒｍｉｎａｌｒｅｇｕｌａｔｏｒ，Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ
电子设备正常工作离不开能提供稳定电能的电源，从目前的情况看，直流稳压电源是各种电源中应用非常广泛的一种，几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，它是工业仪器仪表测试计景的重要组成部分，有着重要的军事和民用价值。直流稳压电源电路形式多样，有串联型、开关型、集成
１任务来源
小功率直流稳压电源在日常Ｔ作及科研中应用较多，在高校实验室里应用也极为广泛，是最常用的实验设备之一。目前市场上不断涌现各种新型的直流稳压电源，其功能日益完善，但价格不菲，能够满足学校学生实验使用、结构简单且价格低廉的直流稳压电源还不多见。那么，如何才能开发研制出一种线路简单、成本低、动态响应快、纹波小、效率高、不怕短路过流、稳压性能好的可调直流稳压电源呢？以此作为毕业设计的题目，我设计并制作了这个将交流能量变为直流能量的稳压电源，具体技术指标如下：
１、电源电压为输入电压２２０Ｖ，５０ＨＺ市电，变化范围＋１５％—．１５％；
２、输出电压可调范围＋（９－１２）Ｖ；３、最大输出电流为Ｉ．ＳＡ；
４、电压调整率≤２％（输入电压～２２０Ｖ变化范
３６６
电路、稳压管直流稳压电源等，按其工作原理的不
同通常分为并联型、串联型和开关型三种类型。
可调直流稳压电源是一种能对输出电压进行自动调节的负反馈控制电路，主要由控制电路（采样电路、基准电路、比较放大电路）和调整器组成。
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电子测量与仪器学报２００８年增刊
围＋１５％—－１５％满载）；
考虑电路的复杂程度、实现的参数要求和电源５、负载调整率≤Ｉ％（最低输入电压下，满载的经济成木等情况，设计的可调节小功率直流稳压到空载）；
电源利用可调输出三端稳压器ＬＭ３１７Ｔ作为实现器６、纹波电压（峰—峰值）≤５ｍＶ，最低输入件。用ＬＭ３１７Ｔ可以很方便地维修或是改造商流稳电压下满载；
压电源，使原来单路稳压成为双路稳压电源，或在７、效率≥４０％（输出电压＋９Ｖ，输入电压～检修稳压电源时，用ＬＭ３１７Ｔ替换掉原来由分立元２２０Ｖ下满载）：
件组成的稳压电源。其内部有限流保护和过热保护８、具有过流及短路保护电路。
电路，最高管结温度达＋１２５℃，这样使电路更稳定。其内部电原理图如下所示：
２实现过程
２．１设计思路
直流稳压电源电路形式多样，根据工作原理的的不同可以分为并联型、串联犁和开关型三种类型，下面简单介绍一下这三种典型直流稳压电源各自的特点。
图２ＬＭ３１７Ｔ可调稳压器的内部电原理图
试方便，较多地用于要求不高的小型电子设备上。但它的缺点也非常明显：一是电阻阻值固定且一般取值小会很小，因而带负载能力羞，工作效率很低：二是没有放大电路，稳压精度不高；三是输出电压不能调节。串联型稳压电路正是在其基础上设计产生的。
２．１．２尊联犁蕴赝谚力厩其特点是控制电路增加了放火环节，且采用高增益的三极管，提高了环路的图３ＬＭ３１７Ｔ组成的稳压电路
自动调整作用，改善了稳压性能。由于采样电路运ＬＭ３１７Ｔ的主要性能参数及特点如下：
用了电位器，采样输出电压可调，故电源稳定输出①调节输出可低到１．２５Ｖ；电压也可调。
②保证１．５Ａ输出电流；２．１．３矛光型稳压鲁瘤氟可以发现上述两个电源都
③电压调整率Ｓｖ＝０．０１％；是通过串联电阻来调节控制输出电压的，而电阻工④电流调整率Ｓｉ＝０．１％；作时消耗的功率是无效功率，因而这两个电源的带⑤纹波抑制比＝８０ｄＢ；负载能力有限、工作效率不高。为此则要求调整器⑥具有限流、热过载保护。
的输出电阻尽可能小，而这又必然降低电源的稳压２．２具体电路
性能。为解决此矛盾，我们可以使调整管工作在呈稳压电源电路主要由整流、滤波和稳压三部分周期性的开关状态，这样开关管的输出电阻就很功能电路组成。
小，故损耗很小，电源的带负载能力显著增强、工整流电路・一般采用单相桥式整流，变交流电为作效率大幅度提升；而输出电压的稳定和调节则通脉动的直流电；然后再通过滤波电路滤去脉动成过控制开关管的开通和关闭的时间比例来实现。这分，滤波电路可采用电容、电感或Ⅱ型滤波等；稳就是开关型稳压电源的设计思路。开关型稳压电源压电路可采用三端稳压器，如ＬＭ３１７。ＬＭ３１７可不但带负载能力强、工作效率高，而且一般直接接实现１．２５＂－＇３７Ｖ连续可调，且最大输出电流可达
入“２２０Ｖ，５０ＨＺ”市电，不采用笨重的电源变压器１．５Ａ。
降压后再稳压，具有小型化的优势，因而得到越来
该直流稳压电源电路的具体连接形式如４所
越广泛的应用。但它同时还存在电路复杂、纹波电
示，其中各个电子元器件参数的选取过程见后。
压高的缺点。
３６７
，２．１．１妒联型籀历詹堀其特点是电路结构简单，调
电子测量与仪器学报
２．４电路元件的说明
２００８年增刊
ｔＳＡ
９・１２ｖ
１３ＩｆＴ
叩．．Ｕ
２．４．１移秀旌（３Ａ／１００渺：组成桥式全波整流器。
２．４．２
ｒ
《
：Ｄ；
ｏ
Ｃ１（３３００，ｙ５０∥；滤波电容器。使整流输
铡。溅衬伽箩科瓣对
期
０器｜
图４电路连接图
２．３各部分的组成
集成三端稳压器ＬＭ３１７Ｔ的输入端。
出电压较为平滑。
宝“
１２２翻｝］Ｓｖ
２．４．３肼仞∥删：限流电阻，用来限制晶闸管
触发导通后的电流。但阻值不能过火，应保证晶闸管导通电流大于其维持电流。
２．４．４彪盘７矽，船以矽：组成分压器，以保
证在过流时，晶闸管触发导通后的导通压降ＵＡＩ【（约为０．８伏），经Ｒ２、Ｒ３分压后加至三极管Ｑｌ的ＵＢＥｌ＝０．１６Ｖ，以确保Ｑｌ管可靠截ＪＩ｝：。
２．３．１孵统斑拔墨疑由整流桥组成桥式全波整流电
路，整流输出经Ｃｌ电容滤波后，取得比较平滑的直流电压，经小功率三极管Ｑｌ（Ｓ９０１３）与大功率三极管Ｑ２（ＴＩＰ４２Ｃ）组成的电子开关电路，再送至
２．４．５彤以∥删：Ｑｌ管集电极限流电且可以减
少电路的静态功耗，但是Ｒ４的阻值不宜过大，应保证有足够的Ｉｂ２使三极管Ｑ２的集电极电流Ｉｃ２＝
９Ｉｂ２＞１．２Ａ。并应保证Ｑ２能在此电流以上处于
饱和导通状态。
２．４．５
２．３．２过境织护砬岛彖由过流取样电阻Ｒ６和延时电
路（由Ｒ９、Ｃ３组成），晶闸管（ｓｃＲ）及电子开关电路组成截ｌ卜式过流保护电路。当稳压器输出电流超过额定值的２０％时，使过流取样电阻Ｒ６上的电压降能够使晶闸管触发导通，从而使晶闸管ＵＡＫ降至０．８～１－０伏，经电阻Ｒ２与Ｒ３分压后使三极管Ｑｌ的Ｕｂｅｌ降至０．２伏以下，即低于硅管的死区电压（０．５ｖ），使三级管Ｑｌ与Ｑ２同时截Ｉ上＝而切断稳压电路的供电电压，从而起到过流保护的作用。
Ｒ５织３∥：用来提高三极管Ｑ２的温度稳定
性，这是由于Ｒ５的接入，可使三极管Ｑ２的穿透电流ＩＣＥＯ大人地减少的原故。
２．４．７膨陋箩口／别：过流取样电阻，一般应采
用线绕电阻，其阻值大小取决于过流保护电流的设定值，对Ｒ６要求阻值准确、稳定和有较大的耗散功率。故应采用线绕电阻。
２．４．８Ｒ９“矽，６３仞Ⅳ∥：组成延时电后才加
至晶闸管的触发极，以避开接通电源瞬间由于稳压电源输出端滤波电容Ｃ４及外接负载电路中滤波电容有较人的充电电流流过Ｒ６产生附加压降而引起晶闸管误触发。
２．４．９
２．３．３稳压毽跷
由第二代集成稳压块ＬＭ３１７（其
内部电路原理见图２）与取样电路组成的稳压电路，见图３所示。因ＬＭ３１７的输出端与调整之间的电压恒定为１．２５伏，所以取样电阻Ｒ８＝１００欧接在输出端与调整之间，产生１２．５毫安的取样电流，通过取样电阻Ｒ７与电位器ＲＷ产生降压，只要合理选择Ｒ８、Ｒ７及ＲＷ的阻值，就可使稳压输出能在９至１２伏范围内可调。按输出电压公式计算：
Ｕｏ＝１．２５（１＋Ｒｂ／Ｒａ）
＝Ｉ．２５［１＋（ＲＷ＋Ｒ７）／Ｒ８］。
将输出电压可调范围（＋９～１２Ｖ）代入上式可进…步确定相关参数。按本任务的要求设定Ｒ７及Ｒｗ的阻值，使电压在９～１２Ｖ之间。三端稳压器ＬＭ３１７应尽可能靠近滤波电容Ｃｌ，以免引起输入端自激。电阻Ｒ８两端应尽可能靠近稳压器的输出端和调整端，否则输出端电流过大时，产生的附加压降会造成基准电压的变化。实际应用中，对三端稳压器输入端和输出端电压的要求满足下列公式为宜，即ＩＵｉ—Ｕｏｌ＝２．５～３．５ｖ。
Ｓ按钮努；毪复位开关，可使晶闸管由导通状
态转为截，ｌ｝：状态。
２．４．１
Ｏ腮爿∞，厅芦碰仇Ｉ跏＝－２４０：．稳压电源取样电
路，其中Ｒ８用于决定取样电流的人小，采用金属膜电阻，ＲＷ采用多圈电位，用Ｒ７串接在多圈电位器ＲＷ两端是用来限制稳压输出电压的调节范同，使电位器Ｒ霄调至阻值时，输出电压为要求的电压
值９～１２
Ｖ。
２．４．１ｌ陌陀？口∥３５ｖＪ：用来进一步减少流的傍
路作用使稳压输出端的交流成分全部通过ＬＭ３１７内部的比较放大器及调整电路的自动调整作用来达到降低稳压输出的纹波电压的作用。
２．４．１２二极爹刀：具体型号为ＩＮ４００１，用于保护
集成稳压器ＬＭ３１７。当电容器Ｃ４放电时，■极管的导通钳位使稳压管得到保护。Ｄ２是为了防Ｉ｝：调节端旁路电容器Ｃ５放电时而损坏稳压器的保护二极管，
电子测量与仪器学报
旁路电容器Ｃ５也是为了抑制纹波电压而设置的，ｃ５能提高纹波抑制比。
２．４．１３
２００８年增刊
从２０℃升高Ｎ６０℃时，输出电压及电路的稳定性自．了很人提高。
ＴＩＰ４２：ｐ值应大于８０倍。
３．２实际测试结果
测试）。
２．４．１４采标讫ｊ毵移鬯启矾额定功率均为０．２５ｗ。
３．２．１稳居＿笳出诃秽勰
９～１２Ｖ（在Ｉ．５Ａ条件下
３理论计算与实际测量
３．１理论计算
３．２．２动惑船０．０７５Ｑ。
试）。
３．２．３／Ｚ撒－≤５ｍｙ（在输出１２Ｖ／１．５Ａ条件下测
３．２．４适瘦市电电匿范甬：１８５Ｖ～２５０Ｖ
ｏ
３．１．１癌躇存篇砬历毽图４中当采用ＡＣｌ８Ｖ供电，经
桥式整流及大电容滤波后，直流电压范围在（Ｏ．９一１．４２）・１８Ｖ，其大小取决于滤时，整流输出电压可达到１．４２・１８＝２５．５Ｖ左右，在１．５安负载时，约在（１．１—１．２）・１８Ｖ＝１９．８Ｖ一２１．６左右。
Ｖ
３２５稳乐输出电笨嗵温麦的变化关系：当砥礤涵囊
从２０℃升高Ｎ６０℃时，输出电压的变化速度为
Ｏ．０２％／℃。
３。２６输出电医随输出电流的变化关系：马添‘匾、ｂ—
Ｉｏ关系表。Ｕｏ—Ｉｏ关系表
Ｕ。（Ｖ）Ｉ。（Ａ）
１２．ＯＯ１．４１
１１．５０１．４５
１１．３０１．４８
１１．１０１．４９
１１．ＯＯ１．５０
３．１．２耢盛麟Ｕｏ＝１．２５（１＋Ｒｂ／Ｒａ）＝１．２５［１
＋（Ｒｗ＋Ｒ７）／Ｒ８］＝９～１２
Ｖ。
３．１．３厶船Ｊ刀馓耢＾彦压Ｕ＝１８．Ｉ．２＝２１．６（２１．６－１２
＞３Ｖ可以使ＬＭ３１７Ｔ正常工作）。
３．１．４赫游辔棼膨雾笤湖；滤波电容作为稳压电路
负载时，可以认为是恒流放电，则它两端的电压变化是：
Ａ
４制作安装要求
４．１
ＬＭ３１７Ｔ的最高输入电压Ｕｉｍａｘ不得超过
Ｖ＝Ｉ／Ｃ＊ｌｉｄｔ＝ｌ＊ｔ／Ｃ．
△Ｖｃ≈４ｖ，
４０Ｖ，以免击穿损坏・ｔ而输入端与输出端之间电压差不得低于３Ｖ，以保证稳压性能。
４．２
在桥式整流的条件下，电容的放电时间不会大于Ｉ／ｉ００秒，令ｔ＝Ｉ／１００ｓ，Ｉｃ＝１．５Ａ，则可得，Ｃ＝Ｉｃ＊ｔ／△Ｖｃ＝２５００
３３００ｕ
Ｉｌ
ＬＭ３１７Ｔ必须加足够大面积的散热器。同时应
Ｆ，根据标称值可选
选用散热效果较好和便于安装的散器，ＬＭ３１７与散热器之间必须用云母片等绝缘，并且在它们之间涂以硅脂。
４．３为了取得较好的稳压性能指标，除了按照图５所标注元器件规格参数等要求合理选配元器件外，还应特别注意合理的电路布局、布线及制作工艺，这对输出动态电阻及输出纹波的影响极大。例如，整流滤波电容器应直接接到整流桥的输出端，其连接线应短而粗：稳定输出端的取样电路应直接并接线柱端之间引线对输出动态电阻的影响。
４．４为了提高效率、减小散热器面积，可通过选择合适的变压器初次级线圈匝数比，适当改变变压器次级电压。
’
Ｆ／５０Ｖ的电容器，满足电路的要求。
３．１．５耢凹砬雾器强用于消振，缓冲冲击性负载，
保证电路工作稳定。
３．１．６负裁调鬻率彩芳角募由于ＬＭ３１７Ｔ的纹波抑制比
等于８０ｄＢ，故正常工作时，满足下式
２０１９（输入的纹波／输出的纹波）：８０，经计算电路完全满足输出纹波≤５ｍｖ的技术要求。
３．１．７额建峻我绦斧乔ＵＲ６＜０．６Ｖ，・晶闸管处于
截止状态，ＵＡＫ＝１６Ｖ，ＵＢＩ＝０．７Ｖ，ＵＣＥｌ＝０．１
—０．３Ｖ，ＵＥＢ２＝０．７Ｖ，ＵＥＣ２＜０．５Ｖ。
３．１．８在毯游锯护犹恭死ＵＲ６＞０．６Ｖ，使可控硅
触发导通，ＵＡＫ＝０．８。ＵＢＥＩ＝０．１６Ｖ，ＵＣＥＩ＝２３Ｖ，Ｕｅ２＝２３Ｖ，ＵＣ２＝ＯＶ，使稳压输出电压为０，从而达到过流保护的作用。
３．１．９本电路是在交流市电浮动１５％的条件下设计的，根据最小利的电压情况设计电路的过流及过载，并解决了传输功率的问题，从灵敏度、可控性、安全性上有一定改善。
３．１．１０考虑外界的温度对电路的影响，当环境温度
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４．５使用ＬＭ３１７Ｔ有两点需要注意
４．５．１输入输出之问、以及输出与可变端之间的反向耐压比较小。
４．５．２负载电流小能太小，ＬＭ３１７Ｔ的负载电流必须
大于ｌＯ
ｍＡ。
电子测量与仪器学报
２００８年增干ＩＪ
５小结
５．１优点
５．１．１该直流稳压电源设计上具有以下优点：原理简单易于实现、成本较低、性能较好、使用安全可靠、电路简洁和便于安装调试。
５．１．２其主要性能优点是：输出电压较稳定，温漂、时漂都很小，电压调整率及电流调整率都很低，动态内阻小，纹波电压低并具有双重过流保护作用。５．１．３通过理论分析和实验测试证明，用ＬＭ３１７Ｔ设计稳压电源在一般应用场合是可行的，并且由于费用低廉，还有很好的经济效益。如果稳压电源是应用在人电流（大于Ｉ．５Ａ）场合下，可用大功率三极
、
管构成扩流电路，使稳压电源的输出电流符合要
求．
５．２存在的不足
由于时间较仓促，考虑不周详，设计也比较简单，冈此该电路设计还有很多可改进的地方，比如如何解决电流、电压随市电输入的浮动问题，以及如何克服输出电压随负载的变化有微小起伏的问题等等，这些都是下一步值得考虑的问题。参考文献：
［Ｉ］沙占友，马洪涛，王书海，于国庆，特种集成电源设计与应
用，２００３年，５６－６８．
【２】何希才，新型稳压电源及应用实例，２００４年，３５．３９．
【３】周纪海，开关电源应用技术一一设计与应用，２００４
年，５８－６５．
【４】符史琚，具有过流保护连续可调稳压电源，２００４年，８５－９２．【５】ＭａｒｔｙＢｒｏｗｎ，开关电源设计指南，２００６年，９８－１０５．
作者简介：
姚义：１９７９年出生，毕业于石家庄军械工程学院四系，本科，讲师。
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