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2013年全国大学生电子设计竞赛
设计报告
大负载双输出直流稳压电源
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摘要
本次设计的直流线性稳压源运用LM317/LM337稳定输出电压，运用共集电极射极跟随器扩大输出电流，加大电源系统的推动负载的能力，稳定输出的电流和电压。输入AC±12V，输出DC±15V，射极跟随器单独供电DC±18V。本次稳压源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、扩流电路五部分组成。本系统由环形变压器、集成运放LM324、LM317/LM337，电阻、三极管等元件组成，完成了0-3A大输出电流及DC±15V稳定的电压输出。
关键字：共集电极射极跟随器，扩流，直流线性稳压。
Abstract
The design of the linear dc voltage stabilizer using the LM317 / LM337 stable output voltage, using common collector emitter follower to expand output current, increasing the ability of driving load of power system, stable output current and voltage. Input AC + 12 v, output DC + 15 v, emitter follower to separate the power supply DC + 18 v. The voltage source is mainly composed of power transformer, rectifier circuit, filter circuit, voltage stability, expanding flow circuit of five parts. This system consists of ring transformer, integrated op-amp LM324, LM317 / LM337, components such as resistors, transistors, completed the 0 to 3 a large output current and DC + 15 v stable voltage output.
Key words: common collector emitter follower, flow, and dc linear
regulator.
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目 录
一、 方案论证与比较 ..................................................................................................................... 3 二、 系统设计与分析 ..................................................................................................................... 3
总体设计 ................................................................................................................................... 3
1、系统框图 ..................................................................................................................... 3 2、模块说明 ..................................................................................................................... 4
（1）电源变压器： ................................................................................................. 4 （2）整流电路： ..................................................................................................... 4 （3）滤波电路： ..................................................................................................... 4 （4）稳压电路： ..................................................................................................... 4 （5）扩流电路 ......................................................................................................... 5
三、 测试方法与数据 ..................................................................................................................... 5
1、测试仪器： ......................................................................................................................... 5 2、测试方法:............................................................................................................................ 5 3、测试数据： ......................................................................................................................... 5 四、结论： ....................................................................................................................................... 6 五、参考文献： ............................................................................................................................... 6 附录 ………………………………………………………………………………………………..7
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一、 方案论证与比较
方案一：简单的并联型稳压电源
并联型稳压电源的调整元件与负载并联，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能，负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是小电流时，调整管需承受很大的电流，损耗过大。
优点：电路动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能，负载短路时调整管截止，可靠性高。
缺点：效率低，负载较小，当小电流时，调整管需承受很大的电流，损耗过大。
总结：从输出效率方面考虑，该方案不可取。
方案二：由固定式三端稳压器（7815、7915）组成
由固定式三端稳压器（7815、7915）组成，它的稳压值为+15V和-15V，它属于CW78**和CW79**系列稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改变负载的瞬间影响，此电路比较稳定。
优点：由固定式三端稳压器（7815、7915）组成，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改变负载的瞬间影响，电路比较稳定。
缺点：电流小,可带负载小。
总结：从输出电流及推动负载方面考虑，不可取。
方案三：共集电极射极跟随器
运用LM317/LM337输出±15V电压，运用共集电极射极跟随器扩流，增大负载。共集电极射极跟随器主要由TIP142/TIP147及MPS6514/MPS3638三极管构成，主要功能是扩大电流，为负载提供较大的电流。
优点：输出的电压比较稳定，推动负载的能力较强，电流较大较稳定。 缺点：电路较复杂
结论：综合考虑，该方案能够实现题目要求，所以选取该方案。
二、 系统设计与分析 总体设计
（1）
系统框图，如图2-1-1所示
3
图2-1-1(a)稳压电源的组成框图
图2-1-1（b）整流与稳压过程
2、模块说明
（1）电源变压器：
电源变压将AC220V输入电压变为AC±12V交流低电压。
（2）整流电路：
整流电路原理：整流电路中用了电桥，利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流为单向的脉冲电压。
（3）滤波电路：
利用电容储能的特性，将整流的能量储存起来，然后缓慢的释放给负载，尽可能的将单项脉冲电压中的脉动成分滤掉，时输出的电压为比较平滑的电压。
（4）稳压电路：
4
直流稳压电路作用：使输出的直流电压，在电网电压或负载电压发生变化时保持稳定。运用LM317/LM337将输出的电压稳定在DC±15V左右。
（5）扩流电路
利用共集电极射极跟随器，在不改变输出电压的基础上将电流扩大至3A左右，加大了推动负载的能力。
共集电极射极跟随器：运用LM324和TIP142/TIP147/MPS6514/MPS3638三极管及其他若干电阻构成，具有良好的扩流作用。
三、 测试方法与数据 1、测试仪器：
测试使用的仪器设备如表1所示：
表1 测试使用仪器与设备
序号 1 2
仪器名称 直流可调稳压电源 数字式万用表
主要技术指标 0V—30V 20A
2、测试方法:
首先不接入负载，用万用表测其空载时的输入、输出电压；之后接入负载(变阻箱)后接通电源，调节负载至所需要的阻值，用万用表测试输入电流、电压与输出电压、电流，并计算系统效率，具体见测试数据。
3、测试数据：
（1）输入正电压，调整负载，测得数据如表二所示：
表二 输入正电压所测数据
负载输入电压输入电流输出电压输出电流(Ω) (V) (A) (V) (A)
0 100 50 40 30 20 10 8 5 4
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
0 0.14 0.29 0.36 0.48 0.71 1.38 1.65 2.52 3.06
15.023 14.975 14.928 14.905 14.866 14.820 14.680 14.630 14.400 14.250
效率
(η) 0 -------
0.146 78.08% 0.288 74.13% 0.358 74.11% 0.475 73.56% 0.703 73.37% 1.371 72.92% 1.637 72.57% 2.480 70.86% 2.990 69.62%
(2)输入负电压，调整负载，测的数据如表三所示：
表三 输入负电压所测数据
5
负载(Ω)
0 100 50 40 30 20 10 8 5 4
输入电压(V)
-20 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -20 -20
输入电流(A)
输出电压(V)
输出电流(A)
效率(η) -------
四、结论：
本直流线性稳压电源能较好的完成基本部分和发挥部分，输出电压能稳压在DC±15V，输出电流大，推动负载能力强，工作状态稳定，转换效率高达78.08%。
五、参考文献：
[1]杨素行，《模拟电子技术基础简明教程》，第三版，高等教育出版社，2006年出版。
[2]全国大学生设计竞赛组委会，《全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2005》第一版，北京理工大学出版社，2007年第一次印刷。 [3]黄智伟，王彦，陈光文，《全国大学生电子设计竞赛训练教程电子》，电子工业出版社，2005.
[4]黄继昌，乔苏文，张海贵，《电源专用集成电路及其应用》，人民邮电出版社，2006.
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附录
系统总原理图
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本文来源：https://www.wddqxz.cn/c1d27720f48a6529647d27284b73f242336c3105.html
2022-07-08
