LM317多功能正負(fù)直流電源電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)

（1）掌握橋式整流電容濾波電路的工作原理；

（2）掌握穩(wěn)壓三極管的選型；

（3）掌握正直流電源（＋5V, ＋3.3V, ＋24V）電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；

（4）掌握負(fù)直流電源（－12V）電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；

（5）掌握方案設(shè)計(jì)與論證；

（6）掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對仿真結(jié)果的分析、總結(jié)。

三．設(shè)計(jì)電路原理和原理圖

穩(wěn)壓直流電源是由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成

在本實(shí)驗(yàn)中我們采用了橋式整流器電路來實(shí)現(xiàn)電流的整流，其輸出電壓和輸入電壓的有效值之間關(guān)系為：Ｕ0=0.9Ｕ2。
    我們采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓管LM317、固定式三端穩(wěn)壓管LM78系列、LM79系列來實(shí)現(xiàn)3.3Ｖ、5Ｖ、24Ｖ、-12Ｖ的多選擇電源電壓。

LM317的原理如下： 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V。

其次是317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時，沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現(xiàn)下述不正�，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。

LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓原理如下：

　  用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的LM78或LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出電壓為正6V，LM7909表示輸出電壓為負(fù)9V。

　  因?yàn)槿�端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。

我們在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)3.3V的電源電壓時利用LM317采用了R1=450Ω，R2=725Ω。分別利用LM7805、 LM7912來實(shí)現(xiàn)5V、 -12V電源的電壓的輸出。利用電容實(shí)現(xiàn)電流濾波的作用。

分塊設(shè)計(jì)：

1．+3.3V：

電源穩(wěn)壓塊LM317的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V，且輸出電壓可用如下公式計(jì)算：Vo＝1.25（1＋R2/R1）。令Vo=3.3V，R1=450Ω，可計(jì)算得到R2=725Ω。連接電路并對電路進(jìn)行測試，結(jié)果如下圖所示：

2．+24V：

根據(jù)電源穩(wěn)壓塊LM317輸出電壓計(jì)算公式，令Vo=24V,R1=450Ω,可計(jì)算得到R2=8.19KΩ。連接電路并對電路進(jìn)行測試，結(jié)果如下圖所示：

3．+5V：

電源穩(wěn)壓塊LM7805本身的輸出電壓就是+5V，所以，只要在其左右兩邊加上濾波電容即可得到穩(wěn)定的+5V輸出電壓。連接電路并測試，結(jié)果如下圖所示：

4.-12V：

LM7912是輸出電壓Vo=-12V的電源穩(wěn)壓塊，要得到-12V的穩(wěn)定輸出電壓，只需在LM7912的兩邊加上濾波電容。電路圖及測試結(jié)果如下圖所示：

因LM7912本身的原因，誤差較大。

整合以上各分塊電路，變壓器：原線圈數(shù)：副線圈數(shù)=18：1得整個多功能正負(fù)直流電源的原理圖如下：

• -12V
  

• +24V的測量值
  

• +5v的測量結(jié)果
  

• +3.3v測量結(jié)果
  

五．設(shè)計(jì)總結(jié)

在本次設(shè)計(jì)中，由于LM7912本身誤差使得我們測量數(shù)據(jù)為-12.642V，偏理論值較大，在利用protel99SE制作電路板時，無法找到LM7824，故采用LM317來實(shí)現(xiàn)24V的輸出，在電路原理圖繪制中，連線、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用可以為我們節(jié)省很多時間，在PCB電路板的制作過程中，各種元器件封裝屬性對PCB網(wǎng)絡(luò)表格的載入尤為重要，在PCB布線的過程中，元器件的布局對PCB制作成功至關(guān)重要。

在利用Multisim仿真時，我們利用電路模塊封裝來進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試，在3.3V輸出過程中，通過不斷的調(diào)整R2/R1的值，直到測試結(jié)果為3.313V，可見實(shí)驗(yàn)是在不斷的嘗試、修改、測試，經(jīng)過多次調(diào)整取得比較理想的結(jié)果。

多功能正負(fù)直流電源的設(shè)計(jì)0805014117楊建軍.docx (471.87 KB, 下載次數(shù): 20)

2021-5-8 12:37 上傳

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