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实习报告
实习题目：0-±15V跟踪式稳压电源
实习时间： 2011年3月10日至 2011年4月23日 学院(系): 物理与电子工程学院学院 专 业: 电子信息科学与技术 学生姓名: 王彦刚 学号: 0707024107 学生姓名: 王 磊 学号: 0707024112 学生姓名: 赵恒山 学号: 0707024106 学生姓名: 许开锦 学号: 0707024101 指导老师： 张小青 职 称： 助 教
目录
摘要：............................................................................................................................3
1方案选择.................................................................................................................4 2.系统电路设计……………………………………………………………………4 2.1 电路介绍…………………………………………………………………………4 2.2电路框架图…………………………………………………………………….4 2.3 方案论证…………………………………………………………………………5 3.各模块电路设计………………………………………………………………......5 3.1 组成结构……………………………………………………………………….5 3.2
降压整流滤波电路…………………………………………………………….5 3.3 正稳压电路………………………………………………………………………6 3.4 负稳压电路电路…………………………………………………………………7 3.5 调压电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.6 差分放大器 ,+6.8V辅助电源…………………………………………………7 4 系统整体电路图………………………………………………………………….8 5.系统电路的原理分析……………………………………………………………..10 6 电路中各元器件功能介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.10 7.参考文献………………………………………………………………………….11 8 结语……………………………………………………………………………..12
摘要：
跟踪式稳压电路是从0起调至±15V直流稳压电源。本电路由降压整流滤波电路、稳压器、调压电路、差分放大器、±6.8V辅助电源组成。用LM317和LM337三端可调集成稳压器，故内部有线电流、短路和热保护等完善功能。其独特之处：仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节，具有线路简单、调节方便、性能优良等特点。因此，该系统不仅功能强大，而且实用性强。
关键词：
可调集成稳压器；整流滤波；；调压电路；差分放大器
1方案选择
直流稳压电源是电子电路设计的一个比较经典的课题。目前用集成电路设计直流稳压电源的方案主要有以下两种：
方案一：用LM7815及LM7915电路虽然简单稳定，成本低，体积小，但是LM7815及LM7915得工作速率不高，对于输入电压或者负载电流的急剧变化的响应慢，内阻稍大。方案二：用LM317以及LM337两种芯片工作速率比LM7815及LM7915快的多，对输入电压反应更灵敏。
本文采用LM317以及LM337两种芯片进行研究，起初在设计电路时采用7815稳压块，7815虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如LM317，前者是固定输出稳压IC，后者是可调输出稳压IC，最重要的是7815不允许GND端悬空，否则器件极易损坏。而LM317即使ADJ端悬空，各种保护功能仍然有效。两种芯片的售价又相近，采用LM317才是更为合理的改进。
2.系统电路设计 2.1 电路介绍
跟踪式稳压电路是从0起调至±15V的直流稳压电源。用LM317和LM337三端可调集成稳压器，故内部有限流、短路和热保护等完善功能。其独特之处：仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节，具有线路简单、调节方便、性能优良等特点。2.2电路框架图
跟踪式稳压电源的电路框图如图1-4-1所示。
稳压器差分放大器正输出调压电路降压整流滤波-6.8v辅助电压采样差分放大器+6.8v辅助电压负输出 稳压器图1-2-1跟踪式稳压电源的电路框图
2.3方案论证
为设计0-±15V跟踪式稳压电源，系统应具有差分放大器，稳压器，降压整流滤波,±6.8V辅助电源和采样等单元。由于功能定为0-±15V跟踪式稳压电源，因此采用LM317和LM337三端可调集成稳压器。
LM317和LM337三端可调集成稳压器，故内部有限流、短路和热保护等完善功能。其独特之处：仅用一个单连电位器即能实现正、负电压“跟踪”调节，具有线路简单、调节方便、性能优良等特点。
3.各模块电路设计 3.1 组成结构
本电路由降压整流滤波电路、稳压器、调压电路、差分放大器、±6.8V辅助电源组成。由于正负电路结构与原理相同所以在次不做重复。3.2降压整流滤波电路
整流的任务是将正弦波变换成直流电压；滤波的任务是将全滤波性通过RC滤波网络以后变成更平坦的直流电压，减小脉动，提高整流的效果；稳压的任务是要求输出恒定的直流电压，且要达到课题所提出的要求。整流滤波稳压电路如图2-1所示。
图2-1 整流滤波稳压电路图
T是一个交直流转换器，它实现的动能是将220V交流电压转换成为15.5V，1.5A的直流变压器，这样就确保了电路的正常使用，由于交流电压过大，会使得在小功率电路中电路中的元器件损坏。
VD1~VD4是由四个二极管组成的桥式整流电路，在摆放四个二极管的时候要保持方向一致，不然任何其中一只因极性不正确会使得电路短路或者烧坏电路元件。
C1是一只2200uF/25V的电解电容，它在电路里起的作用是将整流之后的电压进行滤波，使得输入电路的电压更接近于直流电压，获得上下对称的±16V直流电压。3.3 正稳压电路
正稳压的作用是通过通常稳压二极管都是与串联电阻组合使用的，稳压二极管是并联在输出两端。当输入电压高于稳压二极管的稳定（击穿）电压时，稳压二极管有电流通过，加大了在串联电阻上的电压降，使输出电压不高于稳压二极管的稳定（击穿）电压。稳压电路如图2-3-1所示。
图2-3-1稳压电路图
VD7 是二极管，作用是当有反向电压时，可以直接从VD7流过，防止电压过大损坏稳压管IC1，防止外接负载加大有电容放电，致使IC1与IC3输出端损坏。
R3、R6、R7、RP1：构成稳压输出值调整电路； R1决定VD5、VD6稳压管的偏置电流；
LM317是可调节3-端正电压稳压器，在输出电压范围为1.2V到37V时能够提供超过1.5A的电流。此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压。此外还使用内部限流、热关断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断保险丝。LM317元件外形图如图2-3-2所示。
各管脚作用：1.调节端 2.Vout 3.Vin
图2-3-2 LM317元件外形图
3.4负稳压电路电路
负稳压的作用是通过通常稳压二极管都是与串联电阻组合使用的，稳压二极管是并联在输出两端。当输入电压高于稳压二极管的稳定（击穿）电压时，稳压二极管有电流通过，加大了在串联电阻上的电压降，使输出电压不低于稳压二极管的稳定（击穿）电压。由于正负电路结构与原理相同所以在次不做重复。3.5调压电路
调压电路时通过调节电路中的电阻来改变，电路图如2-4-1所示。
图2-4-1 调压电路图
RP1: 改变输出电压
3.6 差分放大器 ,+6.8V辅助电源
分别接在运放 IC4和运放 IC3的 V+与 V-端，以保证IC3、IC4的工作电压
不超过极限范围。差分放大器及辅助电源如图2-5-1所示。
图2-5-1 差分放大器及辅助电源图 系统整体电路图
跟踪式稳压电源的电路原理图见图1-2-1。
图1-2-1 跟踪式稳压电源的电路原理图
5.系统电路的原理分析
1.正输出电路由稳压器IC1及相关元器件组成，通常接在稳压器IC1的调节上电位器另一端是接地的。假如RP1电阻调至0值，那么输出电压Vout=1.2V，即电路内部基准电压为1.2V，同时在电阻R3上产生10mA恒流，只要改变RP1的阻值即可改变输出电压。这里，将RP1接地端改接在运放IC3的输出端，并设法使IC3的输出电压为-1.2V，以抵消IC1的基准电压+1.2V，这样便可实现从0起调，要实现上述目的也很简单，只要将运放IC3连成差分放大器，进行减法运算即可。由图可知，同相输入端电压为V1，而反相输入端电压为V2，因R4=R5=R6=R7，故IC3的输出端电压VO=R5/R4 ×（V1-V2）=-1.2V，同理也可得出稳压器IC1的输出电压+Vout＝5mA×R3＋10mA×PR1-1.2V。
2.负输出电路由稳压器IC2及相关元件组成，这里省去了IC2调节端上原设置的电位器RP3，改接在运放IC4的输出端，由IC4的输出电压控制调节端，同样可以达到调节稳压器的输出电压目的。由于运放IC4接成增益为1的反相放大器，其反相输入端连到正输出电路的稳压器输出端上，所以负输出稳压器便产生极性相反幅度相等的稳压电压，即-Vout=-R10／R9×（+Vout），因R9=R10，所以-Vout＝＋Vout，即负输出电压跟踪正输出电压。
3.电路中二极管D7与D8用以防止外接负载加大有电容放电，致使IC1与IC3输出端损坏；另外二极管D9与D10为防止因某种原因IC3输出正饱和和IC4输出负饱和而将IC1和IC2调节端击穿，因IC1与IC2的调节端不允许流入反相电流。电路中各元器件功能介绍
T:把220V交流电压转换成15.5V、1.5A交流电压； VD1~VD4:组成桥式整流电路； VD5:稳压二极管； VD6:稳压二极管；
VD7: 当有反向电压时可以直接从VD7流过，防止电压过大损坏稳压器IC1； VD7、VD8: 防止外接负载加大有电容放电，致使IC1与IC3输出端损坏； VD9、VD10: 防止因某种原因IC3输出正饱和和IC4输出负饱和而将IC1、IC2 调节端击穿，因IC1与IC2的调节端不允许流入反相电流；
C1、C2: 将整流之后的电压进行滤波，使得输入电路的电压更接近于直流电压，获得上下对称的±22V直流电压；
C3、C4:用来消除大的瞬变电流相互间的影响； C5、C6:与C1、C2功能一样，只是输出的； C7、C8:与C3、C4功能一样，只是输出的； R1、R2:决定VD5、VD6稳压管的偏置电流； R3、R6、R7、RP1构成稳压输出值调整电路；
R4:反相端输入电阻； R5:反馈电阻； R8:稳压器输入端电阻； R9、R10:反相端输入电阻； IC1:稳压器； IC2:稳压器；
IC3:运放，接成差分输入； IC4:运放，接成反相输入； RP1: 改变输出电压；
7.参考文献
1.谢自美主编.电子线路设计[M]、实验、测试.武汉：华中理工大学出版社，1994.2.孙义芳，庄慕华编.电子技术基础实验[M].北京：高等教育出版社，1992.3.孟贵华主编.电子技术工艺基础[M].北京：电子工业出版社，1996.4.张璞，李庆常编著.电子技术课程设计[M].北京：北京理工大学出版社，1994.5.清华大学电子学教研组孙梅生等编.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1989.6.张连春编著.收音机扩音机录音机和电视机用稳压电源的制作[M].北京：人民邮电出版社，1995.结语
本次论文通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，再加上指导老师指点，结合生活中对稳压源的功能特性要求，设计出了这一套以模拟电子技术为核心技术的0-±15V跟踪式稳压电源，基本完成了课题的要求。
从开始接到论文题目到电路图的确立，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。当然在做的过程中也遇到过很多的麻烦，一些没有接触过的元件，它们的封装需要自己去书籍、网上搜索，在更新的时候会有一些错误，自己很难改正，只得求助老师，最后得以解决。
这次毕业设计使我开始了自主的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获。各种系统的适用条件，各种程序的选用标准，各种元件的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。课题设计过程中我不怕失败，在失败中总结经验，为成功积累素材；学着自我超越，敢于尝试，在尝试中进步，这对我能力的提高大有好处。每一次老师交代的任务，每一个任务都是一个锻炼的机会和成长的过程，我在规定的时间尽善尽美的完成，把自己的能力发挥到最大限度。这些本是我工作后才会意识到的问题，通过这次毕业设计让我提前了解了这些知识。
论文的撰写过程，让我对学习、工作的思路有了更为明朗的认识：它是站在一定高度上去工作的。曾经也做过课程设计，都是局限在课本中，这次让我颇收丰富。
这次做论文的经历使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后工作中激励我继续进步。离开学校完成论文，是一个终点，又是另外一个起点！通过多次老师的指导才顺利的完成了这次的课题设计。因此很感谢张小青老师，老师辛苦了！
