楊陽(yáng) 雷迅

[摘 要] 介紹基于LM317穩(wěn)壓電源項(xiàng)目的研究，明確直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中有著十分重要的地位。設(shè)計(jì)了一種可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，該電源由橋式整流、濾波電路、穩(wěn)壓等幾部分組成，通過(guò)調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)1.25～25V的電壓，通過(guò)電壓表實(shí)時(shí)顯示電壓。具有邏輯測(cè)量功能、蜂鳴器通斷測(cè)量、可調(diào)信號(hào)輸出功能，該電路成本低、性能可靠、操作便攜，具有實(shí)用價(jià)值。

[關(guān) 鍵 詞] 穩(wěn)壓電源；整流；濾波；LM317

[中圖分類(lèi)號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）20-0050-01

一、引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備出現(xiàn)在身邊，每個(gè)電子設(shè)備都有電源電路部分，電源電路也是電子設(shè)備的一個(gè)核心電路，無(wú)論大到航天設(shè)備還是我們常見(jiàn)的手機(jī)設(shè)備等都離不開(kāi)它，所有的設(shè)備都必須依靠電源電路才能正常工作。本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源可滿(mǎn)足日常生活以及實(shí)驗(yàn)需要，并且有著諸多優(yōu)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源的主要部分包括交流輸入、變壓器降壓、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路以及功能電路，其中有電壓輸出、邏輯輸出、通斷測(cè)量、信號(hào)輸出電路，前部分為穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，后部分為擴(kuò)展功能的開(kāi)發(fā)。電源輸出電壓通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示；邏輯電平測(cè)量通過(guò)高低兩個(gè)不同的指示燈顯示；通斷測(cè)量通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行指示，通則蜂鳴器鳴叫；方波信號(hào)輸出由信號(hào)輸出可調(diào)電阻器調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率。整個(gè)電路設(shè)計(jì)不僅完善了穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，并且提高了其使用價(jià)值。穩(wěn)壓電源系統(tǒng)框圖如下圖所示。

三、電路設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓電源一般由四部分組成，分別為變壓器部分、整流部分、濾波部分以及穩(wěn)壓部分。通過(guò)變壓器將220 V交流市電轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)電路所需的低壓交流電，再經(jīng)過(guò)整流電路，將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，此時(shí)的電壓波形并不夠理想，需要經(jīng)過(guò)濾波再穩(wěn)壓后才能得到所需的穩(wěn)定的直流電。本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源選用了小功率電源中常用的單相橋式整流電路，由四個(gè)二極管組成，依次連接，構(gòu)成橋式形狀，當(dāng)輸入信號(hào)為正半周期時(shí)，對(duì)稱(chēng)的兩只二極管導(dǎo)通得到正輸出，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周期時(shí)，另外兩只二極管導(dǎo)通，得到負(fù)的輸出，從而形成正負(fù)信號(hào)。

經(jīng)過(guò)整流后的直流電含有大量的交流成分，直接使用會(huì)影響整個(gè)電源的工作性能，通常利用電容來(lái)作為電容濾波器，過(guò)濾其中的交流充分。電容濾波是常見(jiàn)的一種濾波電路，根據(jù)電路所需的電壓及電流選擇相應(yīng)容量的電容并聯(lián)在電路中即可，通常采用電解電容，因此在電路設(shè)計(jì)中需要注意電容的正負(fù)極方向，濾波電路利用電容的充放電使得電壓趨于平滑。

本次設(shè)計(jì)中，穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)核心電路就是穩(wěn)壓電路，幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電才能工作，因此對(duì)穩(wěn)壓電源電路的研究是很重要的。穩(wěn)壓電路是為了提供較為穩(wěn)定的直流電，而上一級(jí)整流濾波電路輸出的電壓還不能夠滿(mǎn)足電子設(shè)備使用的直流電的需求，經(jīng)過(guò)濾波后的電壓需要穩(wěn)壓后才可正常工作，本設(shè)計(jì)采用了LM317集成塊作為穩(wěn)壓模塊，該穩(wěn)壓塊內(nèi)部有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317穩(wěn)壓電源的輸出電壓公式為：Vo=1.25（1+R2/R1）V。LM317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25～37 V，因此R2/R1的比值范圍需要控制在0～28.6。

四、拓展功能模塊

拓展功能模塊采用CD4069六路反相器，其具有全靜態(tài)工作、提供較寬的電壓范圍、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)輸出特性、提供較寬溫度適用范圍、通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)邏輯筆測(cè)量、通斷測(cè)量、可調(diào)信號(hào)輸出的功能。

邏輯測(cè)量：由CD4069的三個(gè)單元構(gòu)成，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)翻轉(zhuǎn)可得到一個(gè)控制指示燈的電信號(hào)，高低電平由不同的指示燈顯示。

通斷測(cè)量：通斷測(cè)量功能由蜂鳴器等組成，通過(guò)連接電源正以及蜂鳴器端，可以測(cè)量電路的通斷，電路通蜂鳴器則鳴叫。

信號(hào)輸出電路：本設(shè)計(jì)能夠輸出方波信號(hào)，由CD4069的兩個(gè)單元構(gòu)成。當(dāng)輸入電平為高電平時(shí)，輸出為高電平，由電阻及電容組成正反饋，形成一個(gè)連續(xù)翻轉(zhuǎn)的方波信號(hào)，輸出具有指示燈顯示頻率，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，可以對(duì)電容的充放電時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，從而控制信號(hào)輸出的頻率。

通過(guò)對(duì)LM317穩(wěn)壓電源項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、制作、研究，完成了穩(wěn)壓電源既定的功能，輸出電壓通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示，并且具有輸入信號(hào)的邏輯測(cè)量功能，通過(guò)LED指示燈顯示高低電平，通過(guò)蜂鳴器的鳴叫對(duì)電路通斷進(jìn)行測(cè)量，另外還可以輸出信號(hào)等。

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