1 前言
1.1 稳压直流电源的研究背景
直流稳压电源一般由三大部分组成，它们分别是变压器部分，整流滤波部分和稳压器部分。通过变压器把220V的市电变为电源所需要的低压交流电，然后经过整流器，把交流电变成直流电，但是这时候的直流电并不稳定，需要经过滤波后，再由稳压器稳压输出稳定的直流电。本设计采用lm317芯片作为集成稳压电路的芯片，不仅电路简单，而且电压可以在1.25V-37V内连续可调，而且它效率高，性能好，有较高的调整精度，各方面都适合设计的要求。本电源在市场上很有应用前景，可以作为收音机或掌机的外接电源，也可以用作手机电池的充电器，功率高点的还作为小型电视或其他家用电器的电源。
直流稳压电源是电子技术常用的仪器之一，它现在广泛的应用在学校教学，科学研究等领域，是电子设计人员进行实验操作和科学研究必不可少的电子仪器。在日常的电子电路中，供电电源常常要用到稳压直流电源。所以，稳压直流电源具有非常重要的研究意义。
在日常生活中，很多家用电器或者IT产品都要用到稳压直流电源供电。但是在实际生活中，我们的家庭用电都是用到220V的交流电网。这就需要通过变压，整流，滤波，稳压电路来将交流电转换成稳压的直流电，供家用电器使用。变压器可以将220V的交流电转换成适合用电器的低压交流电。整流器由二极管组成，用于滤去整流输出电压中的纹波。
1.2 课题的主要内容 1.2.1 电源的输出控制
本系统利用lm317的稳压及其电压可调的功能，通过旋转接在调整脚的电位器，实现输出电压在1.25-20V内连续可调，调整精度较高。LM317的电压调整电路图如图1所示。
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U1LM317L3VIVO2ADJ1R1220RRV1POT 图1 lm317的电压调整原理电路图
如图1所示，通过调整可调电阻RV1的阻值，就可以调整输出电压Vo的大小。所以，如果希望调整的精度高，可调电阻RV1的调整精度也要高。 1.2.2 稳压直流电源的功能
本设计的稳压直流电源，除了可以输出稳定的直流电压和实现电压的平滑连续可调外，还有数显功能，能够用LED数码管显示输出端的电压。 1.2.3 性能指标
输出最大电压：20V 输出最小电压：1.25V 输出最大电流：1.5A 最大传送功率：20W 1.2.4 论文的总体结构
第一部分主要介绍课题的背景，研究意义，介绍本文的主要研究内容，包括实现的功能和性能指标等。
第二部分提出稳压直流电源的总的设计思路和几种可行的方案，以及各方案实现的功能，并对这些不同的方案进行分析，最终选择了本方案，并对本方案需要用到的元器件进行详细的介绍。
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第三部分对选择的方案进行分析阐述，把电路分模块地论述，给出各部分电路图。 第四部分对稳压直流电源的性能参数进行测量和评估，以及对被控对象进行研究。 第五部分给出设计的实物图。
第六部分对本稳压直流电源给出本课题的结论，作结束语。
2 方案的选择和设计思路
2.1 方案设计与论证
1 输出电压范围1.25V-20V； 2 波纹系数尽量小，输出稳定； 3 能数字显示电压。
三个方案的选择：
方案一：开关电源，采用PWM脉宽调节。它的功耗比较小，效率高，稳压范围宽，电路的形式多样。但是，PWM占空比的线性变化使相应的电流呈非线性变化，经分析发现滤波电容的存在对占空比很小的PWM波积分效果明显，导致电压的非线性变化更显著，特别是PWM占空比很小的时候，即希望调出很小的电压的时候。
方案二：用单片机控制输出电压的调整，使用电压采样电路，通过A/D转换实现闭环控制。主要由微控制器模块，稳压控制模块，电压采样模块，显示键盘模块，电源模块五部分组成。方案二系统框图如图2所示。
掉电贮存 单元 LCD 显示单元
电源电路 51 单 片 机 电压/电流采样电路 按键电路 电压控制单元 输出 3
图2 方案二系统框图
方案三：利用lm317集成稳压芯片为核心，通过变压器之后整流滤波再稳压输出稳定的直流电。再用ICL7107芯片制作数字显示电压表头，芯片的供电也是用lm317制作+5V的稳压电源提供。方案三系统框图如图3所示。
220AC输入
图3 方案三系统框图
根据课题的要求最终选择方案三，虽然方案三电压调节精度不及方案二，但是连续可调的直流电压比较符合课题，方案二中的数控直流电源是步进调压的。而且方案三具有电路简单，价格低廉，便于操作等优点，而且经过调试，其电压输出稳定，调压精度高，效率高，完全符合课题的要求。
变压器 LM317稳压电路 输出 LED显示 ICL7107 2.2 芯片的选择
2.2.1 LM317三端可调节稳压器
Lm317是可调节三端正电稳压器，在输出电压的范围是1.25V-37V的时候能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常容易使用，只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从而使之能防止烧断保险丝。
Lm317是应用很广泛的集成电路之一。它不仅能构成三端稳压电路的最简单形式，同时输出电压具有可调的功能。此外，它还有众多的优点，例如，调压范围宽，稳压性能好，噪声低，纹波抑制比高。它的主要性能参数如下：
输出电压：1.25-37V DC； 输出电流：5mA-1.5A；
保护电路：芯片内部有过热，过流，短路保护电路； 最大输入输出电压差：40V DC；
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最小输入输出电压差：3V DC
集成稳压器有多种型号供选择，每种型号有着不同的性能指标，可用于功能要求不一样的各种电路。表1为几种集成稳压器的型号与性能指标：
表1 几种集成稳压器的型号与性能指标
大电流
类型
三段固定
三端可调
可调
参数 输入电压 输出电压 最小电压差 电压调整率 电流调整率
符号 V1 V0 （Vi-Vo）min
Sv Si S错误！未找到
温度系数
引用源。
纹波抑制比 调整端电流 输出阻抗 最小负载电流
RR Id Zo Iomin
引用源。/℃
dB uA Ω mA
53-62、60
空挡（1.5）
0.01-1.5
输出电流
Io
A
M（0.5）
0.1-1.5
L（0.1）
最大功耗 输出噪声电压
2.2.2 ICL7107三位半LCD/LED显示A/D转换器
Pmax Vn
W uV(峰-峰值)
4-70、125-600
0.6-20 50
65、77-80 50、65-100
3.5
60-75
单位 V V V %V % 错误！未找到
300
(0-75) ℃
78Mxx、79Lxx +-（8-40） +-（5-24） +-(2.0-2.5)
3-18 12-15
lm317、LM337 +-（3-40） +-（1.2-37）
2.8 0.01 0.1
LM138 35 1.2-32 0.01 0.03
5