陕西航空职业技术学院 毕 业 设 计（论 文）
论文题目： 开关稳压电源的设计与制作
所属系部：
指导老师： 王传清 职 称： 高级讲师
电子工程系
学生姓名： 吴
专 业：
航空电子设备维修
辉 班级：09351
学号: 0835106
2012年 5 月 15 日
摘 要
随着电力电子技术的发展和新型功率元器件的不断出现，开关电源技术得到了飞速的发展，人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。同时由于近年来有色金属涨价较大，使得产品成本大幅上涨，为此本电源具有开关稳压可调功能，输出电源基本能满足制作中的调试用要求。
本论文主要阐述了通过用三端可调稳压集成电路LM317设计并制作一种开关电源，使得该稳压电源的电路非常简单，输出电压范围为3到12V，最大输电流为200mA，以达到稳定输出的目的。
关键词：电源、开关 、串联
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目 录
1 开关电源的结构形式 ................................................................................................................. 4
1.1 绪论 ................................................................................................................................. 4
1.1.1开关电源的概念 .................................................................................................... 4 1.1.2与传统变压器电源相比的优点 ............................................................................ 5 1.2开关电源的控制方式 ........................................................................................................ 6
1.2.1脉宽调制的基本原理 ............................................................................................ 7 1.2.2脉冲频率调制的基本原理 .................................................................................... 7
2 元器件的选用 ............................................................................................................................. 8
2.1开关电源元器件的选用 .................................................................................................... 8
2.1.1材料清单 ................................................................................................................ 9 2.1.2整流二极管 ............................................................................................................ 9 2.1.3稳压二极管 .......................................................................................................... 10 2.1.4开关二极管 .......................................................................................................... 10 2.1.5瓷介电容器 .......................................................................................................... 10 2.1．6 MJE13003三极管 ............................................................................................ 11
3 变换电路设计与集成控制 ....................................................................................................... 11
3.1特性简介 .......................................................................................................................... 12
3.1.1电压范围 .............................................................................................................. 13 3.1.2内部框图 ...................................................................................................................... 13
3.1.3 极限参数表 ......................................................................................................... 14 3.1.4典型参数特性曲线 .............................................................................................. 14 3.1.5 典型应用电路 ..................................................................................................... 14 3 .2LM317工作原理及应用图 .............................................................................................. 15
3.2.1 LM317内部原理图 .............................................................................................. 15 3．2.2 LM317标准应用电路图 .................................................................................... 16 3.2.3 LM317带可调限流和输出电压的标准应用电路图 .......................................... 16 3.2.4 LM317的5.0V电子关断稳压器应用电路图 .................................................... 17 3.2.5 LM317电流稳压器应用电路图 .......................................................................... 17 3．2.6 LM317可调节电流限流器的应用电路图 ........................................................ 17
4 电路原理与应用 ....................................................................................................................... 18 5 电路的调试及仿真数据 ........................................................................................................... 20
5.1使用Multisim2001仿真 ................................................................................................ 20
5.1．1仿真原理图如下 ................................................................................................ 20
6 安装与调试中出现的问题 ....................................................................................................... 23 7 结束语 ....................................................................................................................................... 24 参考文献 ................................................................................................................................... 25 致 谢 ..................................................................................................................................... 26
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1 开关电源的结构形式
1.1 绪论
电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置，是所有靠电能工作的装置的动力源泉。 1.1.1开关电源的概念
电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电，一般都需要经过转换才能适合使用的需求，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换为小功率等。
按照电子理论，所谓AC/DC就是交流转换为直流；AC/AC称为交流转换为交流，即为改变频率；DC/AC称为逆变；DC/DC为直流变交流后再变直流。为了达到转换的目的，电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（Switching Power Supply）[1]。
开关电源在转换过程中，用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器（Off-line Switching Cpnwerter），常用的AC/DC变换器就是离线式变换器。
开关电源通常由六大部分组成，如图1所示。
交流输入电压220V低通滤波一次整流有源调整功率因数校正电子开关功率高频变压器转换脉冲驱动脉宽调制频率振荡发生器误差放大控制电路基准电压二次整流平滑滤波直流输出V0输入电路输出电路采样输出比较器
图1 开关电源工作原理框图
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第一部分是输入电路，它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直接
经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi，此电压送到第二部分进行功率因数校正，其目的是提高功率因数，它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，APFC），是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换，它是由电子开关和高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路，用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。第五部分是控制电路，输出电压经过分压、采样后于电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器，它产生一种高频波段信号，该信号与控制信号叠加进行脉宽调制，达到脉冲宽度可调。有了高频振荡才有电源变换，所以说开关电源的实质是电源变换。
高频电子开关是电能转换的主要手段和方法。在一个电子开关周期（T）内，电子开关的接通时间ton与一个电子周期所占时间之比，叫接通占空比（D），D=断开时间toff所占T的比例称为断开占空比（D'），D'?率的倒数，T?ffoton。 TtT。开关周期是开关频
1。例如：一个开关电源的工作频率是50kHz，它的周期fT?1。很明显，接通占空比（D）越大，负载上的电压越?20?s（微秒）350?10高，表明电子开关接通时间越长，此时负载感应电压较高，工作频率也较高。这对于开关电源的高频变压器实现小型化有帮助，同时，能量传递的速度也快。但是，开关电源中断开关功率管、高频变压器、控制集成电路以及输入整流二极管的发热量高、损耗大。对于不同的变换器形式，所选用的占空比大小是不一样的。 1.1.2与传统变压器电源相比的优点
开关电源与铁芯变压器电源以及其他形式的电源比较起来具有较多的优点： (1) 节能。绿色电源是开关电源中用途最为广泛的电源，它的效率一般可以达到85%，质量好的可以达到95%甚至更高，而铁芯变压器的效率只有70%或者
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