摘要：设计一个正负可调稳压电源，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四大部分组成。从0起调的跟踪式稳压电源，由于采用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“同步”调节，具有线路简单、调节方便、性能优良、成本低廉等特点。如图原理图所示，电源输入部分为常见的变压器降压与桥式整流，加大电容滤波，获得上下对称的±22V直流电压。其中还派生出另两组±6.8V辅助电压，分别接在运放 IC4和运放 IC3的 V+与 V-端，以保证IC3、IC4的工电压不超过极限范围。调节RP1阻值的大小，达到改变输出电压大小。负输出电路由稳压器IC2及相关元件组成，IC2与运放IC4的输出端相接，由IC4的输出电压控制调节端，达到调节稳压器的输出电压目的。
目录
1 系统设计……………………………………………………………………
1.1 设计要求……………………………………………………………………
1.2 设计思路……………………………………………………………………
1.3 方案论证与比较……………………………………………………………
1.3.1 整流电路…………………………………………………………………
1.3.2 稳压电路…………………………………………………………………
1.3.3 滤波电路…………………………………………………………………
1.3.4 调节输出电压大小的电路………………………………………………
1.4 系统组成……………………………………………………………………
2 单元电路设计部分…………………………………………………………
2.1 原理图……………………………………………………………………
2.2 工作原理…………………………………………………………………
2.2.1 正输出电路……………………………………………………………
2.2.2 负输出电路………………………………………………………………
2.2.3 保护电路…………………………………………………………………
3 系统测试……………………………………………………………………
3.1 测试仪器与设备……………………………………………………………
3.2 测试指标……………………………………………………………………
3.2.1 电压测量…………………………………………………………………
4 误差分析………………………………………………………………………
5 结论 …………………………………………………………………………
6 参考文献……………………………………………………………………
7 附录…………………………………………………………………………
7.1 元器件明细表………………………………………………………………
7.2 程序清单……………………………………………………………………
7.3 印制板图……………………………………………………………………
1 系统设计
1.1 设计要求
设计并制作0—正负15V可调稳压直流电源，要求如下：
⑴ 输出电压为+15V，误差不超过正负10mV。⑵ 当交流电网电压在180V至250V范围内变化或负载电流在零至80mA范围内变化时，输出电压的变化不超过10mV。⑶ 过流保护临界电流在100mA至300mA范围内。⑷ 在保证性能的前提下，尽量减少功耗。1.2 设计思路
设计一个正负可调稳压电源，首先由直流电源的组成展开思路，设计符合题目要求的0--正负15V可调直流电源，其次选择最具优势的各部分电路，再次将已经选择好的各部分电路组合构成完整的电路图。
1.3 设计方案与比较
1.3.1整流电路的设计方案论证与选择
整流电路是将变压器变换后的交流电压变为单向的脉动直流电压。在此有两种设计方案：方案一是采用单相全波整流电路。方案二是采用单相桥式全波整流电路。然而，在负载得到相同的直流电压的情况下，桥式整流电路的整流二极管所承受的反向电压只有全波整流电路的一半，同时桥式整流电路提高了变压器的效率。作品中采用了方案二。
1.3.2滤波电路的设计方案论证与选择
滤波电路是整流出的脉动直流进行平滑处理，使之成为一个含纹波成分很小的直流电压。在此有两种方案选择：方案一是电感滤波。方案二是电容滤波。电感线圈体积大、成本高，电容滤波在小电流时滤波效果较好。作品中采用方案二。
1.3.3稳压电路的设计方案论证与选择
稳压电路是将滤波输出的直流电压进行调节，以保持输出电压的基本稳定。在此有两种方案选择：方案一是晶体管稳压电路。方案二是利用集成稳压器组成稳压电路。集成稳压器体积小、可靠性高、使用简单安全。作品中采用方案二。
1.3.4调节输出电压大小的电路设计方案论证与选择
调节输出电压大小有两种选择方案：方案一是直接用两个滑动变阻器组成分压式电路。方案二是采用一个滑动变阻器两个集成运放组成反相放大器。方案二调节方便，同时保证正负两输出端的电压平衡。作品中采用方案二。
1.2 系统组成
整流电路
滤波电路
保护电路
稳压电路
限流电路
输入端
输出端
从0起调的跟踪式稳压电源，由于采用LM317和LM337三端可调集成稳压器，故内部有限流、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“同步”调节，具有线路简单、调节方便、性能优良、成本低廉等特点。
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2 单元电路设计部分
2.1 原理图
正负15V可调稳压直流电源原理图
2.2 工作原理
整机电路如图所示。电源输入部分为常见的变压器降压与桥式整流，加大电容滤波，获得上下对称的±22V直流电压。其中还派生出另两组±6.8V辅助电压，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。
2.2.1 正输出电路
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的调节端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Vo=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
也可得出稳压器IC1的输出电压
+Vo＝5mA×R3＋10mA×PR1-1.2V
2.2.2 负输出电路
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-Vo=-R10／R9×（+Vo）
因R9=R10
所以-Vo＝＋Vo，即负输出电压跟踪正输出电压
2.2.3 保护电路
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的调节端均不允许流入反相电流。
2 系统测试
2.1 测试仪器与设备
毫伏表、电压表
2.2 测试指标
2.2.1 电压测量
3 误差分析
4 总结
由设计思路到原理图，由原理图到PCB板子，再到焊接，只要整个流程无误，该装置装配好就可进行调试，若电压上限值不准确，可在RP1上并联一只33k左右电阻，以校正15V为止。为了提高装配精度，设计印制板时应注意以下三点：⑴左边为输入，右边为输出；⑵ 地线的走线尽量面积大一些，电源三限引出线也应相对粗一点；⑶ 基准源10mA走线与正输出、负输出大电流线不应共用一根多股线。使用时，面板上应加装一个电压表，以指示电压读数，仔细地旋转RP1，即可从0-±15V范围内达到满意效果。
5 参考文献
⑴ 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2004年
⑵ 刘树林.低频电子线路.北京：电子工业出版社，2003
6 附录
