模电试验直流稳压电源设计

北京工商大学 课程设计 模拟电子技术课程实验报告模拟电子技术课程实验报告 集成直流稳压电源的设计集成直流稳压电源的设计 专专业自动业自动 113113 学学号号 集成直流稳压电源的设计 集成直流稳压电源的设计集成直流稳压电源的设计 一、实验目的一、实验目的 1.掌握集成直流稳压电源的实验方法。 2.掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的 方法。 3.掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法。 4.为下一个综合实验语音放大电路提供电源。 二、设计要求及技术指标二、设计要求及技术指标 1.设计一个双路直流稳压电源。 2.输出电压 Uo 12V ， 最大输出电流 Iomax 1A 。 3.输出纹波电压 ΔUop-p ≤ 5mV , 稳压系数 S U≤ 510-3 。 4.选作加输出限流保护电路。 三、实验原理与分析三、实验原理与分析 直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源一般由电源变压器 T、整流滤波电路及稳压电路所组成。 基本框图如下。各部分作用 U Ui i ～～ 电源电源 变压器变压器 整流整流 电路电路 滤波滤波 电路电路 稳压稳压 电路电路 U Uo o U U 0 0 t t U U 0 0 t t U U 0 0 t t U U 0 0 t t 直流稳压电源的原理框图和波形变换直流稳压电源的原理框图和波形变换 1. 电源变压器T的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流 电压 U i。变压器副边与原边的功率比为 P2/P1n，式中 n 是变压器的效率。 2 集成直流稳压电源的设计 2. 整流电路整流电路将交流电压 U i 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤 除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压 U 1。常用的整流滤波电路有全 波整流滤波、桥式整流滤波等。 3. 滤波电路 各滤波电路 C 满足 R L-C35T/2，式中 T 为输入交流信号周期，RL 为整流滤波 电路的等效负载电阻。 3 集成直流稳压电源的设计 4.稳压电路 常用的稳压电路有两种形式一是稳压管稳压电路，二是串联型稳压电路。 二者的工作原理有所不同。 稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压 稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电 阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。它一般适用于负载电流变化较小的场 合。串联型稳压电路是利用电压串联负反馈的原理来调节输出电压的。集成稳压 电源事实上是串联稳压电源的集成化。实验中为简化电路，我们选择集成稳压器 （三端稳压器） 作为电路的稳压部分。 集成稳压器的 W7800 系列输出正电压 5V、 6V、9V、12V、15V、18V、24V，输出电流为 1.5A（W7800） 、0.5A （W78M00） 、 0.1A（W78L00） ；W7900 系列输出负电压-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V、 -24V，输出电流为 1.5A（W7900） 、0.5A （W79M00） 、0.1A（W79L00） 。 UI 3 - W79 1 2 CoUo Ci - 四、元件选择与参数计算四、元件选择与参数计算 1 1、整流电路参数、整流电路参数 输出电压平均值U 0AV  1 2   0 2U 2 sintdwt  2 2U 2   0.9U 2 输出电流平均值I 0AV  U 0AV R L   0.9U 2 R L  0.45 U 2 R L 平均整流电流I DAV  I 0AV 2 U 0AV 2R L 最大反向电压U RM 2U 2 4 集成直流稳压电源的设计 1.1U 2 I  0.45  整流二极管的选择（考虑电网10波动）  F R L  U1.1 2U 2  R 2 2、滤波电路参数、滤波电路参数 二极管导通角θ 滤波电容的选择R LC  3 5 T/2T/2 T ,U 0AV 1.2U 2 2 一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于1.1 2U 2 1.56U 2 。 3 3、实际计算过程、实际计算过程 （1）要使 W317 正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于 5V 的压降，因 此 W317 输入端直流电压必须保证在 5V 以上。 （2）整流桥考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流时工作电流的 23 倍。 （3）滤波电路考虑到对纹波电压要求比较高，所以选择了 10uF、 至此，所有元件的参数都已确定。 五、整体电路五、整体电路 5 集成直流稳压电源的设计 六、参数性能指标及测试六、参数性能指标及测试 1、测量稳压电源输出的稳压值及稳压范围 首先使调压器的输出为 0V，通过示波器或万用表观测稳压电路的输出，然 后调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压逐渐增加，当稳压电路输出的 直流电压值不再随着调压器输出电压的增加而改变时， 此时电路输出的直流电压 值即为稳压电源的稳压值。 使稳压器输出在稳压值上的输入电压范围为稳压电路的稳压范围。 2、测量稳压电源的稳压系数 SU 稳压系数定义为当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对 变化量之比。稳压系数反映电网电压波动时对稳压电路的影响，越小越好。 调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压分别为 220V10和 220V-10 ，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数 SU S U  七、仿真报告七、仿真报告 U 0 /U 0 U I /U I RL常数 6 集成直流稳压电源的设计 整流电路输出整流电路输出 7 集成直流稳压电源的设计 滤波电路输出滤波电路输出 8 集成直流稳压电源的设计 9 集成直流稳压电源的设计 稳压电路输出稳压电路输出 可以看到输入的正弦信号经过整流、滤波、稳压后最终得到我们所需要的直 流电压 实实际际对对比比图图 10 集成直流稳压电源的设计 八、设计过程的体会八、设计过程的体会 在这次课程设计过程对教材的第十章有了更加深入的了解和认识， 对我 的动手能力也有了进一步的提高。开始我们组在一个试验箱上做，用示波器测就 好多毛刺，干扰特别大，整流之后的图形更是没法看， 在实验室这种良好的环境 下，出来的波形这么差劲，老师解释说实验板下线圈的缠绕方式就会影响正弦波 的波形，所以我们之后就换了一个试验箱。在整流过程中，连接二极管之后直接 接示波器没有出现波形，但接一个负载波形就出来了，老师解释是因为必须构成 一个回路。电路一步一步的接， 连上示波器看一下是否出现自己预期的波形。当 电路连完之后，滑动滑动变阻器， 可以在某一段出现自己预期的一条直线，但是 把滑动变阻器在自己的量程内滑动一圈，会发现有一段失真特别严重。开始只是 看着电路图把电路接了一遍，对每一个元器件没有太多的了解，尤其是对三端稳 压器没有一点概念，只是单纯的把它接到电路里，它有什么性能完全不了解。 老 师过来给我讲解了一下。所谓稳压器就是想达到不管输入端的电压怎么变，输出 端的电压稳定在一个值上。 以实验