直流稳压电源设计实验报告

实训报告

题目名称：直流稳压电源电路

系部：电气与信息工程系

专业班级：机制 14-3 学生姓名：郭欣欣

学号： 2013211171 指导教师：刘岩

完成日期： 2018年1月17日

摘要

随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。

本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件稳压电路将交流电压转化为直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。

随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来

越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳

压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件LM317稳压电路将220V交流电压转化为5V直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。

关键词: 半波整流电容滤波稳压电路稳压系数纹波电压

目录

一、设计要求 (1)

二、原理分析与设计步骤

1.直流稳压电路结构的选择 (1)

2.交流变压器 (2)

3.整流电路 (2)

4.滤波电路 (2)

5.集成稳压电路

5.1集成稳压器件LM317 (3)

5.2 LM317典型接法 (4)

6.参数计算与器件选择 (4)

6.1电路参数计算 (4)

6.2元器件清单 (5)

三、实验步骤与测试结果

1.电路搭接与仪器调试 (6)

2.性能参数测试

2.1稳压系数的测量 (6)

2.2输出电阻的测量 (6)

2.3纹波电压的测

量 (7)

2.4测量结果分析 (7)

四、实验小结 (7)

一、设计要求

如下表所示：

输出电压5V、9V、12V、±5V、±9V、±12V，固定、可调均可

输出电流最大600mA

其他要求依据具体电路参数确定

二、原理分析与设计步骤

2.1直流稳压电路结构选择

直流稳压电源的基本结构如图2-1所示，分为四个基本环节，即电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。据此确定欲设计的电路结构如图2-2所示

图2-1

图2-2

2.1.1交流变压器

将220V交流电压降低至一定幅度以使后级稳压电路正常工作。

2.1.2整流电路

将交流电压转换成脉动直流电压，分为半波整流、全波整流和桥式整流。本实验采用二极管桥式整流电路，电路结构如图2-3所示。

图2-3

整流原理如下：

o

U输出电压平均值

o

I输出电流平均值

D

I二极管电流平均

值

D

I二极管电流有效

值

2

I变压器副边电流

有效值

DRM

U二极管最大反向

2

2

2

1

()

1

2sin()

22

0.9

o

U u d t

U td t

U

U

π

π

ω

π

ωω

π

π

=

=

==

⎰

⎰

2.1.3滤波电路

本实验采用电容滤波电路，如图4.1所示。电容滤波电路充电时间常数d r C τ=（d r 为二极管正向导通电阻）很小而放电时间常数

L R C τ=较大，充电快而放电慢，达到滤波效果。该电路有如下特点：

输出电压平均值o U 与时间常数L R C τ=有关。τ越大，电容放电越慢，输出电压平均值越大。纯电阻负载时，一般取(5~10)L R C T =（T

为交流电源电压周期）；非纯电阻负载时，一般取

图2-4

2.2集成稳压电路

2.2.1 LM317

电压

002/0.9/L L

I U R U R ==001

2

D I I =01.57D D I I =20

21.57D I I =2

2DRM U U =(3~5)2

L T

R C =。

LM317是一款可调节三端稳压器，在输出电压范围为

1.25V 到25V 时能够提供最大 1.5A 的电流,它只需要两个外部电阻来设置输出电压。 管脚排列见图5.1.1。

图2-2-1

图 2-5

2.2.2 LM317典型接法

LM317的典型接法如图2-2-1所示。

工作时，LM317建立并保持输出端与调节端之间1.25V 的标称参考电压（Vref ），该标称电压经过电阻R1转换成编程电流（Iprog ），经由R2流到大地。输出电压为：

管脚 1.调整端Adjust

2.输出端Vout

3.输入端Vin

2

21

(1)out

ref adj R V V I R R =++

其中adj I 为调整端电流，不大于100A μ。调节电位器R2，便可以实现输出电压可调的目的。D 为保护二极管，用以防止C2向调整端放电；10.1C F μ=为输入旁路电容，用以减小稳压器对输入电源阻抗的敏感性；210C F μ=作为调整端的旁路电容，用以提高纹波抑制比，防止输出电压增大时纹波被同步放大。

在保证一定的电源调整率时，要求3.040in out V V V V ≤-≤（见LM317中文技术手册），本实验规定 5.0out V V =，因此有845in V V V ≤≤。选择

8.0in V V =，理由是：由于LM317调整端电流极小，故输入电流约等于

输出电流。负载一定时，其消耗功率保持不变。输入电压越大，输入功率就越大，输出功率不变，就会有更多的功率消耗在LM317内部，器件容易过热烧坏。因此在满足要求的范围内，输入电压越小越好，故取8.0in V V =。