直流稳压电源实验报告解析

《模拟电子技术》课程设计报告设计题目：串联式稳压电源设计

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设计时间：2012.12.25—2012.1.10

摘要

直流稳压电源一般由变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市交流电压220V变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电变成稳定的直流电，并实现电压在6—12V可调。

关键词：稳压变压整流

一、实验目的

（1）掌握集成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（3）掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法

（4）进一步培养工艺素质和提高基本技能

二、实验要求

1）用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路

2）要求输出：

输出直流电压Vo＝12V±0.2V

＝0-200mA

输出直流电流I

o

电网电压(220V)波动范围为10%

<＝0.1Ω

输出内阻r

o

输出纹波电压V oac<＝2mV

有过流保护

3)画出电路图，写总结报告《模拟电子技术课程设计》

三、实验原理与方案选择

1、稳压电源的组成原理

直流稳压电源一般有电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和波形变换如下：

（1）电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。（2）整流电路：一般由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。应用最为广泛的是桥式整流电路，4个二极管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。

输出波形：

（3）滤波电路：加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减小直流电中的脉动成分，以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大电容的电容为滤波电容。因为电容的放电时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。

输出波形：

（4）稳压电路：稳定输出电压。稳压电路种类很多，包括稳压管，串联稳压，集成稳压器等。该实验中我们选用的是三端式固定输出稳压器7805，7812

2、方案选择

U o

C2

U i

(a)输出正电压电路 (b)输出负电压电路

W78XX

13

2

+

_

C1

+

_

U o

C2

U i

W79XX

23

1

+

C1

_

_

+

串联型稳压电源有两种方案可供选择：分立元件串联调整稳压电路和集成稳压块稳压电路。

1）分立元件串联型稳压电路

典型的串联型稳压电路见下图2所示。是由调整环节，比较放大环节，基准环节和取样环节所组成的电压负反馈闭环系统。

取样环节：由R1、R2和R P组成的分压电路。它将输出电压U0的变化取回一部分U F（称取样电压）送刀比较放大器的基极。

基准环节：由限流电阻R3和稳压管D Z组成，为比较放大器T2的发射极提供一个稳定的基准电压U Z。

比较放大环节：由T2、R4组成，R4为T2的集电极负载电阻。比较放大器对取样电压U F和基准电压U Z的差值进行放大，去控制T1的基极。

调整环节：由基极偏置电阻R4及调整管组成。实际它是一个射极输出器调整管T1起电压调节作用，其C，E极间的管压降U CE1受比较放大器误差电压的控制，由于起电压调节作用的调整管T1与负载是串联的，故称为串联型稳压电路。

2）集成稳压块稳压电路

集成稳压器多采用串联型稳压电路，组成框图如图3所示。除基本稳压电路外，常接有各种保护电路，当集成稳压器过载时，使其免于损坏。

图3 三端集成稳压器电路框图

由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足本设计指标要求，故本实验采用分立元件串联调整稳压电源。

最终电路图设计

+

+

A C 220V ±10%

D C 5-12V 0-200m A

R L

红

B 1 5W

D1

D2

D3

D4

C1C2

0.01μ

1000μ

/25V

L E D 1

R1

2K

15V

R2R3510Ω

10K R42.7Ω/1W R5R6W12.5K

1.5K

5.6K 1000μ/16V

C3C4

0.01μ

T1

T2

T3

T4T5D1-D4: 1N4001T1-T3,T5: 9013T4: 50V,3A ＋ V O

A

B

A

A

四 、材料清单：

1. 整流二极管 1n4001 4只

2. 电解电容 1000u/25V 2只

3. 三极管 9013 4只

4. 大功率三极管 3A/50V 1只

5. 红色发光二极管 1只

6. 大电阻： 2.7Ω/1W 1只

7. 1/4W 电阻：510Ω，1.5K ，2K ，5.6K ，10K ， 各1只 8. 电位器（可调电阻）：2.5 2只 9. 瓷片电容： 0.01μ 2只 10. 变压器： 15V/220V 5W 1只

11. 80×100mm 2 万能印刷板 1块 12. 导线、焊锡若干

13. 二芯带插头电源线 1根

五、元件参数计算

（1）整流电路参数 输出电压平均值：22

2)(09.022)(sin 221U U wt td U U AV ≈=

=

⎰

π

ωπ

π