直流稳压电源实验报告(终)(完整资料).doc

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南昌大学实验报告

学生姓名：王晟尧学号：6102215054 专业班级：通信152班

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：

直流稳压电源设计

一、设计任务

设计一直流稳压电源并进行仿真。

二、设计要求

基本性能指标：

(A1)输出直流电压＋5V，负载电流200mA。

(B1) +3V~ +9V，连续可调；(B2) I Omax=200mA；(B3) 稳压系数S r≤5×10-3；(B4) △U O≤5mV。

扩展性能指标：扩展直流稳压电源的输出电流使10mA≤I O≤1.5A。

三、设计方案

直流稳压电源设计框图和直流稳压电源基本电路分别如图1和图2所示：

图1 直流稳压电源框图

图2 直流稳压电源基本电路

主要原理是：

电源变压器将交流电网220V 的电压降压为所需的交流电压，然后通过整流电路将交流电压变成单极性电压，再通过滤波电路加以滤除，得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

一般情况下，选用降压的电源变压器。

整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路和全波整流电路，一般情况下多用桥式整流电路，桥式整流输出脉动电压平均值为：

22220

1

1

0902O o U u t d t td t U |()|sin .π

π

ωωωπ

π

π

=

=

=

≈⎰

⎰

通过每只二极管的平均电流为：

2

0452O O L L

U U I R R .=

≈ 每只二极管承受的最大反向电压为：

2RM U =

滤波电路亦可分为电容滤波、电感滤波、Π型滤波等多种滤

波电路，而在小功率电源电路设计中多用电容滤波电路。当在接上滤波电容后，U O 会明显增大，其大小与时间常数R L C 有关，通常情况下，R L C ＝(3~5)T/2（T 为电网电压周期）。

稳压电路有二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路等，可根据具体要求选择合适的电路形式（具体原理可查阅相关资料）。

稳压电源的性能指标：

最大输出电流I Omax ：电源的输出电压U O 应不随负载电流I OL

而变化，随着负载R L 阻值的减少，I OL 增大，U O 减小，当U O 的值下降5%时，此时流经负载的电流定义为I Omax （记下I Omax 后迅速增大R L ，以减小稳压电源的功耗）。

输出电压：指稳压电源的输出电压，也是稳压器的输出电压。当输入电压为额定值时，可直接用电压表测量。

纹波电压：指叠加在输出电压U O 上的交流分量。可用示波器观测其峰-峰值或者有效值。

稳压系数：指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即

O I O I r T O I U U S U U /|∆∆===

常数

常数

输出电阻：稳压电路输入电压一定时，输出电压变化量△U O

与输出电流变化量△I O 之比，即

O

O

o I U R ∆∆=

(U I 为常数) 四、电路仿真与分析

1.电路图：

滤波电容C 可有纹波电压ΔVopp 和稳压系数Sv 来确定。已知：Vo=9V,V1=12V ，S r ≤5×10-3，△U O ≤5mV ，则由

O I O I r T O I U U S U U /|∆∆===

常数

常数可得稳压器的输入电压变化量V

opp S V V V V 01

1∆=∆，

而

滤波电容由1

max V t

I C O ∆=

即可得到C=1500F μ，则实际选取电容C 为

1500F μ。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。 因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器，可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为3V~9V ，最大输出电流 为1.5A 。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ， 一般使用精密电位器，与其并联的电容器C 可进一步减小输出电压的纹波。

查手册选整流二极管IN4001

，其参数为：反向击穿电压

UBR=50V>17V 最大整流电流IF=1A>0.4A。负载采用滑动变阻器方便观察。

2.测试参数：

要求：

（1）I

=200mA：

Omax

（2）输出直流电压＋5V，负载电流200mA

（3）+3V~ +9V，连续可调：

（4）稳压系数Sv

测试过程是：先调节自耦变压器是输入电压增加10%，即V1=242V ，测量这是对应的输出电压Vo1；再调节自耦变压器是输入电压减少10%，即V1=198V ，测量这是对应的输出电压Vo2；然后测出V1=220V 是对应的输出电压Vo 。最后稳压系数即为O

O O I I O O v V V V V V V V S 2

1198242220

//-⨯-=∆∆=

由仿真实验测量可知Vo2=5.177V ，Vo=5.174V ，Vo1=5.173V 最后有上式即可求出：O I O I r T O I

U U S U U /|∆∆===常数

常数=3.8×10-3≤5×10-3 （5）纹波电压：

五、实验总结

通过这次课程设计，使我更加扎实掌握了有关电子技术方面的知识，他不仅给了我很多专业知识和专业技能上的提升，同时设计让我感触很深。但对于拓展性能指标实在难以调整，通过这次课程设计让我更清楚了解自己在这方面还是有很多欠缺，还是要更加注重电路参数的设计与思考。