模电实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》课程实验报告集成直流稳压电源的设计专业：自动113学号：1104010318姓名：孟建瑶集成直流稳压电源的设计2集成直流稳压电源的设计一、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SU≤5×10-3。4.选作：加输出限流保护电路。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：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Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。0tU整流电路0tU0tUUiUo滤波电路稳压电路电源变压器～0tU直流稳压电源的原理框图和波形变换集成直流稳压电源的设计32.整流电路：整流电路将交流电压Ui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U1。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RL-C=(3~5)T/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。集成直流稳压电源的设计44.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）。四、元件选择与参数计算1、整流电路参数输出电压平均值：2202)(09.022)(sin221UUwttdUUAV输出电流平均值：LLAVAVRURUI2)(0)(09.0平均整流电流：LLAVAVAVDRURUII2)(0)(0)(45.022最大反向电压：22UURMCiCo-+UI-+UoW79××312集成直流稳压电源的设计5整流二极管的选择（考虑电网10%波动）：2221.11.145.0UURUIRLF2、滤波电路参数二极管导通角θ：滤波电容的选择：2)(02.1,2)5~3(UUTCRAVL一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于2256.121.1UU。3、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2~3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T/2集成直流稳压电源的设计6六、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220V+10%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常数LRIIUUUUUS//00七、仿真报告集成直流稳压电源的设计7整流电路输出集成直流稳压电源的设计8滤波电路输出集成直流稳压电源的设计9集成直流稳压电源的设计10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际对比图：集成直流稳压电源的设计11八、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。以实验中所用到的W117为例，工作电压稳定在1.25V左右。当稳压器的电压输出1,25V时，示波器上会出现一条直线，达到了我们预期的目标-----直流电压。但是想要输出1,25V是要有前提的，输入电压是要有一个范围的：输入电压要在5V以上。并且我还学会了仿真软件的使用，可以在电脑上学到自己想要的东西，并且检测自己的电路到底出现了什么问题。在实验中需要极大的耐心，开始接触的时候，两节课就连了一个整流电路，还因为实验箱的问题没有出来太理想的波形。从自己设计电路到在实验箱上实现并到老师最后验收，整整花了一个礼拜，在临近的期末考，又要复习，又要做课设，还真是有些忙。不过从中学到了很多，还学到了如何在紧张的时间里安排做很多事情。