直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計實驗報告

1、安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院實驗報告1. 實驗名稱：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計2. 實驗?zāi)康?1) 了解整流、濾波及穩(wěn)壓電源的功能，加深對直流穩(wěn)壓電源原理的理解。(2) 掌握直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)及測試方法。(3) 掌握三端集成穩(wěn)壓電源的基本應(yīng)用電路。3. 實驗預(yù)習(xí)要求(1) :(2) 了解直流電源的組成部分及工作原理及參數(shù)計算(3) 預(yù)習(xí)穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)4. 實驗原理電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機 外，大多數(shù)是采用把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整 流、濾波和穩(wěn)壓電路4部分組成，其原理框圖如圖所示：50Hz圖2-14-

2、1直流穩(wěn)壓電源框圖直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路4個部分組成，其原理框圖如圖2-14-1所示。電網(wǎng)供給的交流電壓m(220V , 50Hz)經(jīng)電源變壓器得到符合電路需要的交 流電壓"，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓，再用濾波器濾去 其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓Q。但這樣的直流輸出電壓還會隨交流電網(wǎng)電 壓的波動或負(fù)載的變動而變化，在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保 證輸出的直流電壓更加穩(wěn)定。穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)及測試方法為：(1) 穩(wěn)壓電路技術(shù)指標(biāo)：穩(wěn)壓電路技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓

3、、輸 出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓得穩(wěn)定程度。 包括穩(wěn)壓系數(shù)(電壓調(diào)整率)、輸出電阻(電流調(diào)整率)及紋波電壓等。(2) 穩(wěn)壓系數(shù)S：負(fù)載電流厶和環(huán)境溫度保持不變時，電源電壓/的相對變化與由它所引起的仏的相對變化的比值，即S壬竺% / 5式中：仏是額定輸出電壓，/為輸入電壓(220V)。 當(dāng)61在10%內(nèi)變化時(242- 198)U Uo(3) 輸出電阻(也稱內(nèi)阻)門：電源電壓和環(huán)境溫度保持不變時，由于負(fù)載電流厶變化所引起的仏變化的比值，即:At/o(5)紋波電壓穩(wěn)壓電源輸出直流電壓及上所疊加的交流分量。通常在人最大時,仏也是最大。該值可用晶體管亳伏表測量，

4、也可用示波器測得。但由于紋波電壓已不 是正弦波，毫伏表的讀數(shù)不能代表紋波的有效值。實際應(yīng)用中，常用示波器測量紋波的 峰峰值弘“，以便對不同的穩(wěn)壓電源進行比較。(6)穩(wěn)壓電源的測試方法：在測量穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)時，一定要接入額定負(fù)荷測試，否 則由于空載和帶負(fù)載時的輸出特性差別很大，會產(chǎn)生誤差。測量直流電壓的地線不得和 交流電壓的接地線連接在一起，這一點與Multisim2001仿真工具不同。整流濾波及串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖2-14-2。a）輸出正電壓穩(wěn)壓電路ic）正負(fù)輸出電壓穩(wěn)壓電路圖2-11-2固定集成穩(wěn)壓器電路 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器正壓系列：W317系列穩(wěn)壓器能在輸出電壓為、37V的范圍連續(xù)可調(diào)外

5、接元件只需 一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)也有過流、過熱和安全工作保護。最大輸出電流 為。典型電路如圖2-14-3所示，其中電阻水與電位器金組成電壓輸出調(diào)節(jié)器，輸出電 壓仏的表達式為從1.2彳1 +罟）式中，用一般取值為（120'240）輸出端的調(diào)整壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓（典型值為），所以流經(jīng)電阻用的瀉放電流為510mA。負(fù)壓系列：W337系列，與W317系列相比，除了輸出電壓極性.引腳定義不同外， 其它特點都相同。圖2-14-3輸出可調(diào)集成穩(wěn)壓電路 集成穩(wěn)壓器的電流擴展當(dāng)所需的電流大于集成穩(wěn)壓器的額定輸出電流，輸出性能指標(biāo)要求不高時，可釆用 圖2-14-4所示的電流擴展電路（若穩(wěn)

6、壓指標(biāo)較高時可采用附圖12連接方式）。其中 是功率管，擴展輸出電流由VT】提供。因為二極管的弘弘（三極管），故輸 出電壓是穩(wěn)定的，而輸出電流可由下列公式?jīng)Q定：其中，I°x為W78xx的輸出電流，為功率三極管的電流放大倍數(shù)。由上式可知，只要選取適當(dāng)?shù)碾娮鑳|就可以獲得比集成穩(wěn)壓器額定輸出電流大得多的所需輸出電流。圖2-14-4集成稔壓器輸出電流的擴展電路 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，自擬實驗電路。4.實驗內(nèi)容及步驟(1) 參考上述電路圖設(shè)計直流穩(wěn)壓電源。主要技術(shù)指標(biāo)要求如下：(a) 輸入交流電壓220V, 50Hz；(b) 輸出直流電壓312V；(c) .(d) 轍出直流電流0500mA；(e) 電壓

7、調(diào)整率小于10mV ；(f) 內(nèi)阻小于；(g) 紋波電壓峰值小于5訶。(2) 選擇元件。(3) 利用Multisim2001進行電路設(shè)計并仿真，仿真結(jié)果滿足要求后，用器件在實驗箱上 搭接電路，并測試主要性能指標(biāo)是否滿足要求。若不滿足要求重新修改并測試。5. 實驗報告要求(1)簡述電路設(shè)計過程。畫出設(shè)計電路。直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路4個部分組成。 電網(wǎng)供給的交流電壓經(jīng)電源變壓器得到符合電路需要的交流電壓，然 后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓，再用濾 波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓。u陰7血eEovUr電路圖如上圖所示，整流為橋式整流電路；

8、濾波用470的電容進行濾波；穩(wěn)壓電路由LM324及有關(guān)元件構(gòu)成。(2)列表記錄橋式整流、電容濾波、穩(wěn)壓輸出電路各環(huán)節(jié)的輸出電壓、紋波電壓及波形, 整理被測數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進行全面分析。根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)，計算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和輸出電阻憶，并進行分析。1、橋式整流Vpp二，f二2、電容濾波VPP二，f=3、穩(wěn)壓輸出VPP二，f二4、列表如下Vo變化范圍VI紋波電壓范圍RoQ5、S二/8*二(3)畫出所觀察波形，標(biāo)明數(shù)值。用坐標(biāo)紙繪出U°=Wl)曲線。Uo6. 實驗思考題(1) 調(diào)整管可能損壞的原因有哪些1、額定電流小于輸出電流，負(fù)載開路時調(diào)整管因為電流過大 而損壞。2、分流不均集中流于某一管。(2) VD2穩(wěn)壓值的大小與輸出電壓有何關(guān)系穩(wěn)壓二極管VD1串接在78XX穩(wěn)壓器2腳與地之間，可 使輸出電壓得到一定的提高，輸出電壓為78XX穩(wěn)壓器輸出電 壓與穩(wěn)壓二極管VC1穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護二極管，一 旦輸出電壓低于