雙路輸出直流穩(wěn)壓電源

模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（14）系（部）：電子與通信工程系 專業(yè)：電子信息工程 指導(dǎo)教師:課題名稱雙路輸出直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、 設(shè)計(jì)一個(gè)雙路輸出的集成穩(wěn)壓電源，其中一路為固定輸出5V、1A；另一路為可調(diào)輸出9?15V、1A；2、 輸出紋波電壓小于5mV,穩(wěn)壓系數(shù)小于0.5%，輸出內(nèi)阻小于0.15Q設(shè)計(jì)工作量1、 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)；2、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真；3、 在Multisim或同類型電路設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行仿真并進(jìn)行演示；4、 提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說明書，包括設(shè)計(jì)原理、仿真分析、調(diào)試過程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期（或時(shí)間量）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料第二天設(shè)計(jì)方案論證第三天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第四天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第五天編寫設(shè)計(jì)說明書指導(dǎo)老師意見年月日教研室意見年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 3\o"CurrentDocument"系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)要求及目的 3\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)器材 3\o"CurrentDocument"電路的工作原理 3\o"CurrentDocument"電源變壓電路 4\o"CurrentDocument"整流濾波電路 4\o"CurrentDocument"穩(wěn)壓電路 6\o"CurrentDocument"穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測(cè)試方法 7\o"CurrentDocument"最大輸出電流 7\o"CurrentDocument"輸出電壓 7\o"CurrentDocument"紋波電壓 7\o"CurrentDocument"穩(wěn)壓系數(shù) 8\o"CurrentDocument"運(yùn)行結(jié)果圖示分析 8六.參考文獻(xiàn) 13主編：謝自美.電子線路設(shè)計(jì)第三版.華中科技大學(xué)出版社 13主編：康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）.高等教育出版社 13引言穩(wěn)壓電源能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求及目的設(shè)計(jì)一個(gè)雙路輸出的集成穩(wěn)壓電源，其中一路為固定輸出5V、1A；另一路為可調(diào)輸出9?15V、1A；輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于0.5%，輸出內(nèi)阻小于0.15Q實(shí)驗(yàn)器材器件名稱型號(hào)數(shù)量電源220v，50Hz1變壓器10:11橋式整流器3N2471電容4700uF2電容0.1uF2電容10uF1電阻250歐姆1電阻1500歐姆1變阻器1.2K歐姆1穩(wěn)壓器LM317,LM7805各1萬用表1導(dǎo)線若干電路的工作原理直流穩(wěn)壓電源組成：?jiǎn)蜗蚪涣麟娏鹘?jīng)電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，轉(zhuǎn)換成了正穩(wěn)定的直流電壓。因此，本次課程設(shè)計(jì)中，電源電路主要由降壓部分，整流部分，濾波部分和穩(wěn)壓部分組成。

電源變壓器的作用是將220V電源的交流電壓轉(zhuǎn)換成電路所需要的電壓，稱為降壓部分，經(jīng)過降壓的交流電通過整流電路被轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓。在經(jīng)過濾波電路后，脈動(dòng)直流電壓被濾除波紋，變成波紋小的直流電壓。穩(wěn)壓電路的作用就是將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓Uo.本次為雙端輸出直流穩(wěn)壓電源，故可在濾波部分引出兩條線路，一條為9~15v可調(diào)直流穩(wěn)壓輸出，另一條輸出為+5v。電路原理圖* 01caU1LM31?M1M4USD22MOi2oaa* 01caU1LM31?M1M4USD22MOi2oaaU2LMTaOBKCI,ini； ?31 C61叩士圖1電源變壓電路電源變壓器的作用是將電源220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓，故在此選用10:1的電源變壓器，將電壓降為22v的低壓交流電。整流濾波電路整流電路的工作原理如下：e2為正半周時(shí)，對(duì)D1、D3和方向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對(duì)D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz、D3通電回路，在Rfz，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)D1、D3加反向電壓，D1、D3截

止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz、D4通電回路，同樣在Rfz上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。圖2整流二極管D1?D4組成單相橋式整流電路，將交流電壓2.V變成脈動(dòng)的直流電壓，再經(jīng)濾波電容C濾除紋波，輸出直流電壓Vi。Vi與交流電壓V2的有效值V2的關(guān)系為：Vi=(1.1?1.2)V2每只整流二極管承受的最大反向電壓：Vrm=1.414V2濾波部分主要由幾個(gè)電容并聯(lián)組成，本次實(shí)驗(yàn)采用了2個(gè)4700uF的大電容和0.1uF的小電容，大電容的作用是過濾低頻的交流電，小電容是為了過濾高頻的交流電，經(jīng)過濾波部分后的交流電信號(hào)如圖：V1V1圖4穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用為穩(wěn)定電壓，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求雙端輸出直流電壓，一端為可調(diào)9v到15v的可調(diào)直流電壓，另一端輸出為穩(wěn)定的+5v電壓。因此，我將穩(wěn)壓部分為兩個(gè)部分，如圖1所示第一部分為可調(diào)直流電壓，而可調(diào)穩(wěn)壓器有LM317和LM337兩種，LM317輸出為正電壓，而LM337輸出為負(fù)電壓，故本次設(shè)計(jì)選用LM317為負(fù)電壓，故本次設(shè)計(jì)選用LM317作為第一部分的穩(wěn)壓器。電路連接如圖所示:圖5圖5中，穩(wěn)壓器LM317輸出端連接一250歐姆的電阻R4，再串聯(lián)一個(gè)電阻R5和一個(gè)1200歐姆的變阻器。左邊并上一個(gè)10uF的電容目的是形成濾波電路，減小輸出的波紋電壓，由于要求為9到15v

可調(diào)，又有輸出電壓可調(diào)，又有輸出電壓V0=1.25（1+R總/R4）R4為250歐姆，R總為R5與變阻器阻值之和。由此可計(jì)算出R5選用1530歐姆的電阻，可變電阻最大阻值為1200歐姆，當(dāng)可變電阻最大時(shí)，輸出為9v，當(dāng)可變電阻為0時(shí)，輸出為最大15v，由此實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的可調(diào)性。第二部分為輸出穩(wěn)定+5v電壓，此處選用型號(hào)LM7805的穩(wěn)壓器。電路連接較之第一部分更為簡(jiǎn)單，第二部分可從第一部分輸入端連出，第二部分電路如圖6所示 U2 LIA7805KCLIME-?LIME-?VREGCOHR25flCOHR25flC7:：1：0pE±::::±。?1代::圖中并聯(lián)上兩個(gè)電容以穩(wěn)定波紋電壓，電容分別選用了10uF和0.1uF，并上一個(gè)5歐姆的負(fù)載，Uo=+5V。穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)及測(cè)試方法最大輸出電流穩(wěn)壓電源正常工作時(shí)能輸出的最大電流，用lomax表示，一般情況下，Io<Iomax。穩(wěn)壓電路內(nèi)部應(yīng)有保護(hù)電路，以防止Io>Iomax時(shí)損壞穩(wěn)壓器。輸出電壓穩(wěn)壓電源的輸出電壓，用V。表示。輸出端接負(fù)載R，輸入端接220V的交流電，數(shù)字電壓表的測(cè)量值為Vo；使日逐漸減小，知道Vo的只下降5%，此時(shí)流經(jīng)負(fù)載R的電流幾位Iomax。紋波電壓疊加在輸出電壓Vo上的交流分量，一般為mV級(jí)的?？蓪⑵浞糯蠛螅檬静ㄆ饔^測(cè)其峰-峰Vopp;也可以用交流電壓表測(cè)量其有效值Vo，由于紋波電壓不是正弦波，所以用有效值測(cè)量存在一定誤差。穩(wěn)壓系數(shù)在負(fù)載電流Io、環(huán)境溫度T不變的情況下，輸入電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化，即穩(wěn)壓系數(shù)Vo/VoS= Io=常數(shù)Vi/Vi『常數(shù)測(cè)試過程：先調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加10%，即Vi=242V，測(cè)量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vol；在調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓減少10%,即Vi=198V，測(cè)量這時(shí)的輸出電壓Vo2再測(cè)Vi=220V時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vo,則穩(wěn)壓系數(shù)220 Vo1-Vo2S= 242-198 Vo運(yùn)行結(jié)果圖示分析1.220V電壓經(jīng)過變壓器后降壓，其電壓波形如圖7Oscflloseepe-XSCI2,電壓經(jīng)過橋式整流器后，未濾波時(shí)的電壓波形如圖8：OsciIloscope-XSC1圖83.經(jīng)過濾波電路后的電壓波形如圖9所示，O-^erilo&ctJpe-XSC"1□1.333-msB51,3*9-3-me0.000STime*□1.333-msB51,3*9-3-me0.000STime*Channe-I_A

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圖11分析紋波就是一個(gè)直流電壓中的交流成分。直流電壓本來應(yīng)該是一個(gè)固定的值，但是很多時(shí)候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不徹底，就會(huì)有剩余的交流成分，即使采用電池供電也會(huì)因負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生波紋。事實(shí)上，即便是最好的基準(zhǔn)電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的。紋波的害處：1、 容易在用設(shè)備中產(chǎn)生不期望的諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生較多的危害;2、 降低了電源的效率；3、 較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電設(shè)備;4、 會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；5、 會(huì)帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。結(jié)束語經(jīng)過了幾天的努力終于完成了本次的課程設(shè)計(jì)，由于是第一次作課程設(shè)計(jì)，如果沒有老師的指導(dǎo)和查閱了大量相關(guān)資料，根本無法完成這次的課程設(shè)計(jì)，在此，我想向各位老師表示感謝。通過這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，認(rèn)識(shí)到了自己的許多不足和缺點(diǎn)。