关于直流稳压电源的实验报告

班级：20120712学号：2012072222  姓名：蒋杨茜   指导教师：黄文华

实验目的：

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力，掌握MULTISIM软件的使用。

2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

 

实验原理：

直流稳压电源原理

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1。

图1

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。

图2

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，稳压电路可选集成三端稳压器电路，如图3。

图3

实验设备：Multisim软件

实验方法与步骤：

1．电路图设计

（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。

（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。

（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。

（4）总电路图：连接各模块电路。

2．电路安装、调试

（1）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。

（2）重点测试稳压电路的稳压系数。

（3）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

实验测量与记录：

（1）滑动变阻器最小值时，输出的电压最小为3.1v

 

(2)随着滑动电阻器阻值的增大，输出电压增大；当滑动变阻器阻止最大时输出电压如图为12.031v

实验结果预测及分析：

实验结论：

 

第二篇：可调直流稳压电源实验报告

仲恺农业工程学院实验报告纸

  自动化   （院、系）  自动化   专业  112    班   组   电力电子技术课

学号 21     姓名       易伟雄    实验日期   2013.11.26   教师评定          

实验三   可调直流稳压电源的设计

一．实验目的

1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。

2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。

3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

二．实验内容

2.1理论分析

    小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。

       

    +       电  源    +        整 流   +       滤 波  +       稳 压   +

    u₁                u₂                          u₃                      u_I                        U₀

    _       变压器    _        电 路   _       电 路   _       电 路   _

（a）稳压电源的组成框图

 u₁                 u₂               u₃                          u_I                     U₀ 

                                                                                                   

  0             t    0             t   0             t  0           t  0        t

 

（b）整流与稳压过程

图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程

    1．电源变压器               

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u₁变换为整流电路所需要的交流电压u₂。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：

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              （院、系）         专业         班   组             课

学号      姓名                 实验日期                 教师评定          

    表1  小型变压器的效率

因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。

2．整流和滤波电路

在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u₂变换成脉动的直流电压u₃。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u₃中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U_I。U_I与交流电压u₂的有效值U₂的关系为：

                            

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

                                  

流过每只二极管的平均电流为：

                              

其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：

其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。

    3．稳压电路

由于输入电压u₁发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U_I会随着变化。因此，为了维持输出电压U_I稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器，在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为U_o=1.2 ~ 37V，最大输出电流I_omax =1.5A。

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2.2．仿真设计：

根据电路图操作以下两个步骤：

1）根据电路用万用表测出稳压电源的输出电压U_o、最大输出电流I_omax

2）根据稳压器的输入电压，确定电源变压器副边电压的有效值；根据稳压电源的最大输出电流I_0max，确定流过电源变压器副边的电流和电源变压器副边的功率P₂；根据P₂，从表1查出变压器的效率η。

2.3仿真结果

1. 选择电源变压器

由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值，输入电压与输出电压差的最大值，故CW317的输入电压范围为：

   

     即    

             

        ， 取

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变压器副边电流： ，取，因此，变压器副边输出功率： ，由表知变压器的效率

 2．稳压系数的测量

    在时，测出稳压电源的输出电压U_o。然后调节变压器使输入电压，测出稳压电源对应的输出电压U_o1 ；再调节自耦变压器使输入电压，测出稳压电源的输出电压U_o2。则稳压系数为：

=0.0287

3．纹波因数的测量

 用交流毫伏表测出稳压电源输出电压交流分量的有效值，用万用表（或数字万用表）

的直流电压档测量稳压电源输出电压的直流分量。则纹波因数为：

=0.0034

三、实验小结与改进

在这次电路设计过程中，我了解了稳压直流电源的组成部分和各部分的具体的作用，并且通过钻研和实际的调试、测试，掌握了各级输出级的电压值的具体测量方法和误差分析。学会了通过各部分电路各个元件之间的关系来确定具体的电路和元件的实际参数。通过对电路的理论分析从而在一定程度上大致分析所得的试验结果进行分析和确定正确与否，也通过实际的操作和对各元件的实际参数与理论值之间的差别了解了各影响因素对电路和试验结果的影响。

虽然在这次的实验设计和参数的确定以及试验结果的测试的过程当中也遇到了一些困难和迷惑，但是通过查阅相关的资料和书籍，并且跟同学互相探讨和研究，基本上解决了所遇到的问题。然而由于对专业知识具备的不足，在设计的时间上由于与复习考试的时间有些冲突，所以在设计电路过程中难免会存在一定的差错，而且由于自己目前对很多电子器件的实际性能和型号的了解不多，会在选择器件的时候选不到最适合的器件使电路工作在最佳状态，所以实验结果可能与理论值相差较大，但是经过调试已尽量使实验结果与理论值间的差值减小到最小，从而达到了设计的基本要求。