可调直流稳压电源

实验报告

1.     设计任务与要求

（1）   设计任务

设计并制作有一定输出电压调节范围的直流稳压电源。

（2）   基本要求

1)        输出直流电压（）调节范围。（输入电压 ）

2)        纹波小于。

3)        稳压系数。

4)        输出电阻。

5)        输出电流。

6)        具有过电流保护功能，动作电流。

7)        利用通用板制作电路。

8)        给出电路的Multisim 软件仿真。

2.     电路设计过程

图1 实验设计图纸

由题目要求可知Q1两端的电压为在之间，电流最大值为，因此最大的功率为，因此要选用一个大功率的三极管，我们选用功率为的MJE13005，为了保证在时也可以符合要求，在下面计算时，值取10。

Q1两端的电压为，在之间，最大电流为，最大功率为。Q1两端的电压为，最大电流为，最大功率为，因此都选用小功率的9013三极管，在下面计算时，取值为150。

由图可知：

                                            （1）

且：

                                                  （2）

由于实际输入电压存在左右的误差，因此实际的输入电压大约在之间，所以，当，，时，最小，由于，因此可得：

                                      （3）

由（2）式、（3）式可得：

                                           （4）

所以取。

当，，时，、最大，要保证，得：

                                           （5）

                                             （6）

所以此时：

                                            （7）

                                  （8）

                                            （9）

由（2）式、（8）式、（9）式可得到：

                                  （10）

已知，稳压电路的输出电压为：

                                   （11）

其中：

                                             （12）

由（11）式、（12）式可得：

                                   （13）

由（13）式化简可得：

                                                 （14）

由（10）式、（14）计算可得到：

因此最后取：

模拟后，测得，电路总电流在之间，因此可知，总的电路的电阻大概在之间，为了使纹波小于，因此：

为了防止波纹过大，尽量取大的电容大小，最终取。

3.     Multisim 仿真结果

（1）   当时的仿真结果（由于Multisim 中没有9013三极管，因此仿真时用2N3904代替）：

此时，输出的电压值为。

（2）   当时的仿真结果：

此时输出的电压值为。

4.     标有元件值的电路图

5.     系统的性能测试过程

（1）   输出电压范围与输出动作电流的测试

在输出电流为条件下，对输出电压进行测试，此时，过流保护电路不应动作，测此时的输出电压和外接负载电阻的大小。

动作电流测试时，用数字电压表测量的电压值就是，然后慢慢调小外接负载电阻，直到测到的值下降，此时流经的电流就是动作电流。

分别将不接负载下的输出电压调整为，测此时的各组数据。

（2）   稳压系数的测量

在输出电流为条件下，先使输入电压，测量输出电压，然后将电压调整为，测出稳压电源对应的输出电压，然后将电压调整为，测出稳压电源对应的输出电压，则稳压系数为：

                           （15）

在的情况下，分别将不接负载下的输出电压调整为测值计算此时的稳压系数。

（3）   输出电阻的测量

保持稳压电源的输入电压，在不接负载时测出开路电压，此时，然后接上负载，测出输出电压和输出电流（调节成满载的），则输出电阻为：

                                     （16）

分别将不接负载下的输出电压调整为，测此时的各组数据。

（4）   纹波电压的测试

分别将不接负载下的输出电压调整为，接上负载，使得输出电流为满载的，将输出接入示波器，测量其峰峰值，计算。

6.     实验数据的测量与比较

（1）   输出电压范围

在输出电流大约为条件下，，。

（2）   动作电流

表1       输出为时的电流测量

表2       输出为时的电流测量

表3       输出为时的电流测量

（3）   稳压系数

表4       当，时的数据测量

此时：

表5       当，时的数据测量

此时：

表6       当，时的数据测量

此时：

稳压系数均小于0.02，符合要求。

（4）   输出电阻的测量

表7       输出阻值测量记录表

输出阻值均小于，符合要求。

（5）   波纹的测量

表8       波纹的测量记录表

波纹大小均小于，符合要求。

7.     参考文献

【1】模拟电子设计        范立南、恩莉、代红眼、李雪飞       中国水利水电出版社

【2】MJE13005             MOTOROLA             SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA

http://wenku.baidu.com/link?url=HcWcoI4t9NmxJwOwO-d8eqyeD7fmYHkcfMtG1sj0mawYWnhZAtQJTXFfOzDsgHxywFxZzkeKnHzMlJ9uUUd0IFTsptAskZwA_rcG5Lnc0zy

【3】9013中文资料

http://wenku.baidu.com/view/4190a9c158f5f61fb7366685.html

 

第二篇：12V直流稳压电源设计实验报告

目录

一 实验原理与要求... - 3 -

1、电源变压器... - 3 -

2、整流电路... - 3 -

3、滤波电路... - 3 -

4、稳压电路... - 3 -

二 电路设计方案... - 3 -

1.原理电路图: - 3 -

2.参数计算：... - 3 -

3.电路元器件选择：... - 3 -

4.元件清单: - 3 -

三 实验结果与分析... - 3 -

1 输出电压Uo的测量... - 3 -

2 稳压电路主要性能指标的测量... - 3 -

1 稳定系数的测量... - 3 -

2 输出电阻的测量... - 3 -

3 纹波系数的测量... - 3 -

四 实验总结... - 3 -

引言

随着随身电子产品的日益增多，市面上的直流稳压电源也是千变万化，内部构造原理也是不尽相同。直流直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，滤波后再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。通过变压、整流、滤波、稳压过程将220V的交流电，变为稳定的直流电，并实现12V的输出。由于电网的不稳定，存在这一定的波动，对稳压有相对较高的要求。

一 实验原理与要求

基本要求：输出电压及额定输出电流

    Io=0.6A

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路、滤波电路及稳压电路所组成基本框图1如下：

1、电源变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈，变压器的基本原理是电磁感应原理。此实验中其作用是把220V电网电压降至所需电压。

2、整流电路

设计中采用桥式整流电路，桥式整流电路因电源变压器在正负半周内都向负载提供电流，变压器得到了充分利用，效率较高，同时它也具有输出电压相对较大、纹波电压相对较小等优点，故采用其作为整流部分电路。

桥式整流电路及工作示意图如下：

3、滤波电路

为了进一步减小纹波电压，使输出电压的波形变得比较平缓，本次设计采用电容滤波电路，将脉动直流电中的脉动交流成分尽量滤除掉，而只留下直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压，其电路结构图如下图所示：  

                      

4、稳压电路

1、稳压电路的作用

稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联型线性稳压电路和开关型稳压电路等。

其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。目前市场上通用的集成稳压电路已非常普遍。集成稳压电路与分立元件组成的稳压电路相比，具有外接电路简单，使用方便、体积小、工作可靠等优点。常用的集成稳压器有三端固定集成稳压器和三端可调集成稳压器，它们都属于电压串联反馈型。

2、稳压器介绍

三端固定集成稳压器包含78XX和79XX两大系列。78XX系列式三端固定正电压输出稳压器，79XX系列式三端固定负电压输出稳压器。78XX系列和79XX系列其型号后的X X代表输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其额定电流以78或79后面的字母区分，其中L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A。

二 电路设计方案

1.原理电路图:

2.参数计算：

<1>.电压的计算

Ui=△U+Uo, △U为三端稳压器压差，△U≥3V，Uo=12V

由此可取 Ui=18V

U2=Ui/1.2=15V, 故C1俩端最高电压为Uc1max=1.41U2×1.1=23.29V,

C1可稍微取高点，取耐压值25V即可

<2>.电流的计算

     Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=1.57Ido, I2=1.41Id,

     因为Io=0.6A, 则Ido=0.3A, Id=0.471A, I2=0.664A

3.电路元器件选择：

<1>变压器:   

   I2=1.41Id=0.664A,  P2=U2×I2=9.96W,

   取η=0.8，则P1=P2/η=12.45W, 所以选择容量为15W左右的变压器

<2>滤波电容:

   Rl=Ui/Ii  其中Ui为： 180.9V-181.1V

   则输出电阻Rl为：27?-33?, 又有=RlC=(3-5)T/2，T=1/50=0.02,

   即有C: 909μF-1852μF,取1000μF.

<3>泻放电阻：

   R1=Uo/Is=12V/100μA=120k ?

<4>稳压器前后小滤波电容：取值0.1μF.

<5>稳压器件：LM7812.

<6>输出滤波电容: 参考输出电流，取C4=100μF. 耐压值为16.9，取20V

4.元件清单:

变压器      15W              1个

二极管      IN4007           5个

电容        1000uF/25V       1个

电容        100uF/20V        1个

电容        0.1uF            2个

电阻        120k?           1个

三端稳压器  LM7812          1个   

三 实验结果与分析

1 输出电压Uo的测量

保持输出电流Io等于额定电流0.604A的条件下观察和变压器输出电压U2负载两端的输出电压Uo，实验结果如下表格所示：

分析：由上面这个表格可以发现在变压器输入电压在200—250V之间波动时，输出电压Uo只在11.80到11.81之间浮动，这说明设计的12V直流稳压电源的稳定性较好，误差较小，在允许范围之内。

2 稳压电路主要性能指标的测量

1 稳定系数的测量   

由上面的表格可以得到以下关系式：

          稳定系数：  ==6.8710

2 输出电阻的测量

在额定电流条件下，即Io=0.604A时，变压器输入电压为U1=220V,负载电压为Uo=11.80V，

当断开负载时，此时有Io’=0A,保持U1=220V不变，则U2也应该保持不变测得负载电压为Uo’=11.90V,则可以得到以下关系式：

        输出电阻：  ==0.149 ?

3 纹波系数的测量

把负载输出电压接到示波器上，观察示波器上的输出波形来确定此稳压电源的纹波系数：

       纹波系数  Vpp=2mV1.5=3mV

四 实验总结

通过此次课程设计，更加扎实的掌握了有关模拟电子电路技术方面的知识，主要是直流稳压电源的原理与设计。在设计直流稳压电源的过程中，了解了直流稳压电源的基本组成，学会了如何去计算电路中各个元件的参数来选取电路元件。在实验过程中，能够更熟练的去调试电路，查找存在问题并改正，并测得所需要的参数，此实验中主要是测量直流稳压电源的主要性能指标。