线性稳压电源设计报告.docx

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线性稳压电源设计报告

'

电子技术课程设计报告

设计课题：

姓名：

&

学号：

指导老师：

专业：

自动化

校对：

审核：

设计时间：

2010年7月12日-7月23日

，

【

一、设计任务

要求：

设计并制作一个可调线性稳压电源。

指标：

①可调范围～18V

②最大输出电流Io≦1.5A

③电压调整率Su≦5%

④电流调整率Si≦5%

.

二、初步设计

~

功能块

降压→整流AC/DC→滤波→稳压→附加电路

电路图

方案一：

1、整流电路

:

采用全波整流，设导线3，4间电压为U2，电容C4两端电压为Uc，则×U2=Uc。

Uc=18+（2～3）V，取Uc=21V。

2、滤波电路

采用电解电容C4进行滤波。

R×C4=（3～5）×T/2

等效电阻R=Uc/IN

IN=1.5A

、

R=14Ω

所以，C4的范围为：

～

取C4=。

C1=（～）×C4，所以取C1=330μF

3、稳压电路

采用三端稳压器LM7805和运算放大器LM741，其中运算放大器LM741构成电压跟随器。

由两者的性质，得三端稳压器的输出端与运放的同相端之间的电压恒为5V。

这样通过调节R1，R4，R3的值，利用分压原理，就能输出需要的稳定的可调的电压。

当Uo=时，（R1+R4）/R3=5/

}

当Uo=18V时，R1/（R4+R3）=5/13

取R4=1KΩ，得R1=714Ω，R2=857Ω。

取R1=715Ω，R2=866Ω。

4、各项指标的仿真测试结果

（1）改变滑动变阻器的阻值，得到电压调节范围：

～

（2）电压调整率Su

）

表1滑动变阻器滑到0%时的电压调整率

电源电压（V）

输出电压Uo（V）

电压调整率（%）

Ui

220

{

Ui+10%Ui

242

%

Ui-10%Ui

198

—

%

表2滑动变阻器滑到50%时的电压调整率

电源电压（V）

输出电压Uo（V）

电压调整率（%）

、

Ui

220

Ui+10%Ui

242

%

）

Ui-10%Ui

198

%

表3滑动变阻器滑到100%时的电压调整率

\

电源电压（V）

输出电压Uo（V）

电压调整率（%）

Ui

220

Ui+10%Ui

|

242

%

Ui-10%Ui

198

%

<

（3）电流调整率

表4滑动变阻器分别在0%，50%，100%时的电流调整率

电源电压（V）

输出电压（负载）（V）

输出电压（空载）（V）

电流调整率（%）

220

.

%

220

%

220

）

%

（4）效率

测试条件：

滑动变阻器滑到0%,负载为15Ω

Ui=

#

Ii=517mA

Uo=V

Io=502mA

效率=34%

测试条件：

滑动变阻器滑到50%,负载为15Ω

Ui=21V

Ii=728mA

[

Uo=V

Io=708mA

效率=49%

测试条件：

滑动变阻器滑到100%,负载为1KΩ

Ui=

Ii=1.22A

Uo=

#

Io=1.20A

效率=%

方案二：

利用集成片LM317

根据设计指标要求，该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。

①变压器：

变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。

②整流电路：

整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向脉动直流。

{

③滤波电路：

滤波电路的作用是平波，将脉动直流变换成比较平滑的直流。

④稳压电路：

滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。

电路图

—

经过改动的部分仿真电路图：

电压调节范围：

～

—

：

$

三、最终设计

电路图

1、整流电路

、

采用全波整流，用四个整流二极管1N4007组成。

设导线2、3间电压为U2，电容C1两端电压为V1，则×V1=Uc。

Uc=18+（2～3）V

V1约为18V交流电压源。

（实验时，用变压器直接接220V交流电压。

）

2、滤波电路

采用电解电容C1进行滤波。

取C1=。

：

C3=（～）×C1，所以取C1=220μF

3、稳压电路

采用三端稳压器LM7805和电压跟随器μA741。

利用两者的性质，使得三端稳压器的输出端与运放的同相端之间的电压恒为5V。

又因为运放接地，运放反相输入端达不到0V，大约为2V。

又利用分压原理，使得R1=，R2=5V。

4、附加电路

红色放光二极管，作为电路指示灯。

有输出（工作时）时，发光。

】

四、测试方案

a）电压调节范围：

用万用表分别测试空载和带负载时的电压调节范围。

）

空载时：

~

负载时：

~RL=15Ω

b）电压调整率

电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度。

改变电源电压，使其增加或减少10%，测量输出电压的改变量。

电压改变量与未改变时电压值的比值，就是电压调整率。

Su=∆U0/U0

$

实际实验中，没有自耦调压器，故无法测量。

c）电流调整率（负载调整率）

电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。

它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力。

分别测量输出端空载和带负载时的输出电压，其差值与空载时的输出电压的比值，就是电流调整率。

Si=（Uo－UoL）/Uo

!

Uo为空载时的输出电压；UoL为带负载时的输出电压。

分别在输出电压最大，最小和15V时测量。

数据记录于表4-1

表4-1不同输出电压下的电流调整率

电源电压（V）

输出电压（空载）（V）

输出电压（负载）（V）

电流调整率（%）

'

220

%

220

%

、

220

%

d）效率η

输出功率与输入功率之比，称为效率。

η=Po/Pi=（Uo*Io）/（Ui*Ii）=Uo/Ui（Io=Ii）

分别在输出电压最大，最小和15V时进行测量。

数据记录于表4-2中。

表4-2不同输出电压下的效率

输入电压Ui（V）

输出电压Uo（V）

效率（%）

%

%

%

测量时，带负载RL=15Ω。

e）功率因数

在输入端接一1Ω取样电阻，用示波器分别测量电阻两端和输入两端的波形。

其相位差为功率因数角。

仿真电路：

仿真结果：

实际测量结果：

结果：

φ=（3/20）*360cosφ=

五、小结