完整版直流稳压电源电路的设计实验报告.docx

1、完整版直流稳压电源电路的设计实验报告直流稳压电源电路的设计实验报告一、实验目的1、 了解直流稳压电源的工作原理。2、 设计直流稳压电路，要求输入电压： 220V市电，50Hz,用单变压器设 计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V+12V连续可调的 直流稳压电源电路，两组输出电流分别 Io 500mA3、 了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。二、实验线路及原理1、实验原理（1）直流稳压电源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的装置, 它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤 波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：

2、图2-1直流稳压电源的原理框图和波形变换其中：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， 变压器 副边与原边的功率比为P2/P仁n式中n是变压器的效率。2） 整流电路：禾用单向导电元件，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。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直 流电压U1。4） 稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电 流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电

3、阻上的压降来达到稳定 输出电压的目的。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。（2）整流电路RL,且方向是一致的。电路的输常采用二极管单相全波整流电路，电路如图 2-2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 出波形如图2-3所示。整流二极管采用1N4007，具有正向导通电压降低，导通电流高，泄露电流 低，过载电流高，成本低等优点，其基本参数如下图所示，有黑色线圈一端表示 负极。07*73Mih.图2-4 1N4007基本参数（3） 滤波电路经过整流

4、后的直流电幅值变化很大，会影响电路的工作性能。可利用电容的 通交流，隔直流”的特性，在电路中并入两个并联电容作为电容滤波器，滤去其 中的交流成分。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并联， 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： Uoi=（1.11.2）U2。直流输出电流：Io1=|2/ （ 1.52） （ U2变压器副边电压的有效值，I2是变压器副边电流 的有效值。）（4） 稳压电路集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端，输出端和公共端，因而称 为三端稳压器。按功能可分为固定式稳压电路和可调式

5、稳压电路；前者的输出电 压不能进行调节，为固定值；后者可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范 围，便于实时控制。本设计实现输出固定+15V输出直流电压时采用集成三端稳压 7815。X78XX 系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为 T0-220。它有一系列的固定电压输出，应用广泛。每种类型由于内部电流的限制以及过热保护和安全工作区的保 护，使它基本不会损坏。7815可输出+15V电压。其参数及引脚如下所示。X731I5电参数【除抒別说明I (bTl討2亍匚Iq=50加吐Vi=23认CU033uF, CwagF持号A劉自m大他Tj-3&C14 415015.6VVa5 伽iA*，(o T5V

6、 to 30V113C0mVTp3&C,Vi=2OV to 2av3150nWiVoTj=2!?C.lo=5attiAlc 1 5AI23C0mvT|=?5Ul2F5mA Io 750mA4150mVId5 2emA靜态电滾变化罕AIQlo=SrnA lo 1.13A01.5mAVi=ig/to,3(J5VORmA少gT1mVFGVNM(JH7to10(km,Ta=25go2RHt-120Hz.Viie 5Vto 20 170dBVo10=1 0A,Tj=25*C2VftcU lkH219mnIscVi=35V,Ta=25250mA好值电血1 Ipk1)=右92 2A图2-5 7815参数TO

7、-220匸输入；2喪拒;3：输出图2-6 7815引脚图7815标准应用如下图所示:LM317。本设计实现输出+1.2V+12V可调电压时采用可调式三端稳压器（简称调整端）。调 其典型值为1.25V。 LM317可调式三端稳压依靠LM317可调式三端稳压器在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安 的电流，有三个引出端，分别为输入端、输出端和电压调整端 整端是基准电压电路的公共端，外接电阻来调节输出电压的，为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的LM317电阻，同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。引脚图如下图所示。管卿；勺调肖2.Vout3V（n图2-8 LM

8、317引脚图LM317标准应用如下图所示。电路中的 R1、R2组成可调输出的电阻网络。为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定 R1为120-240欧姆。通过R1泻放的电流为510mA。 -1加緡，喝tl源,J；我养A 乂旳唳时C“建4叭IT!、6时仏F丄何m哎仪,-坨迥帧 jr.Vj=1.25V（1+ 令+如理冋为 ig 扭刖 r J i 100屮 aA I （Ji i/ji图4-1直流稳压电源仿真图1、固定+15V输出直流稳压电源仿真图中上部分为固定+15V输出直流稳压电源。输入为220V, 50Hz市电, 经变压器降压为AC24V，如下图所示。TRAN-2P2S图4-2

9、220V市电降压为24V变压器参数设置如下图所示。Stcondjip tribclmcerM止加 jJC 口usfng aJ-nr110HdcAI _JiTRg 陀HidcAlP”ii 呵夕詁dhtImcT?而|hh Ipi-|Hidt A( 可Piirrwry D匚-4ihtviSBCandaiyUL 电饥怡rttB.Al Id PiMJCllici.册 tQEjnjy長iMi乩 U 1 IL图4-3变压器参数设置降压后24V电压经过桥式整流后变为直流电压，如下图所示图4-4桥式整流最后经过滤波电容C1、C2、C3和稳压器7815输出15V的直流电压，如下 图所示：7315 =: EX -V

10、I VOOU -riTiiF -图4-5输出15V直流电压使用示波器观测整体波形，A观测220V市电（黄色）,B观测降压后的波 形（蓝色），C观测整流后的波形（红色）,D观测输出的直流电压（绿色），女口lea下图所示。Digitdl Oscilloscope图4-6整体波形观测2、+1.2V+12V连续可调的直流稳压电源仿真图中下半部分为+1.2V+12V连续可调的直流稳压电源。采用 LM317可调稳压器，D5、D6起保护稳压器的作用。图4-7可调电阻短路时，输出直流电压当可调电阻的86%接入电路时，输出电压为12.1V，如下图所示:五、实验设备实验时所用的仪器设备如下表所示。 表5-1实验设

11、备序号设备数量1变压器（二次侧 2*15V）12假负载（050 Q /2A的可调电阻 RW和防止调 节不慎而限流保护的电阻 R）13数子万用表24镊子15剪刀16导线若干7洞洞板18电烙铁19焊锡丝若干10一字起1六、元器件清单表6-1元器件清单序号兀器件数量1二端稳压器781512三端稳压器LM31713整流桥141000uF电容150.33UF电容3610uF电容17散热片282k可调电阻19120欧电阻110大电流三针接线座子2七、实验数据及分析1、仿真数据记录分析（1） +15V固定直流稳压电源电路可实现输出+15V固定电压的功能。（2） +1.2V+12V连续可调的直流稳压电源电路数

12、据记录表7-1仿真数据记录序号滑动变阻器阻值（k）理论计算值（V）仿真数据（V）101.251.2620.355.0330.57.57.5540.71010.150.861212.1分析仿真数据与理论数据误差极小，可以验证仿真结果的正确性。2、实验数据记录及分析（1） +15V固定直流稳压电源电路空载时输出电压为15.190V。接可调负载，输出电流为0.5A时，输出电压为14.952V。（2） +1.2V+12V连续可调的直流稳压电源电路空载时输出电压最小为1.233V，输出电压可达到12V。 接可调负载输出12V电压，当输出电流为0.499A时，测得实际输出电压为11.866V。输出1.2V电压，当输出电流为0.587A时，测得实际输出电压为1.225V。