直流稳压电源的设计实习报告1

直流稳压电源的设计

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西安科技大学

直流稳压电源实习报告

班级： .

2010年1月

直流稳压电源的设计

直流稳压电源的设计

2 摘要 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。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在6-13V可调。

关键词：直流；稳压；变压

1． 系统设计思路

1.1模拟电源的设计

1.1.1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。

1.1.2设计思路

（1）由输出电压Uo、电流Io确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件；

（2）由稳压电路所要求的直流输入电压Ui、直流电流Ii确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容，并确定变压器的副边电压ui的有效值、电流ii的有效值及变压器功率η；

（3）由电路的最大功耗及工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。

1.1.3实验原理和典型电路

（1）直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成，如图1所示。其中电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui。变压器副边与原边的功率比为：

21PP

式中 η为变压器的效率；P2为副边功率；P1为原边功率。

图1 直流稳压电源基本组成框图

整流滤波电路中的整流电路将交流电压ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流直流稳压电源的设计

3 滤波电路，如图2所示。

（a）全波整流滤波电路 （b）桥式整流滤波电路 （c）倍压整流滤波电路

图2 几种常见的整流滤波电路

各滤波电容C满足：

1(3~5)2LTRC

式中 T为输入交流信号周期；RL1为整流滤波电路的等效负载电阻。

分集成稳压器都具有输出电压稳定的功能。集成稳压器本身不能产生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。电源的工作方式有线性和开关两种，集成稳压器也一样有线性集成稳压器和开关集成稳压器。一般来说，线性集成稳压器的功耗较大，变换效率只有40%左右，不适用于大功率电源，而小功率电源采用线性稳压器较好。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。

固定三端集成稳压器分正压和负压两个系列，两系列除输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点相同。三端稳压器的三端是输入端子UI、输入出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图3所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，Uo－COM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压UI或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定。

图3 三端稳压器的内部等效电路

正压系列以78XX系列为代表，输出电压有5、6、8、10、12、15、18、20、24V等品种，输出电压精度基本上为4%。该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以直流稳压电源的设计

4 防过载损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78XX系列又分三个子系列：78XX、78MXX和78LXX，其差别只在输出电流和外形，78XX输出电流为1A，78MXX输出电流为0.5A，78LXX输出电流为0.1A。负压系列以79XX为代表。78XX系列、79XX系列典型电路如图4所示，封装形式如图5所示，主要参数如表3所示。

（a）正电压输出 （b）负电压输出

（c）正、负电压输出

图 4 固定三端稳压器的典型应用

（a）TO3封装 （b）TO220封装 （c）TO92封装

图5 三端固定式集成稳压器的封装形式

（2）直流稳压电源典型电路设计指导

图6为集成稳压电源LM7805的典型电路。其主要器件有变压器T、整流二极管、滤波电容、集成稳压器。

图6 集成稳压电源的典型电路

1.1.4 直流稳压电源实验电路设计

（1）、实验电路设计要求

性能指标要求：VO=+5V

技术指标要求：纹波电压：≤5mV 直流稳压电源的设计

5 电压调整率：Ku≤3%

电流调整率：Ki≤1%

（2）、实验电路参数计算

①确定稳压电路的最低输入直流电压Uimin

Uimin≈[Uomax+(Ui-U0)min]/0.9

代入各指标,计算得:

Uimin≥(5+3)/0.9=8.89V

取值为9 V.

②确定电源变压器副边电压、电流及功率

Ui≥Uomax/1.1. I1≥Iimax

所以我们取I1为1.5A.

UI≥5/1.1=4.6V 变压器副边功率P2≥7W

变压器的效率q=0.7，则原边功率P1≥10 W.由上分析,可选购副边电压为9 V,输出1.5A,功率12W的变压器.

③选整流二极管及滤波电容

整流二极管1N4007通用参数：

电流参数：IO=1A/IFSM=30A/IR=10μA

电压参数：URRM=URWM=UR=1000V/URSM=1200V/UF=1.1V/UR(RMS)=700V

功 率：PD=3W

滤波电容计算：C≈(3～5)T×Iimax/2U1min 电解电容作滤波电容。

（3）、实验电路设计

图 8 直流稳压电路

如图8所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器T，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1、C4，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器。 直流稳压电源的设计

6 1.1.5 直流稳压电源的实验注意事项

（1）、切忌带电接线或带电拆线。

（2）、在观测波形时，必须将示波器与实验板电路共“地” （黑夹子接“地” ）。当观察信号，既有交流分量，又有直流分量时， “Y 轴输入耦合”应放在“DC”挡上，并调整好显示屏上Y 轴零点。

（3）、正确选择仪表及其量程。特别注意区分电路哪些是交流分量，哪些是直流分量，以便正确选用电表。

参考文献 [1] /view/716359.htm?fr=ala0_1_1

[2]刘树林，程红丽.低频电子线路[M].北京市百万庄大街22号.

机械机械工业出版社.2008年5月.

设计心得体会

在电子电路和电气设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，直流电源可分为两大类，一类是化学电源，如各种各样的干电池、蓄电池、充电电池等电源；其优点是体积小、重量轻、携带方便等，缺点是成本高，易污染。另一类是稳压电源，它是把交流电网220V的电压降为所需要的数值，然后通过整流、滤波和稳压电路，得到稳定的直流电压，这是现实生活中应用比较广泛的一类。

直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。重点难点并不是电源的制作，而是电路波形变化的原理以及各节点电压伏值的求解。

通过此次实习，我受益匪浅。首先感到理论与实际的结合远远不够，本次设计过程中通过亲身实践学习，结合已经学过的电路，对直流稳压电源有了进一步的了解。

在操作过程中对元器件感到陌生，通过老师的讲解逐一讲解都已经能够掌握其名称及功能，并且将陌生的“电桥”“二极管”“滤波电路”“整流电路”等名词通过借阅书籍变成知识储存了下来，特别是电路波形的变化，由AC到DC,整流电路功劳不小，又通过滤波实现滤掉交流成分，最后由稳压器维持输出直流电压的基本稳定；另外，由于刚刚转专业，去年的实习没有赶上，对于电烙铁焊接并不了解，通过请教班里的同学逐渐掌握了技巧:先给元件焊接部分和线路板渡锡，把元件插入电路板，一手握烙铁一手拿锡丝，用电烙铁加热被焊处，加锡适量，待锡融化为水，离开电烙铁；在焊接过程中元器件的摆放需要设计，通过查找资料并且和同学探讨，进一步了解到元器件摆放的技巧。所有元器件中，稳压器LM7805是最陌生的一个，它是一种稳压器，可以稳定电压，保护电器。检测电路后，测得5.03v，仍有误差，原因很多，包括接触不良，温度过高或过低等。在查找资料的过程中，我也学会了识别电阻色环

在本次实习中，关键是让我们发现了在平时学习中遗漏的很多东西，及锻炼了各学科间灵活运用的能力。

附录一 直流稳压电源的设计

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图6 集成稳压电源的典型电路

附录二 元器件清单

器件名称 型号 数量（只）

变压器 220V to 9V 12 W 1

稳压器 LM7805 1

整流二极管 1N4007

4

发光二极管 1

电解电容 470μF 1

电阻 1

附录三 仪器设备清单

仪器名称 型号 备注

万用表

电烙铁工具