新直流稳压电源设计实验报告.docx

集成直流稳压电源设计实验报告 姓 名：徐海峰班 级：通信工程15-1班学 号：2015211573同组者：蒲玉倩指导老师：孙锐 许良凤一、设计题目 ： 集成直流稳压电源设计 二、设计指标及要求输出电压Vo=+3+9V，最大输出电流，纹波电压 ， 稳压系数V。三、原理分析与设计步骤1.直流稳压电路结构选择直流稳压电源的基本结构如图1.1所示，分为四个基本环节，即电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。据此确定欲设计的电路结构如图1.2所示（具体阻容参数已经标出）。图1.1图1.22.交流变压器 将220V交流电压降低至一定幅度以使后级稳压电路正常工作。3.整流电路将交流电压转换成脉动直流电压，分为半波整流、全波整流和桥式整流。本实验采用二极管桥式整流电路，电路结构如图3.1所示。图3.1整流原理如下：输出电压平均值输出电流平均值二极管电流平均值二极管电流有效值变压器副边电流有效值二极管最大反向电压 4.滤波电路本实验采用电容滤波电路。电容滤波电路充电时间常数（为二极管正向导通电阻）很小而放电时间常数较大，充电快而放电慢，达到滤波效果。该电路有如下特点：1）输出电压平均值与时间常数有关。越大，电容放电越慢，输出电压平均值越大。纯电阻负载时，一般取（T为交流电源电压周期）；非纯电阻负载时，一般取5.集成稳压电路 5.1集成稳压器件LM317 LM317是一款可调节三端稳压器，在输出电压范围为1.25V到25V时能够提供最大1.5A的电流,它只需要两个外部电阻来设置输出电压。 管脚排列见图5.1.1。管脚 1.调整端Adjust2.输出端Vout3.输入端Vin 图5.1.1 图5.1.25.2 LM317典型接法LM317的典型接法如图5.1.2所示。工作时，LM317建立并保持输出端与调节端之间1.25V的标称参考电压（Vref），该标称电压经过电阻R1转换成编程电流（Iprog），经由R2流到大地。输出电压为： 其中为调整端电流，不大于。调节电位器R2，便可以实现输出电压可调的目的。D为保护二极管，用以防止C2向调整端放电；为输入旁路电容，用以减小稳压器对输入电源阻抗的敏感性；作为调整端的旁路电容，用以提高纹波抑制比，防止输出电压增大时纹波被同步放大。6.参数计算与器件选择6.1 电路参数计算图6.11）稳压器件选择LM3172）输出滤波电容作用是使输出电压波形更平滑，减少负载对电源的影响。由于LM317稳压电路中已经采用调整端旁路电容抑制输出纹波，相当于输出滤波电容。3）稳压器前小滤波电容C2根据LM317技术手册，选取稳压器前端小滤波电容。由于电解电容高频特性差，C3使用无极性小容量电容。4）滤波电容C1滤波负载不是纯电阻时，一般有 取时，计算得，结合实际情况，取。5）二极管与变压器根据技术手册，为使稳压器空载时能正常工作，R1中的电流应取，则，选取。由得，根据实际情况选取满量程为的电位器。根据以上计算，选取相应型号的二极管和变压器。至此电路参数已完全确定。6.2元器件清单实验所用元器件种类数目及测量仪器清单如表6.2所示。表6.2项目型号数目二极管5电位器量程1电阻1电容10.1uF、10uF1电容22200uF2滑动变阻器1面包板1示波器1万用表充当电压表、电流表2四、实验步骤与测试结果1.电路搭接与仪器调试 依据原理图在面包板上搭接实验电路，确认连接无误后接通电源测试。2.性能参数测试2.1稳压系数的测量 参数说明：稳压系数也叫电压调整率，是指环境温度和负载不变得情况下，输入电压变化引起输出电压变化的程度，定义为输出电压的相对变化与输入电压的相对变化的比值，即 测量步骤：使输出电流保持在额定值，保持负载不变，改变输入电压，用万用表直流电压档测输出电压。由于实验室220V电压无法改变，我们通过直流源改变输入集成稳压器件LM317的输入电压。测量结果：输入电压/V输出电压/V205.04185.04165.04稳压系数（注：由于万用表的量程有限，测量的输出电压没有变化，总的来说符合要求。）2.3纹波电压的测量 参数说明：尽管经过了整流和滤波，也不可能将输出电压中的交流成分完全滤除，因此输出电压仍存在较小的波动，即纹波。纹波越小，表明稳压电源的性能越好，输出电压品质越好。测量步骤：使电路工作在额定电流下，用示波器观察输出电压，并使用交流耦合档观察纹波电压，用Measure档测量其峰峰值，做记录。测量结果：2.4输出电压Vo可调范围，最大输出电流的测量输出端接负载RL，输入端接220V的交流电压。调节RP1，输出电压Vo随之变化，说明稳压电路正常工作。调节电位器RP1，当阻值输出电压3V，当阻值，输出电压达到9V，符合要求。使RL逐渐减小，直到Vo的值下降5%，此时流经负载RL的电流即为。2.5测量结果分析 从以上参数的测量结果来看，直流稳压源稳压系数较小，说明输入变化对输出电压的影响较小。这项指标的意义在于，即使稳压源所处的环境温度等因素发生剧烈变化而导致输入电压大幅变化，也能保证输出电压变化控制在一定的较小的范围内。相对于+3V+9V的直流输出，0.32mV峰峰值的纹波几乎可以忽略。通过改变电位器的阻值改变了输出电压，实现了输出电压可调，并且调节范围符合要求。综上，本次实验所设计的直流稳压源基本满足设计要求。五、实验小结及心得体会 通过本次实验，我对直流稳压电源的工作原理有了更深刻的认识，对整流环节、电容滤波环节、集成三端稳压器典型电路等有了一定的把握。同时，在实验过程中，我们遇到了不懂的问题，通过查阅课本、请教老师和组员之间的相互讨论，最终弄明白了原理，解决了问题，理论应用到实践的能力得到提升。例如，LM317的引脚接反，二极管1N41448选错等导致我们得不到可调节的稳压电源。由于是设