线性稳压电源设计报告

电子技术课程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 李强 专业 自动化 校对 审核 设计时间 2010 年 7 月 12 日 7 月 23 日 一 一 设计任务设计任务 要求 设计并制作一个可调线性稳压电源 指标 可调范围 7 5V 18V 最大输出电流 Io 1 5A 电压调整率 Su 5 电流调整率 Si 5 二 二 初步设计初步设计 功能块 降压降压 整流整流 AC DCAC DC 滤波滤波 稳压稳压 附加电路附加电路 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 1 2 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 14 所以 C4 的范围为 2 14mF 3 57mF 取 C4 3 3mF C1 0 1 0 25 C4 所以取 C1 330 F 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 7 5V 时 R1 R4 R3 5 2 5 当 Uo 18V 时 R1 R4 R3 5 13 取 R4 1K 得 R1 714 R2 857 取 R1 715 R2 866 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 7 536V 18 1V 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 Ui2207 533 Ui 10 Ui2427 5270 08 Ui 10 Ui1987 5280 07 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 Ui22010 628 Ui 10 Ui24210 6260 02 Ui 10 Ui19810 6250 03 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 Ui22018 056 Ui 10 Ui24218 0540 011 Ui 10 Ui19818 0540 011 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 2207 5247 5330 12 22010 61410 6280 13 22018 02918 0560 15 4 效率 测试条件 滑动变阻器滑到 0 负载为 15 Ui 21 5V Ii 517 mA Uo 7 53 V Io 502 mA 效率 34 测试条件 滑动变阻器滑到 50 负载为 15 Ui 21 V Ii 728mA Uo 10 6 V Io 708 mA 效率 49 测试条件 滑动变阻器滑到 100 负载为 1K Ui 19 786V Ii 1 22A Uo 18 017V Io 1 20A 效率 89 6 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 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 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 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 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 7 472V 19 731V 三 三 最终设计最终设计 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 1 2 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 2 2mF C3 0 1 0 25 C1 所以取 C1 220 F 3 稳压电路 采用三端稳压器 LM7805 和电压跟随器 A741 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 1 5V 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 四 测试方案测试方案 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 7 26V 19 068V 负载时 6 902V 16 902V RL 15 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 2207 266 9023 8 22015 00914 5153 3 22019 06816 90211 4 d 效率 输出功率与输入功率之比 称为效率 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 22 936 99330 5