直流稳压电源的设计96424

1、实验九直流稳压电源的设计技术指标,如图1整流滤波稳压电源+uu1变压器电路电路u1ii00+u()电源9作用足将來自电网的220v交流电压u变换为整流电路所需要的交流电压u2o电源变斥器的潺为：一. 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。二. 预习要求1. 根据直流稳压电源的技术指标要求，按照教材中介绍的方法，设计 要求的稳压电源。根据设计与计算的结果，写出设计报告。2. 制定岀实验方案，选择实验用的仪器设备， 三实验原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个 所示。(b)整流与稳压过程!压电源的组成框图及整

2、流稳压过程p, 耳=亠p其中：鬥是变压器副边的功率，片是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1小型变压器的效率副边功率尸2<10410 30e430sova80 200e4效率770.60.7().80.85因此，当算出了副边功率p?后，就可以根据上表算出原边功率片。2.整流和滤波电路在稳压电源屮一般用四个二极管纽成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2 变换成脉动的直流电压lb。滤波电路一般山电容组成，其作用是把脉动直流电压w中的人 部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压u|。u|与交流电压u2的有效值u2的关系为:u =(1ip)/rm也路输出的肓流电压ui会

3、随心=42u流过每只二极管的平均电流为:在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为:jr 二 0.45匕 d 2 rrc二其中：r为整流滤波电路的负载电阻，它为电容c提供/ 满足：其中：t = 20ms是50hz交流电压的周期。3. 稳压电路由于输入电压u,发生波动、顶载和温度发生着变化。因此，为了维持输出电压d稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是 当外界因素(电网电压、负载(环境温度)发生变化时，能使输出肓流电压不受影响，而维 持稳定的输出。稳压电路般采用集成稳压器和些外围元件所组成。采用集成稳压器设计 的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压

4、电源屮，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压 类型可分为固定式和对调增此外乂叮分为正电压输岀或负电压输出两种类型。(1) '固定电压输出稳压器常见的冇cw78xx (lm78xx )系列三端固定式正电压输出集成稳压器；cw79xx (lm79xx)系列一端固足式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出 和接血三个接地端子:世呼中最后两位数字表示输岀电压的稳定值，有5v、6v、9v、15v、 18v和24v。稳压器使川时，要求输入电压ui与输出电压u。的电压差uiu。22v。稳压 器的静态电 io=8mao当u。=518v时，u】的最大值uiniax=35v；当u°=

5、1824v时， uj的最大值uhna二40v。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路见附录图a所示。(2) nj'调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，冇输出正电压的cw317 系列(lm317)三端稳压器；有输出负电压的cw337系列(lm337)三端稳压器。在可调 式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的町 调范围为u°=l237v,最大输出电流i0niax = 1.5ao输入电压与输出电压差的允许范围为： uiu°=340v。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路见附录图bo三. 稳压电源的设

6、计方法:稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压u。、输出电流i。、输出纹波电压auoh 等性能指标要求，正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件 的性能参数，从而合理的选择这些器件。稳压电源的设计可以分为以下三个步骤：1）根据稳压电源的输出电压u。、最大输出电流iax，确定稳压器的型号及电路形式。2）根据稳压器的输入电压确定电源变压器副边电压u2的有效值u2；根据稳压电源的最人输出电流iomax，确定流过电源变压器副边的电流【2和电源变压器副边的功率卩2； 根据p2,从表1杏出变压器的效率从而确定电源变压器原边的功率p。然示根据所确 定的参数，选择电源变压器。3）确定

7、整流二极管的止向平均电流id、整流二极管的最大反向匕=+3v +w,800ma,的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管 设计举例：设计一个直流稳压电源，性能指标要求为:设计步骤：1）选择集成稳压器，确定电路形式纹波电压的有效值at/. <5mv,稳压系数1 <3xl0-33d4+cd31.5a。所确定的稳压电源电路；d6cw317rid5couo集成稳压器选用cw317,其输出电压范围为;=1.237v ,最人输出电流/.max为u 220v o-图2输出电压可调的稳压电源图 2 中,取 ci = 0.01|if, c2=10pf, co= lpf, r| = 200q

8、, rw=2kq,二极管用 in4001在图2电路中，&和心组成输出电压调节电跖 输出电压 严1.25（1 +心/即,& 取 120 2400,流过&的电流为 5 10ma。取&“4oq,则由 =1.25（1+ /?“./&）,可求得：心斷=2100,心唤=9300,故取心，为2£0的精密线绕电位器。2）选择电源变压器由于cw317的输入电压与输出电压差的最小值（uf-uo.n=，输入电压与输出电压差的最人值（/z -t/jniax =40v ,故cw317的输入电压范围为：匕喻 +（s -匕）叭uomm + （/ - f/jmax即 9v +

9、 3v <(/, < 3v + 40v12v <u, <43vu 12变压器副边电流:z2> z.max = 0.8a ,取z2 = 1a ,因此，变压器副边输出功率：p2 > i2u由于变压器的效率7 = 0.7,所以变压;地，选用功率为20w的变压器。3）选用整流二极管和滤波电容由于：urm > v2(/2 =v2x12 = 17v ,.,为留有余rm选用in400e根据u和公式所以，滤波电容:in4001的反向击穿电压/加5wv,sv =3xlo"3_ at/0 /可/页i .lj tomax cc = =at/, ut可求得:50v

10、,额定工作电流=1a> /ft_ ,故整流二极管二常数常数么 0.005x1* 2.2vuosv 9x3x10-3omax0.8x-x-= 0.003636f = 3636uf2.2电容的耐压要人于41u2 =v2x12 = 17v,故滤波电容c取容量为4700“f ,耐压为25v的电解电容。四. 稳压电源的安装与调试按图3所示安装集成稳压电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压uf <12v,调节rw，若 输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性示，按图4所示先在变压器 的副边接上额定电流为1a的保险丝，然后安装整

11、流滤波电路。安装吋要注意，二极管和电解电容uicw3171+clrirwc产o.lyf, c2=10pf, c0=l|if)ou1 220v五.稳压电源各项性能指1.输出电压与最大输出电流的测i 测试电路如图5所示。般情况下，稳床器正常工作时，其输出 电流/。要小于最夫输出电* lax, 取/°=0.5a,可算出rl=18q,工作时上消耗的功率为：巴=(/丿，=9xo.5 = 4.5w白耦变斥器被测a r*x1稳压uo 电压表电路i。电流表rl故7?厶取额定功率为5w,阻值为18q的电位器。图5稳斥电源性能指标的测试电路的极性不要接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，

12、通电后，用示波器或万用表 图3稳压电路 检杏整流示输出电压ui的极性，若ui的极性为负，(其中：d5> d&为in4001型二极管, 则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路， 就会损坏集成稳压器。因此确定ui的 极性为正后，断开电源，按图2所示 将整流滤波电路与稳压电路连接起來。然后接通电源，调节rw的值，若输出 电压满足设计指标，说明稳压电源中各 级电路都能正常工作，此时就可以进行 各项指标的测试。测试时，先使心=180,交流输入电压为220v,用数字电压表测量的电压值就是u。然后慢慢调小心，直到u。的值下降5%,此时流经心的电流就是/omax,记下打唤后, 要马上调大/?

13、厶的值，以减小稳压器的功耗。2. 稳压系数的测量按图5所示连接电路，在t/, = 220v吋，测出稳压电源的输出电压u。然后调节自耦变圧器使输入电压t/, = 242v，测出稳压电源对应的输出电压u“ :再调节白耦变压器使输入电压u. =1987, »；1|稳压电源的输出电压u°2。则稳压系数为:220 %-%242-198按图5所示连接电路，保持稳压电源的输入里压s220v , 1ol时测出开路电压u°1，此时iol=0,然后接上负载rl，测出输出电压u°2和输岀电流1。2，则输出电阻 为：r 二 u 讥-u°2_5-%4. 纹波电压的测试用

14、示波器观察5的峰峰值，（此时y通道输入冒駅用交流耦合ac ）,测m a uop.p 的值（约儿 mv）o5. 纹波因数的测量用交流亳伏表测出建£电源输出电压交流分量的有效值，用万用表（或数了万用表） 的直流电压档心稳压电源输出电压的直流分量。则纹波因数为：输岀电压交流分量的有效值输出电压的直流分量1. 设计邛输出电压连续可调的稳压电源，性能指标为:(1 )输出电压uo= ( + 3 +12v );最大输出电流amax = 100ma（2）负载电流/0 = soma(3) 纹波电压 uop_p < 5mv(4) 稳压系数5v 55x1072. 按照教材屮所介绍的方法，设计满足以上

15、性能指标的稳压电源，计算出稳压电源屮各元件的参数，安装和调试电路。3. 在保证电路正常工作后,测出稳压电源的性能参数%«、/。唤、sy、rq、mj °pp 和 7。七.实验报告要求列出设计题口和技术指标要求。列出设计步骤和电路屮各参数的计算结果。 画出标冇元件值的电路图。列出性能指标的测试过程整理实验数据，并与理论值进行比较。1.234.5.附录：1 固定式三端稳压器的引脚图及典型应用电路cw78xxacw78xx系列的引脚图及应用电路(b) cw79xx系列的引脚图及应用电路(其中：c| = 2.2pf, co=lpf)(a)(其中：ci = 0.33|xf,co=0.1yf , ci.c。采用漏电流小的钮电容)图a固定式三端稳压器的引脚图与应用电路说明：稳压器输入端的电容g用来进一步消除磁，此外，输出端的电容c。与g起到 了频率补偿的作用，能吗总激振荡，从而使电路稳定工作。2 .可调式三端压器的引脚图及其典型应用电路在图b (a)中,ri与rw组成输出电压调节电路，输出电压u。1.25(1+%/ri)，ri的值为120240 q ,流经r)的泄放电 流为spioma。rw为精密可调电位器。电 容g可以进一步消癒波，电容g与c。电容c2上的电压太人而损坏稳压器。arj u°uicw317系列引脚图及应用电路