正负电源完整实验报告

1、珂南理工大学正负可调电源设计报告系别：电气工程与自动化专业班级：自动化092班学号：310908020208时间：2011年6月26日 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第1章内容摘要-3- HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 第2章性能指标-3-第3章原理-3-3.1电源变压器-4- HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 整流和滤波电路-4-稳压电路-4- HYPERLINK l bookmark42 o Current

2、Document 第4章总体设计-5- HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 4.1整体流程图-5- HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 变压5整流-6-滤波-6-稳压 -6- HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 电路安装与测试-6-第5章.元件的选择-7-稳压器-7-5.2变压器-7- HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 整流器 7电位器-8-第6章.电路图-9-Multisim仿真电路-9-6.2有可调

3、电阻的电路原理图9 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 6.3实物图10第7章性能测试与分析-10- HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 仿真测试 -10 - HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 实物测试 -11 - HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 第8章电路和作品优缺点-12- HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 第9章心得体会12 HYPERL

4、INK l bookmark111 o Current Document 第10章参考文献12第1章内容摘要直流电源在模电和数电的学习中具有重要的应用，尤其是在各类电子制作中都要用到一 定电压和电流的电源，在这种情况下，学习并自己动手设计一个可调稳压电源，不仅有利于 理论知识的巩固，还能提高自身的动手能力。考虑到负电源在震荡和反馈等中的应用，本次 制作一个正负可调电源。在制作中，正电源稳压器选择LM317，负电源稳压器选择LM337。 先通过变压器变压，在经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为近似的直流电，再通过稳 压器的文艺得到较稳定的电压。为了使输出电源可调，我们在稳压器后接上一个电位器，

5、进 而通过改变阻值的大小进行调压。最后将稳压器的输出电压再经过适当的改进和保护得到合 适的输出电压。当然，在开始失误制作之前，我们画出原理图，仿真并进行参数的选择，验 证之后才购置元器件，制作并调试，这样电源就制作完成了。第2章性能指标根据实际需要和操作可行性，选定正负可调电源的性能如表2.1所示：表2. 1理论性能指标输出正电压可调范围（V）1.25-13.75输出负电压可调范围（V）-1.25-（-13.75）最大输出电路（mA）800纹波电压（mV）5稳压系数0.03第3章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部分组成，如图1 所示。每经过一个或者一系列元件波形

6、就要发生相应变化，如下图3. 1所示：图3.1电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压 U2 （图3.2 3.3）。变压器原副边电压之比近似等于原副边匝数之比。市场上所售的学生用 变压器一般为12V，有600mA、800mA、1000mA等可供选择。3.2整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压U2 变换成脉动的直流电压4。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大 部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4,，Q与交流电压U2的有效值禹的关系为：在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为

7、:u =42uRM2流过每只二极管的平均电流为：I _ L _ 0.45U?d 2R R其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：M （3 5）TRC2其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。3.3稳压电路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压Q会随着变化。因此，为了维持输出电压U/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，能使输出直流电压不受影响，而维 持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计 的稳压电源具有性能稳定、结

8、构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。为了制作可 调电源，需要一些可调型稳压器，比如LM317, LM337等。第4章总体设计为了输出正负可调集成直流稳压电源，需要三个模块：电源变压器、整流滤波电路、稳 压电路。电源变压器，是将电网220v的交流电压V1变换成整流滤波电路所需要的交流电压； 整流滤波电路，是将交流电压V2变换成脉动的直流电压，在经滤波电容C滤除纹波，输出 直流电压Vi，为达目的选择由4个二极管组成单相桥式整流电路；稳压电路，当输出的输 出负载变化时，输出电压V0应基本保持不变，为把纹波信号的影响降到最小常在输出端加 上滤波电路。4.1整

9、体流程图如图4.1所示交流电变压器整流滤波输出进一步滤波稳压50V/50HZ输出进一步滤波稳压50Hz50Hz保护电路图4.14.2变压电源变压器是交流电压变换部分，是将电网电压变为所需 的交流电压，能使直流电源与交流电网隔离。制作正负电源所图4. 图4. 24.3整流状：通过整流器整流，整流器有4只二极管连接成图4.3形状：通过整流器整流，整流器有4只二极管连接成图4.3形o图4. 3J22AV 50Hz4.4滤波通过一个大电容滤波，对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为 含交变成份很小的直流电压。电容滤波的原理:电容是一个能储存电荷的元件。有了电荷，两极板之间就有电压UC=Q/C。在电

10、容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的速度，取决于充放电时间常数。时间常数越大，电荷改变得越慢，则电图4. 4压变化也越慢，即交流分量越小，也就“滤除”了交流分量。4.5稳压经过滤波电路后的电压的稳定性比较差，且电压受温度、负载、电网电压波动等因素的 影响较大。通过稳压器进行稳压，维持输出直流电压的基本稳定。4.6电路安装与测试在安装的过程中，按照各个功能模块有序进行安装先装集成稳压电路，在测试调整过程 中需要用到万用表，220V交流电源等。通过测试各个部分和输出的电压值的变化从而评估 电路性能。先安装整流滤波电路，最后安装变压器。安装一级测试一级。测试整流滤波电路 主要是

11、检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。接入电源变压器。整流两输出端电压Vi应分别为正(LW317)、负(LW337)。断开交流源，将整流滤波电路与稳 压电路相连接，再接通电源，输出电压V0未规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行 各项性能指标的测试。第5章元件的选择5.1稳压器选用 LM317 和 LM337。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路LM317其特性参数：可调范围为 1.25V-7V最大输出电流为1.5A输入与输出工作压差为职=UUo : 3V-40V。LM33 7是 比较常见的降压型线性稳压器，它的输出电压范围是 -1.2V至-37V，负载电流

12、最大为 0.5A-5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和 负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM337内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 5.2变压器由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值z olm 3，输入电压与输出电 压差的最大值广Uo)max = 40V，故CW317的输入电压范围为：U + (U - U ) U U + (U - U )o max I o min I o min I o max9V + 3V U 3V + 40V12V % IfflU 2 = 12V21.11.1，变压器副边电流:12 Zo max =庭，取L ，故选

13、用1000mA的变压器即可。变压器副边电流:5.3整流器由于变压器的副边电压U由于变压器的副边电压U2 =12V故桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压Io 0.8 Ft _一 =0.4A为：2U2 = 17V桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：22根 据市面上销售的情况来看，选用IN4007即可，其反向击穿电压Ubr = 1000V 17V，最大整流电流,疽以 0.4A,符合要求。5.4电位器使用最大阻值为2K的电位器，与200Q的电阻配合使用进行输出电压值的控制。所有用到元器件如下表所示：表2. 2元件清单型号主要参数数量备注变压器12V*211二极管 1N4007U 1000V

14、1A51.: -一一-_发光二极管导通压降约为1.5V2电容2200uF2=2电容47uF2电容10uF2电阻200Q2电阻1kQ2电位器2k O2Jt万用版一块，连接线若干第6章电路图6.1 Multisim仿真电路吧图6. 16.2有可调电阻的电路原理图图6.26.3实物图图6.3第7章性能测试与分析7.1仿真测试仿真是先把正电源一端的可调电阻调为0%,此时输出电压和波形如图 7.1所示。左侧示数通过Multisim中的万用表仿真而得，右侧图为通过Multisim 的示波器仿真而得。Crufirrd B Cluvii十P钮t,Typs 孙g. | Nar | Aim | Nmm Mil A

15、BSuit ia.et er.Crufirrd B Cluvii十P钮t,Typs 孙g. | Nar | Aim | Nmm Mil ABSuit ia.et er.LftiJtlcrunrul_A3.DKI I .IM M如I.2M V4.5W e4206 nVrhand A ah|l 5mT pKtori PM | 0 pT璀Ti-T1TimfaatiAScdit |场 mEOirY pKtlMh |D acIoJd | rbTi图7.1然后将可调电阻的阻值逐渐调到100%，观察万用表和示波器示数如图7.2。测量过程同7.1。13.771 VA | | V 13.771 VA | | V

16、 G | 北 |Set.图7.27.2实物测试-11 -11 -图7.3图7.4在做好的电源上用万用表分别测量输出电压最小值与最大值。侧得示数如图7.3 （最小） 和7.4 （最大）所示。与仿真所得结果相比，发现测得结果比较接近。通过仿真与实际测量，并与理论结果相比，说明实物设计基本成功，达到制作前要求。第8章电路和作品优缺点这个电路是个很典型的正负稳压电源可调电路。无论从仿真还是从实物来讲都得到了基 本满意的结果。元件选择较为合理，但是还不尽如人意，这主要是考虑到本地市场上的种类 限制。此外电路本身还不够完善，比如考虑较少的保护问题，也没有采取适当的散热措施， 主要原因在于所接负载一般不大，所需电流也不会很大。当然，需要的话我们可以一定的散 热措施，比如给稳压器增加散热片等。第9章心得体会因为有了之前在面包板上做9V直流电源的经验，这次的课程设计进行较为 顺利，也得出了很好的结果。但是通过这次实验，我