线性稳压电源设计报告.docx
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线性稳压电源设计报告.docx
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线性稳压电源设计报告
'
电子技术课程设计报告
设计课题:
姓名:
&
学号:
指导老师:
专业:
自动化
校对:
审核:
设计时间:
2010年7月12日-7月23日
,
【
一、设计任务
要求:
设计并制作一个可调线性稳压电源。
指标:
①可调范围~18V
②最大输出电流Io≦1.5A
③电压调整率Su≦5%
④电流调整率Si≦5%
.
二、初步设计
~
功能块
降压→整流AC/DC→滤波→稳压→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×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=14Ω
所以,C4的范围为:
~
取C4=。
C1=(~)×C4,所以取C1=330μF
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=时,(R1+R4)/R3=5/
}
当Uo=18V时,R1/(R4+R3)=5/13
取R4=1KΩ,得R1=714Ω,R2=857Ω。
取R1=715Ω,R2=866Ω。
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:
~
(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(%)
Ui
220
{
Ui+10%Ui
242
%
Ui-10%Ui
198
—
%
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(%)
、
Ui
220
Ui+10%Ui
242
%
)
Ui-10%Ui
198
%
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(%)
Ui
220
Ui+10%Ui
|
242
%
Ui-10%Ui
198
%
<
(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(%)
220
.
%
220
%
220
)
%
(4)效率
测试条件:
滑动变阻器滑到0%,负载为15Ω
Ui=
#
Ii=517mA
Uo=V
Io=502mA
效率=34%
测试条件:
滑动变阻器滑到50%,负载为15Ω
Ui=21V
Ii=728mA
[
Uo=V
Io=708mA
效率=49%
测试条件:
滑动变阻器滑到100%,负载为1KΩ
Ui=
Ii=1.22A
Uo=
#
Io=1.20A
效率=%
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。
①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。
②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。
{
③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。
④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:
~
—
:
$
三、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×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=。
:
C3=(~)×C1,所以取C1=220μF
3、稳压电路
采用三端稳压器LM7805和电压跟随器μA741。
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=,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、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:
~
负载时:
~RL=15Ω
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(%)
'
220
%
220
%
、
220
%
d)效率η
输出功率与输入功率之比,称为效率。
η=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(%)
%
%
%
测量时,带负载RL=15Ω。
e)功率因数
在输入端接一1Ω取样电阻,用示波器分别测量电阻两端和输入两端的波形。
其相位差为功率因数角。
仿真电路:
仿真结果:
实际测量结果:
结果:
φ=(3/20)*360cosφ=
五、小结
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