電子科技大學模電課程設計報告——直流穩(wěn)壓電源

1、電子科技大學模擬電路基礎應用設計報告設計題目： 直流穩(wěn)壓電源學生姓名： 學號：教師姓名： 日期： 1、 設計任務設計一個直流穩(wěn)壓電路，將220V的市電轉變?yōu)?V的直流電，并滿足以下要求：1.輸出電壓5V2.最大輸出電流0.5A3.電壓調整率<4%4.電流調整率<4%5.紋波系數(shù)<5% 二、電路原理電子設備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。設計構想如下（圖1）圖1 直流穩(wěn)壓電源設計款圖各模塊的功能如下表（表1）表1模塊電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路各模塊功能將220V的市電變?yōu)檩^小

2、接近5V的交流電將交流電壓變?yōu)槊}動的直流 電壓將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷簩⑵交闹绷麟娮優(yōu)榉€(wěn)定性好的直流電1. 電源變壓器這里選用15:1的線圈，是變壓后電壓在17V左右（圖2）圖2 變壓器2. 全波整流電路變壓器和四個二極管構成如下圖所示的全波整流電路。從圖3中可見，正負半周都有電流流過負載，提高了整流效率。 全波整流的特點： 輸出電壓VL高；脈動??；正負半周都有電流供給負載，因而變壓器得到充分利用，效率較高。圖三整流電路3. 濾波電路 我們采用的是電容濾波電路。由于電容的儲能作用，使得輸出波形比較平 滑，脈動成分降低輸出電壓的平均值增大。電容放電的時間=C越大,放 電過程越慢，輸出

3、電壓中脈動（紋波）成分越少，濾波效果越好。一般?。?5）T/2，T為電源交流電壓的周期。 圖4 電容濾波電路4. 整流電路 我們使用三端穩(wěn)壓器LM7805對電路進行穩(wěn)壓，采用LM7805可大大簡化電 路，使電路變得簡單，而且整流效果也較好。 圖5 LM7805整流電路三、電路仿真和結果1. 選擇的器件及其參數(shù)選用的元器件型號和數(shù)量(表2)表2 選用的元器件型號和數(shù)量元件型號數(shù)量變壓器線圈匝數(shù)15:11個三端穩(wěn)壓電路LM78051個二極管1N40014個電容100uF極性電容1個1uF2個電阻10.51個2. 電路仿真將上述元件按照個執(zhí)行功能連接，得到直流穩(wěn)壓電路，如圖6圖6 仿真電路圖（1）

4、輸出電壓值啟動電路后，由電壓表讀熟得，輸出電壓為5V,且通過示波器可知，該輸出信號為直流信號，如下圖圖7 測試電路圖8 電壓表電壓值圖9 示波器波形（2）最大輸出電流連接好電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓為220V=，接一個變阻器作為負載，串聯(lián)一個毫安表，通過改變變阻器的阻值使輸出電壓降低5%左右，測量此時的電流I計算得輸出電壓降低為4.75V左右時為最大輸出電流圖10 輸出最大電流時的電路圖11 輸出最大電流此時最大電流為476.55mA（3）電壓調整率和電流調整率測試方法： a.設置可調負載裝置，使電源滿載輸出； b.調節(jié)AC SOURCE，使輸入UI電壓為下限值，記錄對應的輸出電壓U1（這里

5、分別測得輸入電壓比220V增大和縮小10%）； c.增大輸入電壓到額定值，記錄對應的輸出電壓U0； d.調節(jié)輸入電壓為上限值，記錄對應的輸出電壓U2； e.按下式計算： 電壓調整率=(U- U0)/U0×100 式中：U為U1 和U2中相對U0變化較大的值，電流調整率Si=(U2-U1)/U0*100%，表3 源電壓改變輸出電壓的改變值UIU1U2242+0.019-0.02122000198+0.022-0.020帶入計算得電壓調整率為0.01% 電流調整率為0.019%(4)紋波系數(shù)紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓圖12 紋波電壓所以，紋波系數(shù)=317.774uV/5V0所以，本仿真

6、達到了設計預期指標，即1.輸出電壓5V2.最大輸出電流0.5A3.電壓調整率<4%4.電流調整率<4%5.紋波系數(shù)<5% 所以，本次仿真成功。四、電路加工及測試（可選）1.焊接過程注意事項焊接時，應該遵循先焊小元件，如電阻和二極管等；后焊大元件，如電容。2.闡明所用的測試儀、測試方法用到的測試儀器有市電電源，晶體管毫伏表，示波器，萬用表。測量時，用萬用表測出輸出電壓、調整電壓和最大輸出電流，用晶體管毫伏表測量紋波電壓，測量出的數(shù)據(jù)可帶入計算式，算出所需指標。五、問題解答1.電容C1、CI、CO有什么要求，一般如何選擇？ 答：電容放電的時間=C越大,放 電過程越慢，輸出電壓中脈

7、動（紋波）成分越少，濾波效果越好。一般?。?5）T/2，T為電源交流電壓的周期。 2. 電流調整率由什么參數(shù)決定，如何降低？答：通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩(wěn)壓電源的電流調整率。要降低電流調整率，可以：（1）降低空載電壓 （2）如果可以,適當減小負載電流 （3）如果可以,降低工作頻率3.如何減小紋波？（1）低頻紋波抑制的幾種常用的方法：a、加大輸出低頻濾波的電感，電容參數(shù)，使低頻紋波降低到所需的指標。b、采用前饋控制方法，降低低頻紋波分量。（2）高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路，常用的方法有以下幾種：a、提高開關電源工作頻率，以提高高頻紋波頻率，有利于抑制輸出高頻紋波。b、加大輸出高頻濾波器，可以抑制輸出高頻紋波。c、采用多級濾波。六、總結本次實驗時，通過觀看課件，了解了模塊：電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路在直流穩(wěn)壓電源中的作用，然后開始選擇元件并搭建電路，通過查閱教科書也得到了一些信息，從網(wǎng)上查到了電壓調整率，電流調整率，以及紋波系數(shù)的意義和計算方法，也通過電路設計模