完整版直流稳压电源电路的设计实验报告

1、直流稳压电源电路的设计实验报告一、实验目的1、了解直流稳压电源的工作原理。2、 设计直流稳压电路，要求输入电压： 220V市电，50Hz,用单变压器设 计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V+12V连续可调的 直流稳压电源电路，两组输出电流分别 Io 500mA3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。二、实验线路及原理1、实验原理（1）直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置, 它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤 波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：+图2-1直流稳压电源的原理框图和波形变

2、换其中：1） 电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V交流电压变换成符合需要 的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定，变压器 副边与原边的功率比为P2/P仁n式中n是变压器的效率。2）整流电路：禾用单向导电元件，把 50Hz的正弦交流电变换成脉动的直 流电。3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直 流电压U1。4）稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电 流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定 输出电压的目的。稳压电路

3、的功能是使输出的直流电压稳定， 不随交流电网电压 和负载的变化而变化。（2）整流电路RL,且方向是一致的。电路的输常采用二极管单相全波整流电路，电路如图 2-2所示。在u2的正半周内， 二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2 截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻 出波形如图2-3所示。1Ds 2r 2D1Rluot整流二极管采用1N4007，具有正向导通电压降低，导通电流高，泄露电流 低，过载电流高，成本低等优点，其基本参数如下图所示，有黑色线圈一端表示 负极。07*73Mih.图2-4 1N4007基本参数（3）滤波电路经过整流后的直流电幅值变化

4、很大，会影响电路的工作性能。可利用电容的 通交流，隔直流”的特性，在电路中并入两个并联电容作为电容滤波器，滤去其 中的交流成分。利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的 特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻并联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uoi=（1.11.2）U2。直流输出电流：Io1=|2/ （ 1.52） （ U2变压器副边电压的有效值，I2是变压器副边电流 的有效值。）（4）稳压电路集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端，输出端和公共端，因而称 为三端稳压器。按功能可分为固定式稳压电路和可调式稳压电路；前者的输出电

5、压不能进行调节，为固定值；后者可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范 围，便于实时控制。本设计实现输出固定+15V输出直流电压时采用集成三端稳压 7815。X78XX 系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为T0-220。它有一系列的固定电压输出，应用广泛。每种类型由于内部电流的限制以及过热保护和安全工作区的保 护，使它基本不会损坏。7815可输出+15V电压。其参数及引脚如下所示。X731I5电参数【除抒別说明I (bTl討2亍匚Iq=50加吐Vi=23认CU033uF, CwagF持号A劉自m大他Tj-3&C14 415015.6VVa5 伽iA*，(o T5V to 30V113C0m

6、VTp3&C,Vi=2OV to 2av3150nWiVoTj=2!?C.lo=5attiAlc 1 5AI23C0mvT|=?5Ul2F5mA Io 750mA4150mVId5 2emA靜态电滾变化罕AIQlo=SrnA lo 1.13A01.5mAVi=ig/to,3(J5VORmA少gT1mVFGVNM(JH7to10(km,Ta=25go2RHt-120Hz.Viie 5Vto 20170dBVo10=1 0A,Tj=25*C2VftcU lkH219mnIscVi=35V,Ta=25250mA好值电血1Ipk1)=右92 2A图2-5 7815参数TO-220匸输入；2喪拒;3：输

7、出图2-6 7815引脚图7815标准应用如下图所示:LM317。本设计实现输出+1.2V+12V可调电压时采用可调式三端稳压器（简称调整端）。调 其典型值为1.25V。 LM317可调式三端稳压依靠LM317可调式三端稳压器在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安 的电流，有三个引出端，分别为输入端、输出端和电压调整端 整端是基准电压电路的公共端，外接电阻来调节输出电压的，为保证输出电压的精度和稳定性，要选择精度高的LM317电阻，同时电阻要紧靠稳压器，防止输出电流在连线上产生误差电压。引脚图如下图所示。T后缀外止221A管卿；勺调肖2. Vout3V（n图2-8LM317引脚图

8、LM317标准应用如下图所示。电路中的 R1、R2组成可调输出的电阻网络。为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收，所以设定R1为120-240欧姆。通过R1泻放的电流为510mA。l3t70TO -1加緡，喝tl源,J；我养A 乂旳唳时C“建4叭IT!、6时仏F丄何m哎仪,-坨迥帧 jr.Vj=1.25V（1+ 令+如理冋为 ig 扭刖 r J i 100屮 aA I （Ji i/ji图4-1直流稳压电源仿真图1、固定+15V输出直流稳压电源仿真图中上部分为固定+15V输出直流稳压电源。输入为220V, 50Hz市电, 经变压器降压为AC24V，如下图所示。ECECETRAN-2P2S

9、图4-2 220V市电降压为24V变压器参数设置如下图所示。Stcondjip tribclmcerM止加jJC 口usfng aJ-nr110HdcAI _JiTRg 陀HidcAlP”ii 呵夕詁dhtImcT?而|hh Ipi-|Hidt A( 可Piirrwry D匚-4ihtviSBCandaiyUL 电饥怡rttB.元件芳主匸元件佰加I 航应】IAl Id PiMJCllici.册 tQEjnjy長iMi乩 U 1 IL图4-3变压器参数设置降压后24V电压经过桥式整流后变为直流电压，如下图所示图4-4桥式整流最后经过滤波电容C1、C2、C3和稳压器7815输出15V的直流电压，如

10、下 图所示：7315 =: EX -VIVOOU -riTiiF -图4-5输出15V直流电压使用示波器观测整体波形，A观测220V市电（黄色）,B观测降压后的波 形（蓝色），C观测整流后的波形（红色）,D观测输出的直流电压（绿色），女口lea下图所示。Digitdl Oscilloscopefl 凹IMzVjLu此珈rscra：生flUlLSACtKGMD ,orrITiVli.ilmv) Liacurcc8ISF4DorrorrJ 3.IUH!EMuSrrVI首EGND: 4【JillPE5JHO*PjjlHjri _ 亠 邑DQ沏 nSJin图4-6整体波形观测2、+1.2V+12V连续

11、可调的直流稳压电源仿真图中下半部分为+1.2V+12V连续可调的直流稳压电源。采用LM317可调稳压器，D5、D6起保护稳压器的作用。图4-7可调电阻短路时，输出直流电压当可调电阻的86%接入电路时，输出电压为12.1V，如下图所示:五、实验设备实验时所用的仪器设备如下表所示。 表5-1实验设备序号设备数量1变压器（二次侧 2*15V）12假负载（050 Q /2A的可调电阻 RW和防止调 节不慎而限流保护的电阻R）13数子万用表24镊子15剪刀16导线若干7洞洞板18电烙铁19焊锡丝若干10一字起1六、元器件清单表6-1元器件清单序号兀器件数量1二端稳压器781512三端稳压器LM31713整流桥141000uF电容150.33UF电容3610uF电容17散热片282k可调电阻19120欧电阻110大电流三针接线座子2七、实验数据及分析1、仿真数据记录分析（1）+15V固定直流稳压电源电路可实现输出+15V固定电压的功能。（2）+1.2V+12V连续可调的直流稳压电源电路数据记录表7-1仿真数据记录序号滑动变阻器阻值（k）理论计算值（V）仿真数据（V）101.251.2620.355.0330.57.57.5540.71010.150.861212.1分析仿真数据与理论数据误差极小，可以验证仿真结果的正确性。2、实验数据记录及分析（1）+15V固定直流稳