模拟电源的设计

1、模拟电源的设计报告模拟电源的设计摘要： 本次实习是通过制作简单的一个小功率直流稳压电源，来学习模拟电源的设计、性能指标与调试方法，以及对其参数的测试的学习，最后进行误差分析。直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成。其中电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流滤波电路中的整流电路将交流电变换成脉动的直流电压，稳压电路使得最后输出即供给负载的电压不变。关键字：变压器T 整流二极管 滤波电容 集成稳压器 正文：1实验目的1.1 学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。1.2 掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。1.3 了解变压器、

2、整流二极管、滤波电容、集成稳压器得作用，以及整个设计电路得工作原理。2 实验原理2.1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成，如图1所示。其中电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui。变压器副边与原边的功率比为： （1）式中为变压器的效率；P2为副边功率；P1为原边功率。图1 直流稳压电源基本组成框图整流滤波电路中的整流电路将交流电压ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路，如图2所示。（a）全波整流滤波电路 （b）桥式整

3、流滤波电路 （c）倍压整流滤波电路图2几种常见的整流滤波电路各滤波电容C满足： （2）式中T为输入交流信号周期；RL1为整流滤波电路的等效负载电阻。大部分集成稳压器都具有输出电压稳定的功能。集成稳压器本身不能产生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。电源的工作方式有线性和开关两种，集成稳压器也一样有线性集成稳压器和开关集成稳压器。一般来说，线性集成稳压器的功耗较大，变换效率只有40%左右，不适用于大功率电源，而小功率电源采用线性稳压器较好。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。固定三端集成稳压器分正压和

4、负压两个系列，两系列除输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点相同。三端稳压器的三端是输入端子UI、输入出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图3所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，UoCOM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压UI或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定。图3三端稳压器的内部等效电路正压系列以78XX系列为代表，输出电压有5、6、8、10、12、15、18、20、24V等品种，输出电压精度基本上为4%。该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载损坏。一般不需要外接元件即可工

5、作，有时为改善性能也加少量元件。78XX系列又分三个子系列：78XX、78MXX和78LXX，其差别只在输出电流和外形，78XX输出电流为1A，78MXX输出电流为0.5A，78LXX输出电流为0.1A。负压系列以79XX为代表。78XX系列、79XX系列典型电路如图4所示，封装形式如图5所示，主要参数如表3所示。2.2直流稳压电源典型电路设计指导 图6为集成稳压电源LM7805的典型电路。其主要器件有变压器T、整流二极管、滤波电容、集成稳压器。图6集成稳压电源的典型电路直流稳压电源的一般设计思路为：（1）由输出电压Uo、电流Io确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件；

6、（2）由稳压电路所要求的直流输入电压Ui、直流电流Ii确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容，并确定变压器的副边电压ui的有效值、电流ii的有效值及变压器功率；（3）由电路的最大功耗及工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。3稳压电源的性能指标及测试方法稳压电源的技术指标分为两类：一类是性能指标，包括输入电压、输出电压、输入电流及输出电流等；另一类是技术指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。其测试电路如图7所示。图7 稳压电源性能指标测试电路31纹波电压纹波电压是指叠加在输出电压Uo上的交流分量。用示波器观

7、测其峰峰值Uo(P-P)，一般为毫伏量级，也可以用交流电压表测量其有效值，但因Uo不是正弦波，所以用有效值测量其波纹电压时会产生一定误差。32稳压系数稳压系数是指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即： （3）33电压调整率电压调整率是指输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量，即 （4）稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压相对变化对输出电压的影响，因此只需计算其中之一即可。34输出电阻输出电阻是指当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值，即： （5）35电流调整率电流调整率是指输出电流从0变到最大值ILmax

8、时所产生的输出电压相对变化值，即： （6）输出电阻ro和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此只需计算其中之一即可。4参数计算41实验电路设计要求性能指标要求：VO=+5V技术指标要求：纹波电压：5mV电压调整率：Ku3%电流调整率：Ki1%42实验实际电路参数计算 实验电压值5.0V 实际测得电压值5.02V 误差=（5.02-5.0）÷5.0×100%=0.4%参看文献【1】 康华光电子技术基础M.南京大学出版社【2】 刘瑞华，李振梅模拟电子技术基础M.中国石油出版社【3】 林红，周鑫霞模拟电路基础M. 清华大学出版社附录一器件名称型号数量（只）变压器2

9、20V to 9V 12 W1稳压器LM78051整流二极管1N40074电解电容470F1PCB板1附录二附录三1.为什么变压器输入电压不能超过额定电压？答：，变压器的额定电压是变压器允许输入的最大电压，当变压器的输入电压超过额定电压时时，变压器的激磁电流增加，磁通密度增大，造成变压器铁芯因损耗增加而过热。同时，由于激磁电流的增加，变压器所消耗的无功功率也随之增加，使变压器的实际出力降低。另外，由于激磁电流有的增加，磁通密度增大，使磁通饱和，引起副绕组电势的波形发生畸变，由原来的正弦波变为尖顶波，对变压器的绝缘有一定的危害。因此，变压器的运行电压可以较额定值高，但一般不得超过额定值的5%。2

10、.远距离输电为什么采用高压输电？ 答：为了降低电流，减少线路损耗。输送相同的电功率，电压越高，需要的电流就越小。任何导线都存在一定的电阻，电流通过时导线电阻会白白消耗一部分功率。电流越大，消耗的功率越大，这种消耗和电流的平方成正比；当导线的截面积一定时，导线越长电阻就越大，消耗的功率也就越大。所以远距离输电时，我们没办法降低导线的电阻，只能想办法降低电流，也就是提高电压，所以只能采用高压输电。设计心得体会-想和做要结合起来说真的，刚听说要做这个设计的时候，心里真有点怵。因为自己对此一无所知，老师讲课时，也听得云里雾里的。在器件还没发下来的那几天里，心里一直在打鼓：这到底该怎么做啊？可是做过的同

11、学却说很简单，这让我心里很纠结。之后，通过网络和书籍，我又浏览了一下相关知识，看看手里的器件，我不禁问自己：我能做好吗？昨天，一听到工具都借好了，我就赶紧那这东西去了实训中心。对照着电路图，我认真的摆好器件，然后就开始焊了。电烙铁，虽说第一次接触，但用起来并不难，可是说实话，要把它用好确实不容易。我自己控制的不好，结果焊的就有点丑。而有的同学不得不承认真是心灵手巧，焊的可漂亮了。这真是让身为女生的我有点汗颜！不过不管怎么说，总算是自己亲手把它给焊出来了，多少有点成就感。（虽说确实很微不足道，可这是我第一次感觉如此的接近我的专业）兴奋完毕，赶紧插上电试试。天哪，不亮！哎，看来还是得意太早啊。后来

12、经过我仔仔细细检查，竟还是没发现出错的地方。我真快郁闷死了，心里想说不定那个本来就坏着呢。最后，我诚心的去请教同学，他认真的跟我一起核实电路，最终找到了问题所在：原来我少接了一根线。再感谢别人的同时，我也深深的反省着自己：为什么自己会犯这种低级错误，为什么自己却看不到错误。之后，练完线后，发光二极管自然也就亮了。当最终完成这个课设后，我发现它真的很简单。可是我想正是因为自己做过了才知道它是简单的，要是一直没有去做，还是会觉得难，因为你不懂啊。所以说，想和做必须结合起来。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了，而且还可以记住很多东西。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对相关知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习