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7.5V～18V②最大输出电流Io≦1.5A③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1.2×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/ININ=1.5AR=14Ω所以，C4的范围为：2.14mF～3.57mF取C4=3.3mF。C1=（0.1～0.25）×C4，所以取C1=330μF3、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=7.5V时，（R1+R4）/R3=5/2.5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：7.536V～18.1V（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（%）Ui2207.533Ui+10%Ui2427.5270.08%Ui-10%Ui1987.5280.07%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（%）Ui22010.628Ui+10%Ui24210.6260.02%Ui-10%Ui19810.6250.03%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（%）Ui22018.056Ui+10%Ui24218.0540.011%Ui-10%Ui19818.0540.011%（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（%）2207.5247.5330.12%22010.61410.6280.13%22018.02918.0560.15%（4）效率测试条件：滑动变阻器滑到0%,负载为15ΩUi=21.5VIi=517mAUo=7.53VIo=502mA效率=34%测试条件：滑动变阻器滑到50%,负载为15ΩUi=21VIi=728mAUo=10.6VIo=708mA效率=49%测试条件：滑动变阻器滑到100%,负载为1KΩUi=19.786VIi=1.22AUo=18.017VIo=1.20A效率=89.6%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：7.472V～19.731V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1.2×V1=Uc。Uc=18+（2～3）VV1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=2.2mF。C3=（0.1～0.25）×C1，所以取C1=220μF3、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=1.5V，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：7.26V~19.068V负载时：6.902V~16.902VRL=15Ωb)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)/UoUo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（%）2207.266.9023.8%22015.00914.5153.3%22019.06816.90211.4%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（%）22.936.99330.5%19.6415.0076.4%18.8516.8889.5%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=0.58五、小结