第七组 直流稳压电源实验报告.docx
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第七组直流稳压电源实验报告
汉口学院2013年度电子设计大赛（第七小组）
《直流源实验报告》
摘要
直流稳压电源是各种电子产品中不可缺少的一部分，它的质量直接关系到仪器的质量，因此掌握稳压电源的设计与制作，对以后的实际工作是很有意义的。
直流稳压源是一种将交流电转换为平滑稳定的直流电的能量变换器。
过去常采用分立元件来构成稳压单元，当性能指标要求较高时，电路结构往往比较复杂，给使用和维修带来许多不便。
现在，随着集成电路的发展，集成稳压器的种类越来越多，应用也越来越广泛，在许多场合我们都偏爱于用集成稳压器为核心加上一些外围元件来构成稳压单元。
用集成稳压器作稳压单元的电源叫做集成稳压电源，它具有一般集成电路体积小、重量轻、安装和调试方便、可靠性高等优点，因此具有良好的发展前景。
所谓集成稳压器就是利用半导体集成技术将稳压电路中的无源元件与有源元件都制作在一个半导体芯片或绝缘基片上，这就是稳压电路的集成化。
关键字：
直流稳压电源能量变换器稳压单元集成稳压器集成化
Dcregulatedpowersupplyisanindispensablepartofvariouskindsofelectronicproducts,itsqualityisdirectlyrelatedtothequalityoftheinstruments,sotomasterthedesignandmanufactureofregulatedpowersupply,withfuturepracticalworkisverymeaningful.Dcvoltagesourceisakindofconvertsalternatingcurrent（ac）tosmoothandstabledcpowerconverter.Usedtodiscretecomponentisusedtoconstituteavoltagestabilizingunit,whenhighperformance,thecircuitstructureismorecomplex,oftenbringalotofinconveniencetouseandmaintenance.Now,withthedevelopmentofintegratedcircuit,integratedvoltageregulatorofthesortismoreandmore,alsomoreandmorewidelyapplied,onmanyoccasionsweprefertouseintegratedvoltageregulatorasthecoreandsomeperipheralcomponentstoconstituteavoltagestabilizingunit.Iscalledintegratedunitwithintegratedvoltageregulatorforvoltagestabilityofpowersupplyregulatedpowersupply,ithasthegeneralintegratedcircuitofsmallvolume,lightweight,convenientinstallationanddebugging,highreliabilityadvantages,thereforehasthegoodprospectsfordevelopment.
So-calledintegratedvoltageregulatorisusingsemiconductorintegrationtechnologytothepassivecomponentsandactiveelementinregulatingcircuitaremadeonasemiconductorchiporinsulatingsubstrate,whichistheintegratedvoltagestabilizingcircuit.
Keywords:
DCregulatedpowersupplyenergyconvertervoltageunitintegratedvoltageregulatorintegrated.
1、摘要.............................................1
2、电路设计与分析...................................2
1、电源变压器......................................................3
2、整流电路........................................................3
3、滤波电路.........................................................3
4、稳压电路.............................................................3
3、单元模块原理........................................3
1、电源变压器...........................................................3
2、整流电路.............................................................3
3、滤波电路.............................................................4
4、稳压电路.............................................................5
4、元器件参数的选择.............................5
1、电源变压器的选择.....................................................6
2、整流电桥的选择.......................................................6
3、滤波电容的选择.......................................................6
4、稳压器的选择.........................................................6
5、元件总清单...........................................................6
5、用proteus7.5s软件仿........................7
1、实验原理图仿真.......................................................8
2、仿真结果.............................................................9
6、实物实验............................................9
1、实物图................................................................10
2、测试结果..............................................................103、误差分析...............................................................10
七、总结与体会..................................11
八、参考文献...................................11
二、电路设计与分析
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路等组成，基本框图及对应的特征波形如图2—1—1所示。
1、电源变压器
电源变压器的作用是将电网220V的交流电压换成整流滤波电路所需的低电压。
2、整流电路
整流电路一般是由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。
我们采用的是4个二极管，组成单相桥式整流电路。
在整流过程中，4个二极管轮流导通，无论正半周期还是负半周期，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流。
3、滤波电路
在整流电路的输出端并联电容即可形成滤波电路。
加入电容滤波电路后由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。
为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。
4、稳压电路
经过滤波后输出的直流电压依然存在较大波纹，而且交流电网电压容许有10%的起伏，随着电网电压的起伏，输出电压也会变化。
此外，经过滤波的电压也与负载的大小有关，当负载加重的时候，由于输出电流能力有限，导致输出电压下降。
3、单元模块原理
1、电源变压器
电源变压器是将输入的220V交流电压U1转变为整流电路所需要的交流电压U2，并送给整流电路，变压器的变压由变压器的副边电压确定。
2、整流电路
整流电路的任务是将交流电变换成直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。
常见的整流电路有半波整流电路与单相桥式整流电路。
半波整流电路的特点是输出电压波形为输入正弦波电源波形的正半周期，所以输出电压脉动很大，直流分量较小，整流效率较低。
另一种是单向桥式全波整流电路。
如右图，四肢整流二极管D1-D4形成电桥。
在V2正半周期。
电流从变压器副边线圈上流出，只经过D1流向RL,在由D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反向截止。
在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
电流通路用实线箭头表示。
同理在V2负半周期时，D2、D4正向导通，D1、D3反向截止。
在负载上产生上正下负的输出电压。
电流通路如图的虚线箭头表示。
综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。
4、滤波电容
经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用，一般有电抗元件组成，如在电阻两端并联电容器C，或在整流电路输入端与负载间串联电感器L,以及有电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。
在这里选择用电容滤波，适合小电流负载。
5、稳压电路
由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动、负载和温度发生变化而变化，所以，为了维持输出直流电压稳定不变，还要加上稳压电路。
由于电源要求的输出功率较小，为了简化电路并提高电路的稳定性，因此选择集成稳压器。
集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器。
可以分为固定式和可调式。
三端集成稳压器还有78、79系列分别对应正电压输出和负电压输出。
79系列和78系列的外形相似但是连接不同，79的1端接地，2端接负的输入。
3端接输出。
4、元器件参数的选择
1、电源变压器的选择
根据实验要求，电源变压器需要将220V50HZ的电压转变为所需要的电压，并送给整流电路变压器的变比由副边电压确定。
因为要最终通过78、79系列和LM317系列输出正向最大18V负向最大12V的电压，所以选择带有中间抽头的双12V变压器。
输出电压平均值：
U=09U2,由此可以得U2=15V
即变压器副边电压的有效值为15V
实验过程中通过确定通过稳压管的电压控制在15—17V之间，来调节变压器的副边电压，确定匝数的比为15：
1.
2、整流电桥的选择
流过二极管的平均电流：
ID=1/2IL在此实验设计中IL的大小约为1A
反向电压的最大值：
Urm=1.41U2
选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路IDF应大于流过二极管的平均电流ID即0.5A,二极管的反向峰值电压Urm应大于电路中实际承受最大反向电压的一倍。
3、滤波电容的选择
滤波电容选10uf至500uf的电解电容。
4、稳压器的选择
1、输出电压固定的集成稳压器有正电源LM7805系列稳压器和负电源LM7905系列稳压器。
按LM7805系列输出电压为+5V,负向集成稳压器与正向类似。
2、可调输出的集成稳压器是在固定输出集成稳压器的基础上发展起来的，这种集成稳压器，在集成芯片的内部，输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端的电流非常小，因此可以用少量的外部元件方便组成精密可调的稳压电路，应用更为灵活。
正电源系列的基准电压为1.25V,可在1.25V-37V之间连续可调。
其内部设有过流、过电压保护和调整管安全工作区保护电路，使用安全可靠，此次的可调集成稳压器选择LM317。
5、元件清单如下表：
直流稳压源元器件清单
元器件
型号
数目
自耦变压器
220/2450HZ
1
整流桥
2WOO5G
1
开关
------
1
稳压芯片
7805
1
7905
1
LM317
1
极性电容
470uf
2
100uf
2
10uf
1
无极性电容
224uf
5
电阻
750
2
450
2
268
1
发光二极管
做指示灯
3
220V保护管
保险丝
1
5、用proteus7.5sp3软件仿真
1、根据设计要求，实验原理图如下：
2、仿真结果
6、实物实验
1、实物图如下：
电路板正面图如下
电路板反面图如下：
2、测试结果如下：
7805的测量值：
测量值1（V）
测量值2（V）
测量值3（V）
测量值4（V）
平均值
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
7905的测量值：
测量值1（V）
测量值2（V）
测量值3（V）
测量值4（V）
平均值
-4.91
-4.92
-4.91
-4.90
-4.91
LM317的测量值：
测量值1（V）
测量值2（V）
测量值3（V）
测量值4（V）
平均值
3.43
3.44
3.43
3.42
3.43
3、误差分析
测量中导线和元器件本身有电阻，通电后元器件温度的变化也会影响测量值，需多次测量取均值使结果更精确。
7、实验总结与体会
通过这几天的实验，我们学到了很多知识也感受到了完成一件电路板的辛苦，在实验中大家团结互助合理分配工作，认真努力的完成任务，开始会有很多不懂的地方和困难，大家克服了烦躁耐心下来仔细分析问题所在。
让我们队电子工艺的理论有了更深的了解。
其中包括焊接元件与电路元件的技巧、实验电路的电脑制作、仿真、稳压电源的工作原理等等。
这些东西不紧在课堂上有效，在生活中更有现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实验中，我们锻炼了自己的动手能力，团队合作能力，提高了自己分析问题和解决问题的能力。
也培养了我们的理论联系实际的能力，学会利用资源解决眼前问题是实验中最重要的能力，当然本次实验只是电子学术中的冰山一角，我们要学习要努力的还有很多，需要更丰富的知识，所以以后要更加认真刻苦！
8、参考文献
【高频电子线路】：
第二版曾兴雯（主编）
【电子技术基础（模拟部分）】：
第五版康华光（主编）
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