直流稳压电源的原理与设计实验报告

直流稳压电压源实验报告

直流稳压电源的原理与设计实验报告

一、设计任务及要求 1． 设计任务

设计一直流稳压电源，满足：

（1） 当输入电压在220V交流时，输出直流电压为5V； （2） 输出纹波电压不高于5mv，稳压系数<=0.01； （3） 最大输出电流为：Imax=0.6A 二、 设计思路 1．电源变压器：

将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。

2．整流电路：

将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。 3．滤波电路：

滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。 4．稳压电路：

它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

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三、 单元电路的设计 1） 电源变压器

2） 整流电路（选择桥式整流电路）

桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。

3）滤波电路（选择电容滤波电路）

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整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。

本设计中采用电容滤波电路

图10 电容滤波电路

图10分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。这里假设t<0时，电容器C已经充电到交流电压V2的最大值（如波形图所示）。

整流二极管VL1~VL4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压。再经滤波电容滤除波纹Ui.Ui与交流电压U2的关系为

Ui=(1.1~1.2)U2

每支整流二极管的最大反向电压

。

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通过每支整流二极管的平均电流I

D

0.45U2

R

。

式中R为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，RC放电时间常数应该满足RC (3~5)T/2.式中T=0.02s。 四、 电路参数设计 (1)变压器计算: U4=1.2U3 U3=0.9U2 U4=2U0 U0=5V

故得到U2=9.26V (2)滤波电容计算 RC (3~5)T

/2

T=0.02s。 RL=2U0/I=16.67

故C的取值范围为(1800,3000)微法.故选择C=2200微法. (3)C1,C2,C3的选择

由于工程经验值,通常选用0.1uF. (4)二极管选择

由于目前二极管制造成本大幅度降低,故统一选择耐压较大的1N4007型号. (5)泄放电阻的选择

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R1=5V/1mA=5000欧姆 五、总体电路图与工作原理

1、 总体电路图

2、工作原理

电源变压器把220V的电网电压降至所需电压然后由桥式整流电路把交流电压转换成脉动的直流电压，整流电路之后的滤波电路则减小脉动使输出电压平滑最后的稳压电路能在电网电压或负载电流变化是保持输出电压基本不变。 六、实验电路质量指标测试 1、稳压系数 计算公式： S=

u0/u0 ui/ui

该系数用来衡量对电压稳定的性能好坏，S越小表示性能越好。 实验数据分析： 选择负载电阻90欧姆时

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由稳压系数的公式可算出S=0。

之后选用高精度电压表，分别在电网电压为220V，240V，200V时输出电压均为4.914V。S仍为0. 故在电压表精度有限的条件下测量，电路有较让人满意的稳压系数。 2、输出电阻 计算公式：R= u/ I 选择电网电压为220V，

由此可获得输出电阻R的平均值：R=0.1714欧姆。 3、输出纹波

输出纹波是指直流电源输入时，叠加在直流稳定量上的交流分量。 由示波器测量得，峰峰值为2.00*0.8=1.60mV 故输出纹波为1.60mV。 六、元器件列表

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七、实验体会

本次实验是自己亲手设计选择器件并实验测试成功的第一个实验，虽然完成的任务简单，但是我觉得它更重要的意义是让我们熟悉了电子电路设计的整个流程和思路，初步建立起了对于电子电路设计的基本想法。当然同时也重新温习了一些以前的知识并对此有了新的更深的理解，受益颇多。