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1、直流稳压电源的设计一实验目的1学习小功率真流稳压电源的设计与调试方法。2掌握小功率真流稳压电源相关参数的测试方法。二预习要求1依据直流稳压电源的技术指标要求，依据教材中介绍的方法，设计出知足技术指标要求的稳压电源。依据设计与计算的结果，写出设计报告。2拟订出实验方案，选择实验用的仪器设施，三实验原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分构成，如图1所示。+电源+整流+滤波+稳压+u1u2u3uIU0_变压器_电路_电路_电路_（a）稳压电源的构成框图u1u2u3uIU00t0t0t0t0t（ b）整流与稳压过程图1稳压电源的构成框图及整流与稳压过程1电源变压器电源变压
2、器的作用是未来自电网的220V沟通电压u1变换为整流电路所需要的沟通电压u2。电源变压器的效率为：P2P1此中：P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1 所示：表1小型变压器的效率10VA1030VA3080VA80200VA副边功率P21效率0.60.70.80.85所以，当算出了副边功率P2后，就能够依据上表算出原边功率P1。2整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管构成桥式整流电路，整流电路的作用是将沟通电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容构成，其作用是切脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以获得较光滑的直流电压UI。UI与沟通电压
3、u2的有效值U2的关系为：UI(1.11.2)U2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：URM2U2流过每只二极管的均匀电流为：IR0.45U2IDR2此中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C供给放电通路，放电时间常数RC应知足：(35)TRC2此中：T=20ms是50Hz沟通电压的周期。3稳压电路因为输入电压u1发生颠簸、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。所以，为了保持输出电压UI稳固不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界要素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳固的输出。稳压电路一般采纳集成稳压器和一些外
4、头元件所构成。采纳集成稳压器设计的稳压电源拥有性能稳固、构造简单等长处。集成稳压器的种类好多，在小功率稳压电源中，广泛使用的是三端稳压器。按输出电压种类可分为固定式和可调式，别的又可分为正电压输出或负电压输出两种种类。（1）固定电压输出稳压器常有的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳固值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI-Uo2V。稳压器的静态电流Io=8mA。当Uo
5、=518V时，UI的最大值UImax=35V；当Uo=1824V时，UI的最大值UImax=40V。它们的引脚功能及构成的典型稳压电路见附录图A所示。（2）可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压能够连续调理的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调理端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.237V，最大输出电流Iomax=1.5A。输入电压与输出电压差的同意范围为：UI-Uo=340V。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路见附录图B。三稳压电
6、源的设计方法：2稳压电源的设计，是依据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压Uop-p等性能指标要求，正确地确立出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，进而合理的选择这些器件。稳压电源的设计能够分为以下三个步骤：1）依据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确立稳压器的型号及电路形式。2）依据稳压器的输入电压UI，确立电源变压器副边电压u2的有效值U2；依据稳压电源的最大输出电流I0max，确立流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2；依据P2，从表1查出变压器的效率，进而确立电源变压器原边的功率P1。而后依据所确定的参数，选择电源
7、变压器。3）确立整流二极管的正向均匀电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的电容值和耐压值。依据所确立的参数，选择整流二极管和滤波电容。设计举例：设计一个直流稳压电源，性能指标要求为：Uo3V9V,Iomax80mA0,纹波电压的有效值Uo5mV,稳压系数Sv3103设计步骤：1）选择集成稳压器，确立电路形式集成稳压器采纳CW317，其输出电压范围为：Uo1.237V，最大输出电流Iomax为1.5A。所确立的稳压电源电路如图2所示。D63CW3172保险丝D1D41CR1D5u1D2D3C1CoUo220Vu2C2RW图2输出电压可调的稳压电源图2中，取C1=0.01F，C2=1
8、0F，C0=1F，R1=200，RW=2k，二极管用IN4001在图2电路中，R1和Rw构成输出电压调理电路，输出电压Uo1.25(1RwR1)，R1取120240，流过R1的电流为510mA。取R1240，则由Uo1.25(1Rw/R1)，可求得：Rwmin210，Rwmax930，故取Rw为2k的精细线绕电位器。2）选择电源变压器3因为CW317的输入电压与输出电压差的最小值UIUominV，输入电压与输出电3压差的最大值UIUomax40V，故CW317的输入电压范围为：Uomax(UIUo)minUIUomin(UIUo)max即9V3VUI3V40V12VUI43VU2UImin12
9、11V，取U212V1.11.1变压器副边电流：I2Iomax0.8A，取I21A，所以，变压器副边输出功率：P2I2U212W因为变压器的效率0.7，所以变压器原边输入功率P2W，为留有余P117.1地，采纳功率为20W的变压器。3）采纳整流二极管和滤波电容因为：UUV，。RM2221217I0max0.8AIN4001的反向击穿电压URM50V，额定工作电流ID1AI0max，故整流二极管采纳IN4001。依据U09V,UI12V,U0pp5mV,Sv3103，和公式U0UIIo常数SvU0UIT常数可求得：UIUoppUI0.00512VU0Sv931032.2所以，滤波电容：IctI0
10、maxT0.811C25020.003636F3636uFUIUI2.2电容的耐压要大于2U221217V，故滤波电容C取容量为4700F，耐压为25V的电解电容。4四稳压电源的安装与调试按图3所示安装集成稳压电路，而后从稳压器D6的输入端加入直流电压UIV，调理RW，若3212输出电压也随着发生变化，说明稳压电路工作正常。CW317用万用表丈量整流二极管的正、反向电阻，正1R1D5确判断出二极管的极性后，按图4所示先在变压器UICUo的副边接上额定电流为1A的保险丝，而后安装整C1Co流滤波电路。安装时要注意，二极管和电解电容C2RW的极性不要接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连结，通电后，用示波器或万用表图3稳压电路检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为负，（此中：D5、D6为IN4001型二极管，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路，就会破坏集成稳压器。所以确立UI的极性为正后，断开电源，按图2所示将整流滤
