穩(wěn)壓直流電源實驗報告1.doc
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可調直流穩(wěn)壓電源 信院電子系 2011-11-7 摘 要 可調直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器，橋式整流電路，濾波器，穩(wěn)壓電路四部分電路組成。城市電網(wǎng)提供的一般為220V（或380V）/50HZ的正弦交流電，電源變壓器的作用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。本次實訓通過可調直流穩(wěn)壓電源的設計、安裝和調試，要求學會：（1）選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓源；（2）掌握直流穩(wěn)壓電路的調試及主要技術指標的測試方法。且輸出電壓在1.5V-12V范圍內連續(xù)可調，輸出電流最大可達1A;輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于3%，輸出電阻小于。整個電路采用可調三端集成穩(wěn)壓器W7805和W7905。 關鍵字：變壓器，濾波器，穩(wěn)壓塊 一、 實驗原理 （1）實驗原理圖 如下圖1所示為整個電路設計的原理框圖，220v交流電通過變壓器，整流器，濾波器和穩(wěn)壓電路之后，就變可以提供連續(xù)可調的直流輸入電壓。 圖1 原理框圖 （2） 電路原理圖 下圖2為整個電路的原理圖。 圖2 電路原理圖 （3 ）工作原理 城市電網(wǎng)提供的一般為220V（或380V）/50HZ的正弦交流電，電源變壓器的作用是將電網(wǎng)交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。然后再將其次級輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 下圖3為變壓器符號圖。 圖3 變壓器符號 變壓器部分參數(shù)介紹 a）電壓比 初、次級電壓和線圈圈數(shù)具有以下關系，即: b）效率 在額定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值稱為變壓器的效率，即: 變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系，通常功率越大，損耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。 c）額定電壓 指在變壓器的初級線圈上所允許施加的電壓，正常工作時，變壓器初級繞組上施加的電壓不得大于規(guī)定值。 d）額定功率 額定功率是指變壓器在規(guī)定的頻率和電壓下能長期工作，而不超過規(guī)定溫升時次級輸出的功率。 e）調整率 變壓器的調整率=（空載電壓-滿載電壓）/滿載電壓。一般10W以下變壓器的調整率在20%以上，要想在使用中降低變壓器的調整率，只有選大一些的功率變壓器，如3W的變壓器的調整率為28%，使用功率為1.5W。 （4） 整流電路 橋式整流電路的作用是利用單向導電性的整流元件二極管，將正負交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠。下圖4為整流電路。 圖4 整流電路 （5）濾波電路 濾波電路由電容、電感等儲能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。如下圖5所示為濾波電路。 圖5 濾波電路 （6） 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。 隨著集成技術的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實現(xiàn)集成化。目前已能大量生產(chǎn)各種型號的單片集成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點，而且使用靈活，價格低廉，被廣泛應用于儀器，儀表及其它各種電子設備中，特別是三端集成穩(wěn)壓器。如下圖6為穩(wěn)壓塊實物圖。 二、元器件選擇 1、輸出電壓調整 2、確定R2’值 由設計性能知 即： (粗調) (細調) 2、 R1的選定(180Ω ~250Ω) 1) LM317穩(wěn)定工作要求的最小電流為： Iomin〞=1.5mA~5mA（安全） 2) 證明 3) R1取值過小會使LM317的電流分流過多,導致IL下降 ，所以R1的下限取為180Ω。 4、 LM317性能 LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩(wěn)壓器集成電路。 （1）輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A，典型線性調整率0.01%，典型負載調整率0.1%，80dB 紋波抑制比，輸入輸出電壓差≥2V。 （2）使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。 （3）內置有多種保護電路，如過載保護，輸出短路保護，過流、過熱保護，調整管安全工作區(qū)保護。 （4）通常不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 （5）另有許多特殊的用法。比如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。 5、 整流橋 由于整流電路通常為橋式整流電路，故一些公司將4個整流二極管封裝在一起，這種組件通常稱為整流橋（Bridge Rectifier）或者整流全橋（簡稱全橋）。 整流橋選用型號：平均電流為 2A（2W10，2W06等）。 注：在選取元件時，若沒有全橋，也可用4個整流二極管連接代替。 6、 電容的選取 C1：濾波，C1=1200 F； C2：抑制自激振蕩， C2=(0.1～0.3)F/63V； C3：濾波，用以減小輸出電壓的波紋電壓(即輸出電壓中的交變電壓分量)。 C3=10uF/16V； C4：濾波作用，使Uo中的波動減小;C4=100F/16V。 6.二極管及電位器的選取 D1：選用1N4001或1N4007。 作用：無D1時，C3上的電壓UC3>U1時, C3的放電回路是：C3→R1→D2→C2→ C3，即在R1上將建立一個下正上負的電壓UR1’，在LM317的公共端產(chǎn)生一個反向倒灌電流I反使其損壞。接入D1后，使UR1’=UD≈0.7V,I反↓→保護LM317。 D2：選用1N4001或1N4007。作用：無D2，當LM317輸入端元件短路時，出現(xiàn)UI
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