线性稳压电源实验.doc

大 连 民 族 大 学 电子工程师认证实验报告 实验题目： 线性稳压电源 班 级： 电子129班 姓 名： 李大中 学 号： 2012131930 实验日期： 2015年6月8日  线性稳压电源问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制（PWM）技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%~70%，而线性电源的效率只有30％~40％。因此，用工作频率为20 kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史被誉为20kHz革命。随着超大规模集成（ultra-large-scale-integrated-ULSI）芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备（如手提计算机、移动电话等）更需要小型化、轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此外，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。 一、设计目的： 电路电工等综合性学习 二、设计内容： 1.AC-DC变换电路、DC-DC变换电路（如时间充裕可设计一个线性的多输出电源包含正负15V、正负12V、正负5V）； 2. 输出电压范围可调； 3.系统参数计算； 4.学会系统仿真、测量和调试 三、设计要求 1、撰写设计说明书一份（6-8页）(报告内容要包括设计思路、参数计算、仿真时每个环节的仿真实验现象的截图及其相应实验结果的分析)； 2、仿真分析（报告中最后附有整个系统的仿真电路图） 四．设计电路 1、DC-DC主回路拓扑的方案选择： 并联开关电路形式。并联开关电路原理与串联开关电路类似，但此电路为升压型电路，开关导通时电感储能，截止时电感能量输出。只要电感绕制合理，能达到题目要求的110V，且输出电压Uo呈现连续平滑的特性。 2、控制方法的方案选择： 采用集成运放芯片。响应速度快，死区时间可以调整，输出级为推挽式结构，驱动能力较强。通过深度负反馈原理构成误差放大器，电压比较器和三角波产生器。误差放大器用于为闭环控制，调整速度快。电压比较器提供PWM信号，保证稳定输出电压。三角波产生器构成信号产生电路，给电压比较器输出恒频三角波。 3、电流工作模式的方案选择： 电流断续模式。断续模式下，电感能量释放完时，下一周期尚未到来，电容能量得不到及时补充，二极管的峰值电流非常大，对开关管和二极管的要求就非常高，二极管的损耗非常大，而且由于电流是断续的，输出电流交流成分比较大，会增加输出电容上的损耗。由于对于相同功率的输出，断续工作模式的峰值电流要高很多，而且输出直流电压的纹波也会增加，损耗大。 4、提高效率的方法： 在DC-DC变换器中，主要消耗功率的元件有主回路的开关管、续流二极管、储能电感等部件。本设计中提高效率的措施主要有： 1）通过增加电感线径减小电感阻值； 2）采用低内阻的高效率MOSFET作为主回路的开关元件； 3）采用高速低正相压降的肖特基二极管降低其功耗。 5、电路工作原理： 工频交流电源经过变压器降压、整流、滤波后成为一稳定的直流电。电源接上负载后，通过采样电路获得输出电压，将此输出电压和基准电压进行比较。如果输出电压小于基准电压，则将误差值经过放大电路放大后送入调节器的输入端，通过调节器调节使输出电压增加，直到和基准值相等；如果输出电压大于基准电压，则通过调节器使输出减小。集成运放uA741的2脚接电源输出端；3脚接12v稳压电路VD5上，以110v为基准电压；6脚接复合开关基极；4脚接地；7脚接整流器输出端；当输出端电压低于110v，反应到uA741的反相端2脚，使uA741的6脚输出高电压，控制VT1，VT2导通，以大电流给负载及有关滤波电容，C2，C3等补充电能，很快使电压升到110v，即uA741的2,3脚电压平衡。6脚输出低电压，VT1，VT2关闭，暂停补充电能。 五、电路仿真现象 当输入端加的交流电为138V时，输出为47.3V的直流电，如图1： 图1 当输入端加的交流电为220V时，输出为110V的直流电:，如图2：