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南昌大学实验报告

学生姓名： 学号：专业班级：

实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：

直流稳压电源设计

一、设计任务

设计一直流稳压电源并进行仿真。

二、设计要求

基本性能指标：

(A1)输出直流电压＋5V，负载电流200mA。

(B1)+3V~+9V，连续可调；(B2)I =200mA；(B3)稳压系数S≤5×10-3；

Omax r

(B4)△U≤5mV。

O

扩展性能指标：扩展直流稳压电源的输出电流使10mA≤I≤1.5A。

O

三、设计方案

直流稳压电源设计框图和直流稳压电源基本电路分别如图1和图2所示：

图1 直流稳压电源框图

图2 直流稳压电源基本电路

主要原理是：

电源变压器将交流电网220V的电压降压为所需的交流电压，然后通过整流电路将交流电压变成单极性电压，再通过滤波电路加以滤除，得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

一般情况下，选用降压的电源变压器。

整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路和全波整流电路，一般情况下多用桥式整流电路，桥式整流输出脉动电压平均值为：

U ? 1?2?|u

(t)|d?t?1?? 2Usin?td?t?2 2U

?0.90U

O 2? 0 o

? 0 2

? 2 2

通过每只二极管的平均电流为：

OI ?U

O

0.45U

?2

?

O 2R R

L L

每只二极管承受的最大反向电压为：

U ? 2U

RM 2

滤波电路亦可分为电容滤波、电感滤波、Π型滤波等多种滤波电路，而在小

功率电源电路设计中多用电容滤波电路。当在接上滤波电容后，U

O

会明显增大，

其大小与时间常数RC有关，通常情况下，RC＝(3~5)T/2（T为电网电压周期）。

L L

稳压电路有二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路等，可根据具体要求选择合适的电路形式（具体原理可查阅相关资料）。

稳压电源的性能指标：

最大输出电流I ：电源的输出电压U应不随负载电流I

而变化，随着负

Omax O OL

载R阻值的减少，I

L OL

增大，U

O

减小，当U

O

的值下降5%时，此时流经负载的电流

定义为I （记下I 后迅速增大R，以减小稳压电源的功耗）。

Omax Omax L

输出电压：指稳压电源的输出电压，也是稳压器的输出电压。当输入电压为

额定值时，可直接用电压表测量。

纹波电压：指叠加在输出电压U

O

上的交流分量。可用示波器观测其峰-峰值

或者有效值。

稳压系数：指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即

OS ??U

O

r U

?U

/I

/

U

|IO?常数

T?常数

O I

输出电阻：稳压电路输入电压一定时，输出电压变化量△U

O

与输出电流变化

量△I

O

之比，即

R ??U

o ?I

O (U

I

为常数)

O

四、电路仿真与分析

A：

B：

五、计算

通过每支二极管的平均电流Id=0.45*V2/R；

RC放电时间常数满足：RC（3~5）*T/2，T=50Hz；Vo=1.25(1+Rp1/R4)=3~9

Vomax+(Vi-Vo)min=Vi=Vomin+(Vi-Vo)max9+3=Vi=3+40

12=Vi=43

V2=Vimin/1.1=12/1.1;取V2=12VI2Iomax=0.2A;取I2=0.5AP2=I2V2=6W

P210;所以效率=0.6;则P1=P2/0.6=10W

选20W变压器

△Vi=1.3V;C=3842uF

滤波电容C=Ic*t/△Vipp，t=T/2=0.01s，Ic=Iomax，取C=两个2200并联；

六、仿真效果

3~9V可调，输出电流200mA

滤波效果：

纹波小于5mV：

稳压系数的测定：

输入电压为11V，输出电压5.0003；

输入电压为10V，测得输出电压为5.002V,得稳压系数：Sv=-=0.001

输入电压为7.5V，输出电压为4.999；输入电压为15V，输出电压为5.008V,

得稳压系数：Sv=-=0.001

七、实验总结

电源设计是每个比赛首先必须搭建的。通过训练，对稳压电源的设计搭建更加熟悉了。

八、仿真原件

直流稳压电源设计——A.ms14 直流稳压电源设计——B.ms14