电子科技大学模电课程设计报告——直流稳压电源讲述.doc

电子科技大学 《模拟电路基础》应用设计报告 设计题目： 直流稳压电源 学生姓名： 学号： 教师姓名： 日期： 设计任务 设计一个直流稳压电路，将220V的市电转变为5V的直流电，并满足以下要求： 1.输出电压5V 2.最大输出电流0.5A 3.电压调整率4% 4.电流调整率4% 5.纹波系数5% 二、电路原理 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。设计构想如下（图1） 图1 直流稳压电源设计款图 各模块的功能如下表（表1） 表1 模块 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 各模块功能 将220V的市电变为较小接近5V的交流电 将交流电压变为脉动的直流 电压 将脉动的直流电压变为平滑的直流电压 将平滑的直流电变为稳定性好的直流电 电源变压器 这里选用15:1的线圈，是变压后电压在17V左右（图2） 图2 变压器 全波整流电路 　变压器和四个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图3中可见， 正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。 　全波整流的特点： 输出电压VL高；脉动小；正负半周都有电流供给负 载，因而变压器得到充分利用，效率较高。 图三　整流电路 滤波电路 我们采用的是电容滤波电路。由于电容的储能作用，使得输出波形比较平 滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。电容放电的时间τ=C越大,放 电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。一般取 τ≥（3～5）T/2，T为电源交流电压的周期。 图4 电容滤波电路 整流电路 我们使用三端稳压器LM7805对电路进行稳压，采用LM7805可大大简化电 路，使电路变得简单，而且整流效果也较好。 图5 LM7805整流电路 三、电路仿真和结果 选择的器件及其参数 选用的元器件型号和数量(表2) 表2 选用的元器件型号和数量 元件 型号 数量 变压器 线圈匝数15:1 1个 三端稳压电路 LM7805 1个 二极管 1N4001 4个 电容 100uF极性电容 1个 1uF 2个 电阻 10.5Ω 1个 电路仿真 将上述元件按照个执行功能连接，得到直流稳压电路，如图6 图6 仿真电路图 输出电压值 启动电路后，由电压表读熟得，输出电压为5V,且通过示波器可知，该输出信号为直流信号，如下图 图7 测试电路 图8 电压表电压值 图9 示波器波形 （2）最大输出电流 连接好电路，保持稳压电源的输入电压为220V?，接一个变阻器作为负载，串联一个毫安表，通过改变变阻器的阻值使输出电压降低5%左右，测量此时的电流I 计算得输出电压降低为4.75V左右时为最大输出电流 图10 输出最大电流时的电路 图11 输出最大电流 此时最大电流为476.55mA （3）电压调整率和电流调整率 测试方法： a.设置可调负载装置，使电源满载输出； b.调节AC SOURCE，使输入UI电压为下限值，记录对应的输出电压U1（这里分别测得输入电压比220V增大和缩小10%）； c.增大输入电压到额定值，记录对应的输出电压U0； d.调节输入电压为上限值，记录对应的输出电压U2； e.按下式计算： 电压调整率={(U- U0)/U0}×100％ 式中：U为U1 和U2中相对U0变化较大的值，电流调整率Si=(U2-U1)/U0*100%， 表3 源电压改变输出电压的改变值 UI U1 U2 242 +0.019 -0.021 220 0 0 198 +0.022 -0.020 带入计算得电压调整率为0.01% 电流调整率为0.019% (4)纹波系数 纹波系数=纹波电压/输出电压 图12 纹波电压 所以，纹波系数=317.774uV/5V0 所以，本仿真达到了设计预期指标，即 1.输出电压5V 2.最大输出电流0.5A 3.电压调整率4% 4.电流调整率4% 5.纹波系数5% 所以，本次仿真成功。 四、电路加工及测试（可选） 1.焊接过程注意事项 焊接时，应该遵循先焊小元件，如电阻和二极管等；后焊大元件，如电容。 2.阐明所用的测试仪、测试方法 用到的测试仪器有市电电源，晶体管毫伏表，示波器，万用表。 测量时，用万用表测出输出电压、调整电压和最大输出电流，用晶体管 毫伏表测量纹波电压，测量出的数据可带入计算式，算出所需指标。 五、问题解答 1.电容C1、C