集成稳压电源的设计

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1、实验五综合设计型仿真实验集成直流稳压电源的设计电子设备都离不开直流稳压电源。许多电子设备要由电力网上的交流电变换的直流电来提供电。根据电子设备的不同，对电源的要求也不同。比如，有的电子设备消耗功率大些，就要求直流电源提供较大的功率；有的电子设备的工作性能对电压波动很敏感，就要求电源的输出电压要稳定、纹波系数要小；也有的要求直流电源输出的电压可调。一、实验目的1）学习集成直流稳压电源电路的原理；2）学习直流稳压电源的技术指标要求及其调整方法；3）学习对稳压电路有关性能指标的测试方法；4）掌握综合型模拟电路的设计方法；5）掌握模拟电子技术电路的调试要求和调试方法；、实验器材虚拟实验设备操作系统为W

2、indowsXP的计算机ElectronicsWorkbenchMultisim8.x示波器Oscilloscope交流信号源数字万用表电流表电阻（240Q,1/4W）电位器（5KQ）电位器（20KQ）电解电容（2200,25V）电解电容（10订25V）电解电容（1,25V）磁片电容（0.33,）二极管1N5401二极管1N4007三端集成稳压器LM317H实际工程实验设备模拟实验箱双踪示波器DF4320数字万用表DT9806电阻（240Q，1/4W）电位器（5KQ）电位器（20KQ）电解电容（2200,25V）电解电容（10,25V）1台10.x电子线路仿真软件1套1台1个1个1个1个1个1

3、个1个1个1个1个4个2个1个1台1台1个1个1个1个1个1个电解电容(125V)1个磁片电容(0.33卩1个二极管1N54014个二极管1N40072个三端集成稳压器LM317H1个三、设计任务和要求本实验的设计任务就是采用分立元器件设计一台集成直流稳压电源。其功能和技术指标如下：(1) 输出电压U=+5+12V连续可调，输出电流lomax=1A；(2) 输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5X10-3;输出内阻小于0.1吐(3) 电压调整率Ku3%;(4) 电流调整率Ki12+3/0.9=16.67V确定电源变压器副边电压、电流及功率U|UIm%f|p|ax所以我们取I|为1.1A。Ui1

4、71.1=15.5V变压器副边功率P217W变压器的效率r=0.7，则原边功率P&24.3W。由上分析，可选购副边电压为16V，输出1.1A，功率30W的变压器。(1) 选整流二极管及滤波电容因电路形式为桥式整流电容滤波，通过每个整流二极管的反峰电压和工作电流求出滤波电容值。已知整流二极管1N5401，其极限参数为Urm=50V,Id=5A。滤波电容：C1(35)Txl|max/2Ulmin=(19413235)pF故取2只2200PF/25V的电解电容作滤波电容。3、稳压器功耗估算当输入交流电压增加10%时，稳压器输入直流电压最大，即Ulmax=1.1x1.1x16=19.36V所以稳压器承

5、受的最大压差为：19.36-515V最大功耗为：Ulmaxxllmax=15x1.1=16.5W故应选用散热功率16.5W的散热器。4、其他措施如果集成稳压器离滤波电容Ci较远时，应在W317靠近输入端处接上一只0.33pF的旁路电容C2。接在调整端和地之间的电容C3，是用来旁路电位器RP两端的纹波电压。当C3的电容量为10疔时，纹波抑制比可提高20dB，减到原来的1/10。另一方面，由于在电路中接了电容C3,此时一旦输入端或输出端发生短路，C3中储存的电荷会通过稳压器内部的调整管和基准放大管而损坏稳压器。为了防止在这种情况下C3的放电电流通过稳压器，在R1两端并联一只二极管VD2。W317集

6、成稳压器在没有容性负载的情况下可以稳定地工作。但当输出端有5005000pF的容性负载时，就容易发生自激。为了抑制自激，在输出端接一只1pF的钽电容或25pF的铝电解电容C4。该电容还可以改善电源的瞬态响应。但是接上该电容以后，集成稳压器的输入端一旦发生短路，C4将对稳压器的输出端放电，其放电电流可能损坏稳压器，故在稳压器的输入与输出端之间，接一只保护二极管VD1。六、仿真分析启动Multisim10.0仿真软件，按前面设计好的电路进行连接，如图5-6所示。1. 输出电压的可调范围(U0minU0max)的测量调节RP使输出电压最小，并调节负载电阻Rl,观察输出电流表，使输出电流为500mA。

7、读出电压表V1的值，即测出最小输出电压Uomin。同样调节RP与Rl，使输出电压最大，输出电流为500mA，即可测出最小输出电压Uomax。观察并记录电源的调节范围。2. 输出纹波电压S的测量同样调节RP与负载电阻RL,使输出电压为9V，输出电流为500mA，读取万用表交流电压值，即可测出纹波电压S。使用示波器(测试探针)也可测出纹波电压，并可以观察到纹波电压的波形。记录示波器的输出波形。(注意：示波器耦合方式开关此时应置为AC。)3. 电压调整率、电流调整率及输出电阻的测量调节输入电压Ui为16V，调节RP及RL,使输出电压电流为15V,500mA。记录输出电压及输出电流值。调整输入电压为最

8、大值(17.6V)，RP及RL位置不变，测量并记录输入输出电压值，根据公式计算电压调整率、电流调整率及输出电阻。调整输入电压为最小值(14.4V)，RP及RL位置不变，测量并记录输入输出电压值，根据公式计算电压调整率、电流调整率及输出电阻。七、调试要点1. 空载测试在不加负载的条件下，使用万用表测量稳压电源的最大与最小输出电压，即可测出输出电压的可调范围，其值应满足技术指标的要求。2. 带载测试(输出电流为10=500mA)(1) 输出电压的可调范围Uomin5max。(2) 在输出端上接上滑动变阻器，使其输出电流为500mA，在此条件下测量输出电压的可调范围。(3) 电压调整率Ku的测试。使

9、用自耦变压器模拟电网电压的变化，以标准电源作为基准电源，来测试稳压电源输出电压的稳定度。按图5-3连接好测试电路。调整自耦变压器，输出220V电压，并使被测电路输出15V/500mA电压，标准电源E也输出15V电压，这时V表应为0V,然后调整自耦变压器，使其输出电压上升10%，读出V表的电压即为输入电网变化+10%时输出电压的变化量U0,这样就可以算出电压调整率Ku=。U0电源内阻Rs的测试。同样按图5-3所示连接好测试电路，使被测电路输出15V/500mA直流电，标准电源E也输出15V电压，这时V表应为0V。调整负载使输出电流为0mA，这时读出V2表的值，即为负载电流变化量厶1。=500mA

10、时所引起的输出电压的变化量U0,这样就可以计算出Rs=。L10纹波电压的测试。按图5-4所示连接好测试电路，其中G为电子电压表。使被测电路输出为15V/500mA直流电，这时读出电子毫伏表的值就是纹波电压。图5-4纹波电压测试图9V，调节负载电阻Rl的值从(4) 过流保护电流的测试。调节电位器，使输出电压为最大逐渐减小，直到输出电压Uo减小到0.5V，输出电流的值就是限流保护电路的动作电流值。八、实验数据分析及讨论1、根据测量结果，计算你所设计的集成直流稳压电源的电压调整率、电流调整率及输出电阻。并总结是否符合设计要求，如不符合，分析原因。2、用座标纸画出纹波波形。3、通过本次实验，你有何收获及体会。