模拟电源的设计.doc

模 拟 电 源 的 设 计 报 告 模拟电源的设计 摘要： 本次实习是通过制作简单的一个小功率直流稳压电源，来学习模拟电源的设计、性能指标与调试方法，以及对其参数的测试的学习，最后进行误差分析。直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成。其中电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流滤波电路中的整流电路将交流电变换成脉动的直流电压，稳压电路使得最后输出即供给负载的电压不变。 关键字：变压器T 整流二极管 滤波电容 集成稳压器 正文： 1实验目的 1.1 学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。 1.2 掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。 1.3 了解变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器得作用，以及整个设计电路得工作原理。 2 实验原理 2.1直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成，如图1所示。其中电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui。变压器副边与原边的功率比为： （1） 式中　η为变压器的效率；P2为副边功率；P1为原边功率。 图1 直流稳压电源基本组成框图 整流滤波电路中的整流电路将交流电压ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路，如图2所示。 （a）全波整流滤波电路 （b）桥式整流滤波电路 （c）倍压整流滤波电路 图2　几种常见的整流滤波电路 各滤波电容C满足： （2） 式中　T为输入交流信号周期；RL1为整流滤波电路的等效负载电阻。 大部分集成稳压器都具有输出电压稳定的功能。集成稳压器本身不能产生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。电源的工作方式有线性和开关两种，集成稳压器也一样有线性集成稳压器和开关集成稳压器。一般来说，线性集成稳压器的功耗较大，变换效率只有40%左右，不适用于大功率电源，而小功率电源采用线性稳压器较好。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。 固定三端集成稳压器分正压和负压两个系列，两系列除输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点相同。三端稳压器的三端是输入端子UI、输入出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图3所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，Uo－COM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压UI或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定。 图3　三端稳压器的内部等效电路 正压系列以78XX系列为代表，输出电压有5、6、8、10、12、15、18、20、24V等品种，输出电压精度基本上为4%。该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78XX系列又分三个子系列：78XX、78MXX和78LXX，其差别只在输出电流和外形，78XX输出电流为1A，78MXX输出电流为0.5A，78LXX输出电流为0.1A。负压系列以79XX为代表。78XX系列、79XX系列典型电路如图4所示，封装形式如图5所示，主要参数如表3所示。 2.2直流稳压电源典型电路设计指导 图6为集成稳压电源LM7805的典型电路。其主要器件有变压器T、整流二极管、滤波电容、集成稳压器。 图6　集成稳压电源的典型电路 直流稳压电源的一般设计思路为： （1）由输出电压Uo、电流Io确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件； （2）由稳压电路所要求的直流输入电压Ui、直流电流Ii确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容，并确定变压器的副边电压ui的有效值、电流ii的有效值及变压器功率η； （3）由电路的最大功耗及工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。 3稳压电源的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两类：一类是性能指标，包括输入电压、输出电压、输入电流及输出电流等；另一类是技术指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。其测试电路如图7所示。 图7 稳压电源性能指标测试 电路 3．1纹波电压 纹波电压是指叠加在输出电压Uo上的交流分量。用示波器观测其峰－峰值ΔUo(P-P)，一般为毫伏量级，也可以用交流电压表测量其有效值，但因ΔUo不是正弦波，所以用有效值测量其波纹电压时会产生一定误差。 3．2稳压系数 稳压系数是指