文档介绍：直流稳压电源电路的设计实验报告
一、实验目的
1、了解直流稳压电源的工作原理。
2、设计直流稳压电路,要求输入电压:220V市电,50Hz,用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+~+12V连续可调的直流稳压电源电路,两组输出电流分别IO≥500mA。
3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。
二、实验线路及原理
1、实验原理
(1)直流稳压电源
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如下:
图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换
其中:
1)电源变压器:是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定,变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,式中n是变压器的效率。
2)整流电路:利用单向导电元件,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分,输出波纹较小的直流电压U1。
4)稳压电路:其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。
(2)整流电路
常采用二极管单相全波整流电路,电路如图2-2所示。在u2的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;u2的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。电路的输出波形如图2-3所示。
图2-2整流电路
图2-3输出波形图
整流二极管采用1N4007,具有正向导通电压降低,导通电流高,泄露电流低,过载电流高,成本低等优点,其基本参数如下图所示,有黑色线圈一端表示负极。
图2-4 1N4007基本参数
(3)滤波电路
经过整流后的直流电幅值变化很大,会影响电路的工作性能。可利用电容的“通交流,隔直流”的特性,在电路中并入两个并联电容作为电容滤波器,滤去其中的交流成分。利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点,将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻并联,以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后,直流输出电压:Uo1=(~)U2。直流输出电流:Io1=I2/(~2)(U2变压器副边电压的有效值,I2是变压器副边电流的有效值。)
(4)稳压电路
集成串联型稳压电路有三个引脚,分别为输入端,输出端和公共端,因而称为三端稳压器。按功能可分为固定式稳压电路和可调式稳压电路;前者的输出电压不能进行调节,为固定值;后者可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围,便于实时控制。
本设计实现输出固定+15V输出直流电压时采用集成三端稳压7815。X78XX系列是三端正电源稳压电路,它的封装形式为T0-220。它有一系列的固定电压输出,应用广泛。每种类型由于内部电流的限制以及过热保护和安全工作区的保护,使它基本不会损坏。7815可输出+15V电压。其参数及
引脚如下所示。
图2-5 7815参数
图2-6 7815引脚图
7815标准应用如下图所示:
图2-7 7815标准应用
本设计实现输出+~+12V可调电压时采用可调式三端稳压器LM317。,有三个引出端,分别为输入端、输出端和电压调整端(简称调整端)。调整端是基准电压电路的公共端,。LM317可调式三端稳压依靠外接电阻来调节输出电压的,为保证输出电压的精度和稳定性,要选择精度高的电阻,同时电阻要紧靠稳压器,防止输出电流在连线上产生误差电压。LM317引脚图如下图所示。
图2-8 LM317引脚图
LM317标准应用如下图所示。电路中的R1、R2组成可调输出的电阻网络。为了能使电路中的偏置电流和调整管的漏电流被吸收,所以设定R1为120~240欧姆。通过R1泻放的电流为5~10mA。
图2-9 LM317标准应用
(5)单相变压器
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗,安全隔离。

下图为+15V固定稳压电源的线路图。采用三端式稳压器7815构成单电源电压输出串联型稳压电源,220V的市电经变压器变压后变成电压值较小的交流,再经桥