作者：www.nenghua.com.cn 发布日期：2014-12-24 22:26 信息来源：http://www.lp1995.com
直流稳压电源的研究与设计
一,实验目的
1. 学会选择变压器,整流二极管,滤波电容及集成稳
压 器来设计直流稳压电源.
2. 掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法.
二,实验原理
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.
直流稳压电源由电源变压器T,整流,滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图1 所示.电网供给的交流电压u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压u2,然后由整流电路变换成方向不变,大小随时间变化的脉动电压u3,再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压uI.但这样的直流输出电压,还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化.在对直流供电要求较高的场合,还需要使用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定.
图1 直流稳压电源框图
1,串联型稳压电源的基本原理
图2是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图.其整流部分为单相桥式整流,电容滤波电路.稳压部分为串联型稳压电路,它由调整元件(晶体管V1);比较放大器V2,R7;取样电路R1,R2,RP,基准电压VD,R3和过流保护电路V3管及电阻R4,R5,R6等组成.整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统,其稳压过程为:当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经T2放大后送至调整管V1的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的.
图2 分立元件组成的串联型稳压电源电路
图3 直流稳压电源基本电路
图3是由运放组成的串联型稳压电源的电路图,其工作原理同图2的工作原理类似.
可见,稳压过程实质上是一个闭环的电压负反馈过程.目前已广泛采用集成电路稳压器来完成稳压过程,使直流稳压电源的设计,安装和调试变得简单,易于实现.
2,集成稳压器
能够完成稳压功能的集成稳压器种类很多,根据调整管工作在线性放大区还是工作在开关状态,将其分为线性集成稳压器和开关集成稳压器.线性集成稳压器中,由于三端式稳压器只有三个引出端子,性能稳定,价格低廉等优点,因而得到广泛的应用.三端式稳压器有两种,一种输出电压是固定的,称为固定输出三端稳压器,另一种输出电压是可调的,称为可调三端稳压器.图 4是常用的三端稳压器示意图.
(a)CW7800系列;(b)CW7900系列
(a)CW117系列;(b)CW137系列
图 4常用的三端稳压器示意图
图5 电源电压性能指标测试电路
1.特性指标
(1)输入电压及其变化范围;
(2)输出电压Uo及其输出电压调节范围Uomax ~ Uomix.
(3)额定输出电流Iomax(指电源正常工作时的最大输出
电流)以及过流保护值.
三,主要特性参数及测试方法
稳压电源的性能指标分为两种:一种是特性指标,另一种是质量指标.测试电路如图5所示.
2.质量指标
(1)稳压系数Sr负载电流Io和环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化和输出电压的相对变化之比
(2)电流调整率SI
(3)输出电阻Ro当电压和温度不变时,因RL变化,导致负载电流变化了△Io,相应的输出电压变化了△Uo,两者比值的绝对值为输出电阻Ro
(4)温度系数ST
(5)纹波电压和纹波抑制比
1,集成稳压器的选择
选择集成稳压器主要依据输出电压,负载电流等性能指标.集成稳压器的输出电压U0应予稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同.稳压器的输出最大允许电流ICM
