一、先預設目的與要求

1．通過實驗獲取直流電源相關(guān)知識
通過集成直流穩(wěn)壓電源的設計、安裝和調(diào)試，要求學會：
(1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源；
(2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標的測試方法。

2．設計任務
設計一波形直流穩(wěn)壓電源，滿足：
(1)當輸入電壓在220V±10%時，輸出電壓從3－12V可調(diào)，輸出電流大于1A；
(2)輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3，輸出內(nèi)阻小于0.1歐。

3．設計要求
(1)電源變壓器只做理論設計；
(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；
(3)完成全電路理論設計、計算機輔助分析與仿真、安裝調(diào)試、繪制電路圖，自制印刷板；
(4)撰寫設計報告、調(diào)試總結(jié)報告及使用說明書。

二、儀器與器材

自耦調(diào)壓器、雙蹤示波器、萬用表（模擬或數(shù)字）、交流毫伏表各一臺，自制電路板的各種工具一套及

元器件若干。



三、原理與分析

1．直流穩(wěn)壓電源的基本原理
直流穩(wěn)壓電源一般由直流電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。各部分的作用：



（1）電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=η，式中η是變壓器的效率。
（2）整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。


各濾波電容C滿足RL-C＝（3~5）T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。


（3）三端集成穩(wěn)壓器：常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317）系列，它們的輸出電壓從1.25V－37伏可調(diào)，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護，最大輸出電流為1.5A。其典型電路如圖2，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Uo的表達式為：Uo＝1.25（1＋R2/R1）
式中R1一般取120－240歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準電壓（典型值為1.25V）。



2．穩(wěn)壓電流的性能指標及測試方法
穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）、紋波電壓（紋波系數(shù)）及溫度系數(shù)。測試電路如圖3。


 圖3　穩(wěn)壓電源性能指標測試電路

（1） 紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差。

（2）穩(wěn)壓系數(shù)：在負載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即：

（3） 電壓調(diào)整率：輸入電壓相對變化為±10%時的輸出電壓相對變化量，穩(wěn)壓系數(shù)和電壓調(diào)整率均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。

（4） 輸出電阻及電流調(diào)整率
輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值.電流調(diào)整率：輸出電流從0變到最大值時所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調(diào)整率均說明負載電流變化對輸出電壓的影響，因此也只需測試其中之一即可。