用示波器测量电容

DC稳压电源的设计

二、设计目的

1.学习基础理论在实践中综合应用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法和设计步骤，培养综合设计和调试能力。

2.学习DC稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

三。设计任务和要求

1.设计和制造连续可调的DC稳压电源。主要技术要求如下:

①可调输出电压:UO =+6V ~+13V

②最大输出电流:Iomax=1A

③输出电压变化:δ uo ≤ 15mv。

④电压稳定系数:SV≤0.003。

2.设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，绘制实用原理电路图。

3.拟定实验方法、步骤和数据表，提出测试所需仪器、部件的规格和数量，提交指导教师审核。

4.批准后，进入实验室进行组装调试，测试其主要性能参数。

四、设计步骤

1.电路图设计

(1)确定目标:设计由这些模块组成的整个系统，以及模块之间的信号传输，画出DC稳压电源的框图。

(2)系统分析:根据系统功能，选择各模块使用的电路形式。

(3)参数选择:根据系统指标要求，确定各模块电路中元件的参数。

(4)总电路图:连接各模块电路。

2.电路安装和调试

(1)为了提高学生的实践能力，学生自己设计和焊接印刷电路板。

(2)在各模块电路的输入端加信号，测试输出信号，验证各模块是否能达到规定的指标。

(3)重点测试稳压电路的稳压系数。

(4)连接各模块电路，调试整机，测量系统指标。

动词 （verb的缩写）总体设计思路

1.DC稳压电源的设计思想

(1)电网供电电压为220V(有效值)50Hz。为了获得低压DC输出，必须使用电力变压器来降低电网电压，以获得所需的交流电压。

(2)降压后的交流电压通过整流电路变成单向DC，但其幅度变化很大(即脉冲大)。

(3)大脉冲的DC电压必须通过滤波电路变成小脉冲的平滑DC电压，即滤除交流分量，保留其DC分量。

(4)滤波后的DC电压经稳压电路稳定后，可以获得基本不受外界影响的稳定的DC电压输出，并提供给负载RL。

2.DC稳压电源原理

DC稳压电源是将220V工频交流电转换成稳压输出DC电压的装置。需要变压、整流、滤波、稳压四个步骤，如图1所示。

图1 DC稳压电源框图

其中包括:

(1)电源变压器:是一种降压变压器，将220V的交流电压转换成所需的交流电压，送入整流电路。变压器的变压比由变压器的次级电压决定。

(2)整流电路:利用单向导电元件将50Hz正弦交流电转换成脉动直流电。

(3)滤波电路:整流电路输出电压中的大部分交流分量可以被滤除，从而获得比较平滑的DC电压。

(4)稳压电路:稳压电路的作用是稳定输出的DC电压，该电压不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路往往采用二极管单相全波整流电路，如图2所示。在u2的正半周期间，二极管D1和D2导通，D3和D4关断；在u2的负半周，D3和D4开启，D1和D2关闭。有一个负载电阻RL，电流在正负半周流过，方向相同。该电路的输出波形如图3所示。

在桥式整流电路中，每个二极管只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于平均输出电流的一半，即。电路中每个二极管的最大反向电压为(U2为变压器次级电压的有效值)。

在设计中，往往利用电容两端电压和流经电感的电流不能突变的特性，将电容和负载电容并联或电容和负载电阻串联，达到基本平滑输出波形的目的。选择电容滤波电路后，DC输出电压为UO 1 =(1.1 ~ 1.2)U2，DC输出电流为(I2为变压器二次电流有效值。)，并且稳压电路可以可选地与三端稳压电路集成。

整体原理电路如图4所示。

3.设计方法介绍

(1)根据设计要求的性能指标，选择集成三端稳压器。

由于要求输出电压可调，所以选用三端可调集成稳压器。可调集成稳压器，主要是CW317和CW337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出可调的负电压，可调范围6V~13V，最大输出电流1.5A，稳压器内置过流过热保护电路，安全可靠，性能优异，不易损坏，使用方便。其电压调整率和电流调整率优于固定集成稳压组成的可调稳压电源。电路系列的引脚功能相同，引脚图和典型电路如图5所示。

图5典型电路

输出电压表达式为:

公式中，1.25为集成稳压块输出端和调节端之间的固有参考电压。当这个电压加在给定电阻的两端时，通过输出电压调节电位器会产生一个恒定的电流，这个电阻通常是一个值。一般使用精密电位器，与之并联的电容C可以进一步降低输出电压的纹波。图中增加了二极管D，以防止输出端短路。F大电容放电倒灌到三端稳压器损坏。

输出电压可调范围:1.2V ~ 37V

输出负载电流:1.5A

输入输出工作压差δ u = UI-UO: 3 ~ 40V

能满足设计要求，所以选用稳压电路。

(2)选择电源变压器

1)确定次级电压U2:

根据性能要求:Uomin=3V Uomax=9V。

∫UI-UO最大值≥ (UI-UO)最小值≤ (UI-UO)最大值。

其中:(Ui-Uoin)最小值=3V，(Ui-Uo)最大值=40V。

∴ 12V≤Ui≤43V

在此范围内可选:Ui=14V=Uo1。

根据UO 1 =(1.1 ~ 1.2)U2

变压器的可用二次电压:

2)确定变压器二次电流I2。

∫Io 1 = Io

二次电流I2 = (1.5 ~ 2) iO1，I = iOMAX = 800 Ma。

那么I2 = 1.5 * 0.8a = 1.2a。

3)选择变压器的功率

变压器输出功率:Po & gtI2U2=14.4W

(3)选择整流电路中的二极管。

变压器U2的二次电压=12V

∴桥式整流电路中二极管所承受的最高反向电压为:

桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为:

查手册选择整流二极管IN4001，其参数为:反向击穿电压UBR = 50V & gt17V

最大整流电流if = 1a >；0.4A

(4)滤波电路中滤波电容的选择

滤波电容的大小可以通过公式获得。

1)求δ ui:

根据稳压电路的稳压系数的定义:

设计要求δ UO ≤ 15mV，SV≤0.003。

Uo=+3V~+9V

Ui=14V

代入上式，可得δ UI。

2)滤波电容器c

设置Io=Iomax=0.8A，t=0.01S。

那么就可以得到c。

电路中滤波电容的最高电压为0，所以所选电容的耐压应大于17V。

注意:由于大容量电解电容有一定的绕组电感分布电感，容易引起自激振荡，形成高频干扰，所以调压器的输入输出端往往与瓷介的小容量电容组合，抵消电感效应，抑制高频干扰。

六、实验设备及部件

1.万用表2。示波器

3.交流毫伏表4。三端可调稳压器

七、测试要求

1.测试并记录电路中各环节的输出波形。

2.测量稳压电源的调节范围和最大输出电流。

3.测量输出电阻Ro。

4.测量稳压系数。

通过改变输入交流电压，模拟Ui的变化，测量输出DC电压的相应变化，可以计算出稳压系数SV。(注:220伏交流电用调压器改变10%。即Ui = 44V)

5.输出DC电压中的交流纹波电压可用毫伏表测量，其波形可用示波器观察和记录。

6.分析测量结果，讨论并提出改进建议。

八、设计报告要求

1.设计目的。

2.设计指标。

3.总体设计框图，并说明各模块的功能。

4.功能模块，可以有多种方案，并对方案进行论证和比较，有详细的原理说明。

5.一般电路图设计及原理说明。

6.实施仪器和工具。

7.分析测量结果，讨论并提出改进建议。

8.总结:遇到的问题和解决方法，经验，意见和建议。

九、注意事项

1.焊接时每个功能模块电路都要单独测试，必要时可以设计一些临时电路进行调试。

2.在测试电路时，需要在接通电源之前确保正确焊接，以防止元件烧坏。

4.根据示意图进行焊接时，必须确保可靠接地。

X.该电路的误差分析

通过综合分析，我们可以知道电路测试过程中可能的误差因素有:

①测量输出电流时触点间微小电阻引起的误差；

(2)串联电路中电流表内阻引起的误差；

③测量纹波电压时示波器引起的误差；

④示波器和万用表精度引起的系统误差；

该电路可以通过以下方法进行改进:

(1)降低接触点的微小电阻；

②测量结果可根据电流表内阻进行修正；

③测量纹波时，示波器采用手动同步；

(4)使用更精确的仪器检测；

XI。综合摘要

通过本次设计，我们可以进一步了解DC稳压电源的工作原理、要求和性能指标，也认识到本次设计电路存在的问题。通过不断努力解决这些问题，我从解决设计问题中有所收获。我们这次设计的这个DC稳压电源电路；采用稳压管(uA723)和稳压管(2SC3280)实现电压调节。电路的控制也由单片机(89C51)实现，并实现了多功能。稳流部分可以用可调三端稳压电源管来实现。

十二。参考

◆& lt；& lt电子电路基础>:& gt华东师范大学物理系，万家若，云主编，高等教育出版社。

◆& lt；& lt电子技术基础> & gt华中工学院电子系，康主编，高等教育出版社。

◆& lt；& lt电子电路设计>:& gt(第二版)华中科技大学谢主编，华中科技大学出版社出版。