可调直流稳压电源设计实验报告
更新时间:2023-08-24 13:41:01 阅读量: 教育文库 文档下载
可调直流稳压电源
实验报告
1. 设计任务与要求
(1) 设计任务
设计并制作有一定输出电压调节范围的直流稳压电源。 (2) 基本要求
1) 输出直流电压(Uo)调节范围6~9V。(输入电压Ui~13V ) 2) 纹波小于40mV。 3) 稳压系数Sv 2 10 2。 4) 输出电阻Ro 0.5 。 5) 6) 7) 8)
输出电流0~200mA。
具有过电流保护功能,动作电流~250mA。
利用通用板制作电路。
给出电路的Multisim 软件仿真。
2. 电路设计过程
图1 实验设计图纸
由题目要求可知Q1两端的电压为Ui Uo在4~7 V 之间,电流最大值为
200mA,因此最大的功率为1.4 W ,因此要选用一个大功率的三极管,我们选
用功率为1.67 W 的MJE13005,为了保证在0 C 时也可以符合要求,在下面计
算时, 值取10。
Q1两端的电压为Ui UD1 UR1,在1.6~4.6 V 之间,最大电流为30 mA ,最大功率为0.138 W 。Q1两端的电压为Ube1 Ube2 1.4 V ,最大电流为
18 mA ,最大功率为0.025 W ,因此都选用小功率的9013三极管,在下面计算时,取 值为150。
由图可知:
I1 I2 I3I6 1 I2
I5 2 I30 I6 200mAUa UoUb Ua 0.7V
(1)
且:
I4
10
I5 (2)
I3 5mA由于实际输入电压存在5%左右的误差,因此实际的输入电压大约在
12~14V之间,所以,当Vcc 12V,I6 200mA,Uo 9V时,UR1最小,由于
I3 5mA,因此可得:
Vcc Ub
I2 I3
R1
Vcc UbI6
I3
R1 112 9.7V200mA
I3
R1302.3V
6.7mA I3R1
(3)
由(2)式、(3)式可得:
2.V3
1mA 5mA
R1 (4)
R1 209 所以取R1 200 。
当Vcc 14V,I6 0mA,Uo 6V时,UR、I1最大,要保证
I4
10,得: 1IVcc Ua
1
R1
14 ( 60V.7200 )
36.5mA II6
2 0mA
1
所以此时:
I3 I1 36.5mA ImA5
5
I3
36. 182 .5A 2
200
IUo
4
R2 R3 R46V
R2 R3 R4
由(2)式、(8)式、(9)式可得到:
6V
RR 10 I5
2 R3 4
6V
RR 10 182.5 A 2 3 R4
R2 R3 R4 3296.7
已知,稳压电路的输出电压为: U2 R3 R4
o
RR'
Uz UBE2 3 R4
I5
(5)
(6) (7) (8) (9)
(10)
(11)
其中:
6 Uo 9V;Uz UD1 5.1V;UBE2 0.7V;0 R3' R3 .
(12)
由(11)式、(12)式可得:
R2 R3 R4
5.1 0.7 9V R4
(13)
R2 R3 R4 5.1 0.7 6V R3 R4
由(13)式化简可得:
3 R R42 58
(14)
R 1 R34 2
由(10)式、(14)计算可得到:
R2 109.89 R3 1062.27 R4 2124.54
因此最后取:
R2 100 R3 1000 R4 2000
模拟后,测得,电路总电流在19.33~33.974mA之间,因此可知,总的电路的电阻Rs大概在382.64~672.5 之间,为了使纹波小于40mV,因此:
T
20.02
Rsmin C3 3
2
382.64 C3 0.03Rs C3 (3~5)C3 78.4 F
为了防止波纹过大,尽量取大C3的电容大小,最终取C3 330 F。
3. Multisim 仿真结果
(1) 当R3 0 时的仿真结果(由于Multisim 中没有9013三极管,因此仿真
时用2N3904代替):
此时,输出的电压值为9.203V。
(2) 当R3 1K 时的仿真结果:
此时输出的电压值为5.928V。
4. 标有元件值的电路图
5. 系统的性能测试过程
(1) 输出电压范围与输出动作电流的测试
在输出电流为200mA条件下,对输出电压进行测试,此时,过流保护电路不应动作,测此时的输出电压Uo和外接负载电阻RL的大小。
动作电流测试时,用数字电压表测量的电压值就是Uo,然后慢慢调小外接负载电阻RL,直到测到的Uo值下降5%,此时流经RL的电流就是动作电流。
分别将不接负载下的输出电压Uo调整为9V,7.5V,6V,测此时的各组数据。 (2) 稳压系数的测量
在输出电流为200mA条件下,先使输入电压U1 13V,测量输出电压Uo,然后将电压U1调整为14.3V,测出稳压电源对应的输出电压Uo1,然后将电压U1调整为11.7V,测出稳压电源对应的输出电压Uo2,则稳压系数为:
Sv
U
Uo
U1U1
Uo13
(15)
14.3 11.7Uo1 Uo2
在U1 13V的情况下,分别将不接负载下的输出电压Uo调整为9V,7.5V,6V测值计算此时的稳压系数。
(3) 输出电阻的测量
保持稳压电源的输入电压Ui 13V,在不接负载RL时测出开路电压Uo1,此时Io1 0mA,然后接上负载RL,测出输出电压Uo2和输出电流Io2(Io2调节成满载的200mA),则输出电阻为:
Ro
Uo1 Uo2Uo2 Uo1
(16)
Io1 Io2Io2
分别将不接负载下的输出电压Uo调整为9V,7.5V,6V,测此时的各组数据。 (4) 纹波电压的测试
分别将不接负载下的输出电压Uo调整为9V,7.5V,6V,接上负载,使得输出电流为满载的200mA,将输出接入示波器,测量其峰峰值,计算 Uop p。
6. 实验数据的测量与比较
(1) 输出电压范围
在输出电流大约为200mA条件下,Uomax 9.12V,Uomin 5.98V。
(2) 动作电流
表1
表2
输出为7.5V时的电流测量
输出为6V时的电流测量
表3
(
3) 稳压系数
表4
输出为9V时的电流测量
当Ui 13V,Uo 6V时的数据测量
Sv1
136
14.3 11.76.01 5.99 0.019
表5
当Ui 13V,Uo 7.5V时的数据测量
Sv2
137.5
14.3 11.77.51 7.48 0.02
表6
当Ui 13V,Uo 9V时的数据测量
此时:
Sv3
139
14.3 11.79.01 8.98 0.017
稳压系数均小于0.02,符合要求。
(4) 输出电阻的测量
输出阻值Ro均小于0.5 ,符合要求。
(5) 波纹的测量
波纹大小均小于40mV,符合要求。
7. 参考文献
【1】模拟电子设计 出版社
【2】MJE13005 TECHNICAL DATA
范立南、恩莉、代红眼、李雪飞 MOTOROLA
中国水利水电
SEMICONDUCTOR
【3】9013中文资料
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