直流稳压电源的设计实验报告

安徽大学电子信息工程学院

实验报告

1. 实验名称：直流稳压电源的设计

2. 实验目的

(1) 了解整流、滤波及稳压电源的功能，加深对直流稳压电源原理的理解。

(2) 掌握直流稳压电源的主要技术指标及测试方法。

(3) 掌握三端集成稳压电源的基本应用电路。

3. 实验预习要求

(1) 了解直流电源的组成部分及工作原理及参数计算

(2) 预习稳压电源的主要技术指标

4. 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转换为直流电的直流稳压电源。直流稳压电源由电源变压器、整

流、滤波和稳压电路4部分组成，其原理框图如图所示：

交流输入

电源

u2

整流

t

u3

u3

滤波

U1

稳压

U0 直流输出

t

ui 220V

变压器

电路

3

电路

电路

I

I

50Hz

i

u2

i

3

i

UI

3

i

U0 3 0 3

ui

0 i

i

t

0

0

i

t

0

3

i

t

i

i

图2-14-1 直流稳压电源框图

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路4个部分组成，其原理框图如图2-14-1

所示。电网供给的交流电压u1(220V，50Hz)经电源变压器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，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U1。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

的直流电压更加稳定。

稳压电源的主要性能指标及测试方法为：

(1) 稳压电路技术指标：

稳压电路技术指标分为两种：一种特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输

出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压得稳定程度。

包括稳压系数（电压调整率）、输出电阻（电流调整率）及纹波电压等。

(2) 稳压系数S：负载电流IL和环境温度保持不变时，电源电压Ui的相对变化与由它

所引起的Uo的相对变化的比值，即

S Uo Ui

Uo Ui

式中：Uo是额定输出电压，Ui为输入电压（220V）。

当Ui在10%内变化时

变化所引起的Uo变化的比值，即：

Uo也是最大。该值可用晶体管毫伏表测量，也可用示波器测得。但由于纹波电压已不

是正弦波，毫伏表的读数不能代表纹波的有效值。实际应用中，常用示波器测量纹波的

峰峰值UoP-P，以便对不同的稳压电源进行比较。

(5) 稳压电源的测试方法：在测量稳压电源技术指标时，一定要接入额定负荷测试，否

则由于空载和带负载时的输出特性差别很大，会产生误差。测量直流电压的地线不得和

交流电压的接地线连接在一起，这一点与Multisim2001仿真工具不同。

①整流滤波及串联型稳压电路如图2-14-2。

ui	1A IN4007x4	R7	3DG12	R6	R3	R1	C	RP
			T1	30
			R4	T3
		1.5k			510
			610			510
		u1
	C1	+	C2	3DG6	3DG6	RW		200
					T2		0.01F
			0.33F
				R5	DZ	1k
	220F
				2.7k
						R2
						1k

图2-14-2串联型稳压电源实验电路

②固定式集成稳压器如图2-14-2。

＋

Ui

C1

1

W78xx

3

＋

－

C1

2

W79xx

3

－

+

2

+

1

Uo

Ui

Uo

C2

+

C2

+

－

a)输出正电压稳压电路

－

＋

C3

b)输出负电压稳压电路

＋

3

W78xx

＋Ui1

1

Uo1

＋

C1

2

－

＋Ui2	C2	2	1	3	C4	Uo2	＋
			W79xx

c)正负输出电压稳压电路

图2-14-2固定集成稳压器电路

③可调式三端集成稳压器

正压系列：W317系列稳压器能在输出电压为1.25V~37V的范围连续可调，外接元

件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内也有过流、过热和安全工作保护。最大输出电流为1.5A。

典型电路如图2-14-3所示，其中电阻R1与电位器RP组成电压输出调节器，输出电压Uo的表达式为

其它特点都相同。

+

C1

3

W317

2

+

－

2

W337

3

－

Ui

+

1

R1

+

+

1

R1

+

Uo

C2

Uo

C1

C2

－

RP

RP

+

－

+

a)输出可调正电压集成稳压

b)输出可调负电压集成稳压

电路

电路 图2-14-3 输出可调集成稳压电路

④集成稳压器的电流扩展
当所需的电流大于集成稳压器的额定输出电流，输出性能指标要求不高时，可采用图2-14-4所示的电流扩展电路（若稳压指标较高时可采用附图12连接方式）。其中VT1是功率管，扩展输出电流由VT1提供。因为二极管的UD≈UBE（三极管），故UoUX，

输出电压是稳定的，而输出电流可由下列公式决定：

由上式可知，只要选取适当的电阻R，就可以获得比集成稳压器额定输出电流oX大得多的所需输出电流。

VT1

+	C1	1	W78xx	R	3	UO	RL IO
Ui						C2
			2

D
－

图2-14-4集成稳压器输出电流的扩展电路

⑤根据设计内容，自拟实验电路。

4. 实验内容及步骤

(1) 参考上述电路图设计直流稳压电源。主要技术指标要求如下： (a)输入交流电压220V，50Hz；
(b)输出直流电压3～12V；
(c)输出直流电流0～500mA；
(d)电压调整率小于10mV；
(e)内阻小于0.1；
(f)纹波电压峰值小于5mV。

(2) 选择元件。

(3) 利用Multisim2001进行电路设计并仿真，仿真结果满足要求后，用器件在实验箱上

搭接电路，并测试主要性能指标是否满足要求。若不满足要求重新修改并测试。

5. 实验报告要求

(1) 简述电路设计过程。画出设计电路。

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路4个部分组成。

电网供给的交流电压经电源变压器得到符合电路需要的交流电压，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，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。

电路图如上图所示，整流为桥式整流电路；滤波用470的电容进行滤

波；稳压电路由LM324及有关元件构成。

(2) 列表记录桥式整流、电容滤波、稳压输出电路各环节的输出电压、纹波电压及波形，

整理被测数据，对实验数据进行全面分析。

根据实验所测数据，计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻Ro，并进行分析。

1、桥式整流

Vpp=13.2V, f=99.997HZ

2、电容滤波

VPP=10.8V，f=108.6HZ

3、稳压输出

VPP=10.1V, f=102.6HZ
4、列表如下

5、S=[(8-6.6)/8]*3.47=0.6073

Uo

IL斜率0.068

6. 实验思考题
(1)调整管可能损坏的原因有哪些？

1、额定电流小于输出电流，负载开路时调整管因为电流过大而损坏。

2、分流不均集中流于某一管。

(2)VD2稳压值的大小与输出电压有何关系？

稳压二极管VD1串接在78XX稳压器2脚与地之间，可使输出电压得到一定的提高，输出电压为78XX稳压器输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。VD2是输出保护二极管，一旦输出电压低于VD1稳压值时，VD2导通，将输出电流旁路，保护7800稳压器输出级不被损坏。

(3)如何判断直流稳压电源的带负载能力？

1、加个负载，看电压降，电压降越小，带负载能力越强。

2、最大输出电流越大，说明带负载能力越强。

如果输出最大电流相同，电压变化小的，带负载能力强。