正負可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、 正負可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 姓 名：張 平 學(xué) 號：141900143 專 業(yè)：電子信息工程 指導(dǎo)老師：李 繼 強 學(xué) 院：電氣信息學(xué)院 日 期：2015年01月01日摘 要在電子電路設(shè)計中，最離不開的就是電源。不管是調(diào)試測試電路，還是驅(qū)動電路，這些都離不開電源的應(yīng)用。在本設(shè)計中采用5W，220V12V的變壓器來將220V電壓降壓。用三端可調(diào)節(jié)正電壓穩(wěn)壓器LM317和三端可調(diào)節(jié)負電壓穩(wěn)壓器LM337形成正負電壓生成電路。正負可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、前級濾波電路、穩(wěn)壓電路和后級濾波電路共五部分組成。設(shè)計的可調(diào)電源具有電壓正負可調(diào)、電路簡單、成本低廉的優(yōu)點。在電路中由于需要交流變直

2、流，所以采用各種電容，運用電容充放電的原理來調(diào)整交流電到直流電。關(guān)鍵詞：可調(diào)電源 電容濾波 穩(wěn)壓 Abstracted Adjustable DC regulated power supply is a DC power supply is often used in the real experiment, its main principle is divided into four parts, transformer, rectifier, filter, adjustable output. The four part is the title of one step one ste

3、p, are indispensable. After the regulation and role of the four sector, will put the 220V AC sinusoidal into positive and negative adjustable DC power supply voltage regulator. To act with voltage of the chip LM317 and LM337. The two chip can lead in the middle bridge rectifier, voltage can be adjus

4、ted to achieve positive and negative.Key word: adjustable power source;Capacitance smoothing ; voltage stabilization ;II目 錄摘 要IAbstractedII目 錄III第一章 方案論證和比較11.1 設(shè)計任務(wù)11.2 設(shè)計方案與選擇11.2.1 設(shè)計方案比較11.2.2 方案選擇確定11.3 設(shè)計流程圖21.4 方框圖2第二章 設(shè)計原理與分析32.1 變壓器的原理與分類32.1.1 變壓器工作原理32.1.2 變壓器分類32.2 橋式整流42.3.1 整流二極管42.3.1

5、 整流橋53.3 濾波電路62.3.1 濾波電路的概念62.3.1 濾波電路的性能82.4 穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)電路92.4.1 主流器件92.4.2 穩(wěn)壓與輸出可調(diào)原理12第三章 電路設(shè)計133.1 變壓與整流電路133.1.1 變壓器的選擇133.1.2 整流電路設(shè)計與二極管選擇133.2 前級濾波電路設(shè)計143.3 穩(wěn)壓電路設(shè)計153.4 后級濾波電路設(shè)計173.5整體電路17第四章 調(diào)試方案與測試結(jié)果194.1 變壓器降壓檢測194.2 整流橋整流檢測204.3 濾波電路檢測214.4 穩(wěn)壓可調(diào)電路檢測224.4.1 穩(wěn)壓波形檢測224.4.2 電壓調(diào)節(jié)檢測23總 結(jié)24附錄一25第1章 方案論

6、證和比較1.1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個正負可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，實現(xiàn)電壓從正1.25V正16.97V 可調(diào)和電壓從負1.25V負16.97V 可調(diào)；最大電流不超過0.5A。要求誤差不大于百分之三十，且電路具有保護集成穩(wěn)壓芯片的功能。 1.2 設(shè)計方案與選擇1.2.1 設(shè)計方案比較 整流電路是將變壓器變換后的交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動交流電壓。此處兩種設(shè)計方案：方案一是采用單相全波整流電路。方案二是采用橋式全波整流電路。在負載得到相同的直流電壓的情況下，橋式整流電路的整流二極管所承受的反向電壓只有全波整流電路的一半，同時橋式整流電路提高了變壓器的效率。 濾波電路是整流出的脈動交流進行平滑處理，使之成為

7、一個含紋波成分很小的直流電壓。在此有兩種方案選擇：方案一是電感濾波。方案二是電容濾波。電感線圈體積大、成本高，電容濾波在小電流時濾波效果較好。 穩(wěn)壓電路是將濾波輸出的直流電壓進行調(diào)節(jié)，以保持輸出電壓的基本穩(wěn)定。在此有兩種方案選擇：方案一是晶體管穩(wěn)壓電路。方案二是利用集成穩(wěn)壓器組成穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器體積小、可靠性高、使用簡單安全。 調(diào)節(jié)輸出電壓大小有兩種選擇方案：方案一是直接用兩個滑動變阻器組成分壓式電路。方案二是采用滑動變阻器和集成運放聯(lián)合調(diào)控。方案二調(diào)節(jié)方便，同時保證正負兩輸出端的電壓平衡。1.2.2 方案選擇確定綜合上面各模塊方案的比較，本次設(shè)計采用橋式全波整流、電容濾波、采用集成運放穩(wěn)

8、壓、滑動變阻器與芯片聯(lián)合調(diào)節(jié)輸出的方案?？墒瓜到y(tǒng)調(diào)節(jié)方便、性能優(yōu)良。1.3 設(shè)計流程圖220V交流電整流正負電壓變壓器正電壓濾波負電壓濾波LM317正相可調(diào)穩(wěn)壓電路調(diào)壓LM337負相可調(diào)穩(wěn)壓電路調(diào)壓正相濾波正相濾波輸出電壓輸出電壓1.4 方框圖第2章 設(shè)計原理與分析2.1 變壓器的原理與分類2.1.1 變壓器工作原理變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電

9、壓，電流和阻抗的器件。圖2-1 變壓器原理圖 圖2-2 小型變壓器實物圖變壓器原理圖如圖2-1所示，與電源相聯(lián)的繞組稱為一次繞組（原繞組、初級繞組），匝數(shù)為 N。與負載相聯(lián)的繞組稱為二次繞組（副繞組、次級繞組），匝數(shù)為 N?？蛰d時繞組電壓有效值之比等于相應(yīng)的匝數(shù)之比: 。K>于1是降壓變壓器，K<1是升壓變壓器。小型變壓器實物如圖2-2。2.1.2 變壓器分類1、按相數(shù)分為單相變壓器、三相變壓器。2、按用途分為電力變壓器、儀用變壓器、電爐變壓器、試驗變壓器、整流變壓器、調(diào)壓變壓器、礦用變壓器（防爆變壓器）、其他變壓器。3、變壓器按容量分類，如表2-1。表2-1 變壓器按容量分類 按

10、照容量分類電壓（kV）容量（kVA）中小型小型355500中型6306300大型110800063000特大型 22031504、變壓器常見型號表2-2常見變壓器的型號2.2 橋式整流2.3.1 整流二極管一種用于將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個PN結(jié)，有陽極和陰極兩個端子。P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對N區(qū)為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)

11、。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?。整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造(摻雜較多時容易反向擊穿）。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達到全波整流需連成整流橋使用。實物圖如下：整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。選用整流二極管時，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率的反向恢復(fù)時間要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。例如，1N系列、2

12、CZ系列、RLR系列等。2.3.1 整流橋橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點，而且在一定程度上克服了全波整流電路的缺點。橋式整流電路的工作原理如圖2-3（a）、（b）所示。具體過程為：E2 為正半周時，對D1 、D3 和方向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構(gòu)成E2 、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在Rfz ，上形成上正下負的半波整洗電壓;E2 為負半周時，對D2 、D4 加正向電壓，D2 、D4 導(dǎo)通；對D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。

13、電路中構(gòu)成E2 、D2 Rfz 、D4 通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。（a）E2正半周整流橋工作 （b） E2負半周整流橋工作圖2-3橋式整流電路的工作原理經(jīng)過橋式整流，所得正負半周期的波形如圖2-4所示。圖2-4 橋式全波整流波形設(shè)計指示燈電路的目的是檢驗電路是否有輸出，如圖2-5。經(jīng)過整流之后輸出電壓為12V左右，用普通的低功耗LED作指示燈，通常LED燈工作電流為1530mA左右，額定電壓為3V，所以輸出電壓不能直接加載到指示燈上，要加個1K左右的限流電阻，這樣輸出電流為12mA左右，指示燈能夠正常工作，且亮度適中。圖2-5 指示燈電路3.3 濾波電路2.3

14、.1 濾波電路的概念 電容常見各種功能 1、旁路：旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。2、去耦：又稱解耦。從電路來說， 總是可以區(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大， 驅(qū)動電路要把電容充電、放電， 才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候， 電流比較大， 這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（

15、特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，這就是所謂的“耦合”。去耦電容就是起到一個“電池”的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾，在電路中進一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般取0.1F、0.01F 等；而去耦合電容的容量一般較大，可能是10F 或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作

16、為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。3、濾波：從理論上（即假設(shè)電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1F 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容，這時大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越不容易通過。具體用在濾波中，大電容（1000F）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像

17、個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。4、儲能：儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40450VDC、電容值在220150 000F 之間的鋁電解電容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時會采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對于功率級超過10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。常用的電容有電解電容和瓷片電容。其外形如圖2-6： 圖2-6 電解電容和瓷片電容

18、整流電路是將交流電變成直流電的一種電路，但其輸出的直流電的脈動成分較大，而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動系數(shù)要求小于001故整流輸出的電壓必須采取一定的措施盡量降低輸出電壓中的脈動成分，同時要盡量保存輸出電壓中的直流成分，使輸出電壓接近于較理想的直流電，這樣的電路就是直流電源中的濾波電路。常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LC型濾波和RC型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。2.3.1 濾波電路的性能直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。脈動系數(shù)(S

19、)=輸出電壓交流分量的基波最大值輸出電壓的直流分量。 半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)為S=1.57，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動系數(shù)SO.67。對于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動系數(shù)S=1(4(RLCT-1)。(T為整流輸出的直流脈動電壓的周期。) RC-型濾波電路，實質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級RC濾波電路組成的。如圖2-7虛線框即為加的一級RC濾波電路。若用S'表示C1兩端電壓的脈動系數(shù)，則輸出電壓兩端的脈動系數(shù)S=(1/C2R')S'。在值一定的情況下，R愈大，C2愈大，則脈動系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。濾波電路濾波波形

20、圖如圖2-8所示。圖2-7 RC-型濾波電路圖2-8 濾波電路濾波波形圖2.4 穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)電路2.4.1 主流器件三端穩(wěn)壓集成電路也稱三端穩(wěn)壓管，它的樣子就像是普通的三極管，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、輸出端和接地端。LM317/LM337是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317是三端可調(diào)正穩(wěn)壓器，輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。管腳分布如圖2-9 所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。LM337是三端可調(diào)負穩(wěn)壓器，輸出電壓范圍是-1.2V至-37V，負載電流最大為1.5A。使用簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。管腳分布

21、如圖2-11所示，內(nèi)部電路如圖2-12所示。此外芯片的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常 LM317/LM337 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。圖2-9 LM317管腳圖圖2-10 LM317內(nèi)部結(jié)構(gòu)LM317參數(shù)值如表2-2。畝的筆記，如要轉(zhuǎn)載請注明。表2-2 LM317參數(shù)符號參數(shù)值單位VI-O輸入輸出電壓差40VIO輸出電流內(nèi)部限制Top工作結(jié)溫LM117-55到150

22、LM217-25到150LM3170到125Ptot功耗內(nèi)部限制Tstg儲存溫度-65到150圖2-11 LM337管腳圖圖2-12 LM337內(nèi)部結(jié)構(gòu)LM337參數(shù)值如表2-3。表2-3 LM337參數(shù)參數(shù)值輸出電壓(V)-1.2-37 輸出電流最大值(mA)1500 輸入偏置電流(mA)典型值3.500 輸入電壓最大值(V):-40保護過流熱關(guān)斷Yes封裝/溫度()TO-220/-401252.4.2 穩(wěn)壓與輸出可調(diào)原理1、 LM317典型接法如圖2-13所示。圖2-13 LM317典型接法2、 LM337典型接法如圖2-114所示。圖2-14 LM337電路

23、連接圖第3章 電路設(shè)計3.1 變壓與整流電路3.1.1 變壓器的選擇設(shè)計要求是能穩(wěn)定輸出3V至12V電壓，輸出電壓較低，而一般的調(diào)整管的飽和管壓降在2-3伏左右，為飽和管壓降，而12V為輸出最大電壓，3V為最小的輸入電壓，以飽和管壓為3V計算，為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，輸入電壓最小不能小于15V，可以選擇220V-12V的變壓器，再由P=UI可知，變壓器的功率應(yīng)該小于0.5A×12V=6w，結(jié)合市場上常見的變壓器的型號，可以選擇常見的變壓范圍為220V-12V，額定功率5W的變壓器。 圖3-1 變壓器內(nèi)部與外部圖3.1.2 整流電路設(shè)計與二極管選擇開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路

24、中使用的整流二極管，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時間較短的整流二極管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或選擇快恢復(fù)二極管。由于輸出電流最大只要求0.5A，電流比較低，所以整流電路的設(shè)計可以選擇常見的單相橋式整流電路，由4個串并聯(lián)的二極管組成。對于全波整流來說，如果兩個次級線圈輸出電壓有效值為17V，二極管導(dǎo)通電壓0.7V,則處于截止?fàn)顟B(tài)的二極管承受的最大反向電壓將是34V，考慮電網(wǎng)波動（通常波動為10%，為保險起見取30%的波動）我們可以得到實際的應(yīng)該大于22.1V，最大反向電壓應(yīng)該大于44.2V。在輸出電流最大為0.5A的情況下我們可以選擇額定電流為1.5A，反向耐壓為50V的

25、二極管IN4007。常用型號1N40011N4007極限參數(shù)如表3-1所示。電特性如表3-2所示。表3-1 常用二極管極限參數(shù)表表3-2 1N4007電特性表3.2 前級濾波電路設(shè)計電路連接如圖3-2。圖3-2 前級濾波電路當(dāng)濾波電容偏小時，濾波器輸出電壓脈動系數(shù)大；而電容偏大時，整流二極管導(dǎo)通角偏小，整流管峰值電流增大。不僅對整流二極管參數(shù)要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴重，功率因數(shù)低。所以電容的取值應(yīng)當(dāng)有一個范圍，由前面的計算我們已經(jīng)得出變壓器的次級線圈電壓為17V，當(dāng)輸出電流為0.5A時，我們可以求得電路的負載為34時，我們可以根據(jù)濾波電容的計算公式： 來求

26、濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下， T為20ms則電容的取值范圍大于600uF，保險起見我們可以取標(biāo)準(zhǔn)值為1000uF額定電壓為35V的鋁點解電容。另外，由于實際電阻或電路中可能存在寄生電感和寄生電容等因素，電路中極有可能產(chǎn)生高頻信號，所以需要一個小的陶瓷電容來濾去這些高頻信號。我們可以選擇一個0.1uF的陶瓷電容來作為高頻濾波電容。3.3 穩(wěn)壓電路設(shè)計電路連接如圖3-3.圖3-3 穩(wěn)壓可調(diào)電路 設(shè)計方案要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM317、LM337的反饋電壓是1.25V,即R2、R4兩端電壓為固定1.25V，根據(jù)公式,取R2=240

27、，R1=0時，U0=1.25V;R1=5k時，UO=27.29V。輸出能達到我們所需要的值，所以這R2,R4取240，滑動變阻器R1，R3取5k就能滿足我們的設(shè)計要求。 為避免出現(xiàn)意外，設(shè)計了保護集成電路的電路連接，二極管D7，D8是為了防止負載端出現(xiàn)短路時對集成電路進行保護，當(dāng)負載短路時電容C7充滿電，放電時電流流過芯片燒毀電路，加個二極管使電流直接流過二極管，保護了芯片。D5，D6的作用是防止電壓倒灌時燒毀芯片。芯片在工作時會發(fā)熱，溫度會影響其正常工作，為確保得到額定輸出，添加了散熱片散熱。3.4 后級濾波電路設(shè)計圖3-4 后級濾波電路 后級輸出濾波電路有兩個作用；一是電壓信號經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)

28、壓輸出后，信號的波形也不是完全穩(wěn)定的，還是存在一些波動，加上市電的波動干擾，其影響更大，加上電容濾波后盡量排除干擾。二是因為在輸出端接上負載的一瞬間電壓會有向下很大的越變，為了消除越變的干擾所以加上濾波電路。 后級濾波電路的連接電路和前級濾波電路連接一樣，如圖3-4。只是后期的電壓信號相對穩(wěn)定，波動幅度沒前期那么大，所以我們在選擇電容的時候可以不用選擇前期1000uF這么大的電容，選擇470uF的電解電容就足夠，后面還是加一個0.1uF的瓷片電容濾除干擾。3.5整體電路設(shè)計的整體電路如圖3-5所示。電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓

29、降低獲得所需要交流電壓；降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大；脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份；濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載。圖3-5 雙向可調(diào)直流穩(wěn)壓源原理圖第4章 調(diào)試方案與測試結(jié)果4.1 變壓器降壓檢測本設(shè)計采用12V變壓器，輸入交流電220V為有效值，頻率50Hz，其最大值為220=311.2V,變壓器輸出電壓最大幅值為12=16.97。變壓器只改變電壓大小，所以波形和220V的交流波形一樣都是正弦波，頻率為50Hz。仿真波形見圖4-1；實際檢測

30、波形見圖4-2。圖4-1 變壓器輸出仿真波形圖4-2 變壓器二級線圈輸出檢測波從測得的波形可讀出，電壓單相的最大值為19.6V，頻率為50Hz，和理論值在誤差范圍類一致。從實際測得波形可見幅值尖端是一小段直線，通過分析知道，這是由于變壓器的線圈消耗了一部分能量，電壓最大時耗能也最多，在變化過程中由于電壓一直在變，耗能對其變化影響不大，不足以影響波形，當(dāng)電壓快達到最大值時，耗能相對較大且電壓變化不大，這部分增加的和消耗的相抵，就近似的形成一條直線不變。4.2 整流橋整流檢測圖4-3 整流橋正相輸出仿真波形（a）整流橋正相電壓波形圖 （b）整流橋負相電壓波形圖圖4-4 整流橋輸出檢測波形變壓器輸出

31、的電壓經(jīng)過整流橋正相整流后，變成單相電壓，負電壓全變成正的，而整流后的電壓的值不會發(fā)生改變，僅僅使負極性或正極性改變。但是他的周期減小原來的二分之一，也就是頻率增加一倍。其仿真波形如圖4-3。圖4-4是實際檢測出的波形，從波形可以發(fā)現(xiàn)波形形狀、大小都沒改變，讀出最大值是正負19.6V,頻率100Hz，值和輸入值的大小相等，頻率是其兩倍。4.3 濾波電路檢測圖4-5正相1000F電容濾波后仿真波形 （a）正相1000F電容濾波后初始波形圖 （b）正相1000F電容濾波后穩(wěn)定波形圖 （b）負相1000F電容濾波后初始波形圖 （d）負相1000F電容濾波后穩(wěn)定波形圖圖4-6 1000F電容濾波后的檢

32、測波形整流后的電壓波動還很大，為得到穩(wěn)定電壓，需進行濾波處理。濾波電路采用的是RC濾波電路，利用電容的充放電性能使電壓信號波動較小，經(jīng)過濾波后電壓的波形應(yīng)該相對平，波動不是那么大，但電壓的值因為損耗幅值會相應(yīng)的減小。如圖4-5為仿真波形。圖4-6是1000F電容濾波后實際測得的波形，圖4-7是0.1F電容濾波后實際測得的波形。讀出實際的值是19.4V比濾波前19.6V有所減小，其還是有1.2V的上下波形波動。 （a）正相0.1F電容濾波后波形圖 （b）負相0.1F電容濾波后波形圖圖4-7 0.1F電容濾波后實際測得的波形4.4 穩(wěn)壓可調(diào)電路檢測4.4.1 穩(wěn)壓波形檢測電壓經(jīng)濾波電路濾波后從我們

33、測得的波形可知，電壓還是有一些波動，加上市電電網(wǎng)的干擾波形變動可能更大，加上穩(wěn)壓電路可以很好的改善電壓的波動，得到穩(wěn)定電壓。本設(shè)計電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出波形如圖3-7所示。圖4-7 實際穩(wěn)壓輸出波形 4.4.2 電壓調(diào)節(jié)檢測1、電壓實際檢測圖4-18正輸出電壓最大值圖4-9 正輸出電壓最小值由圖4-8和圖4-9測試得到的結(jié)果可知，正輸出電壓的最大值為17.32V左右，最小值為1.22V。那么正輸出端的可調(diào)電壓范圍為1.22V17.32V。圖4-310負輸出電壓最大值圖4-11 負輸出電壓最小值由圖4-1和圖4-11測試數(shù)據(jù)可得，負輸出端得罪大電壓值為-1.25V，最小值為-17.55V左右

34、。故負輸出端的電壓可調(diào)范圍為-17.55V-1.25V。電壓范圍測試結(jié)果基本達到任務(wù)要求的正負1.25V17.00V，本電源作為常用的5V，9V，12V等電壓輸出電源。2、檢測數(shù)據(jù)表檢測到電壓的輸出波形穩(wěn)定后，就可以對輸出電壓的值是否可以調(diào)節(jié)進行檢測，分別對正、負電壓的輸出范圍進行測量，轉(zhuǎn)動滑動變阻器，記錄十組輸出電壓，必須記下滑動變阻器順時針和逆時針轉(zhuǎn)到底是的輸出電壓，這是輸出的最大后最小電壓值，測量時先順時針轉(zhuǎn)再逆時針轉(zhuǎn)。測量數(shù)據(jù)見表4-1。表4-1 輸出電壓范圍值電壓極性12345678910正電壓（V）8.210.011.113.214.37.96.24.32.01.1負電壓（V）-7.6-8.4-10.