集成直流稳压电源设计-实验报告Word格式.docx

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12V，+5V最大输出电流Iomax=1A

（3）输出纹波电压ΔVop-p≤5mV,稳压系数Sv≤5×

10-3。

三、总电路框图及总原理图。

稳压电路输出波形

滤波电路输出波形

整流电路输出波形

变压器输出波形

整流电路

Uo

Ui

稳压电路

滤波电路

电源变压器

~220V

50Hz

图2-1直流稳压电源的原理框图和波形变换

图2-2实验电路图

四、设计思想及基本原理分析

本实验基本设计思想是根据设计要求，从后向前依次设计电路。

小功率稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分电路组成。

变压器将220V电压转换为所需低电压，整流桥可将正负交流电转换为只有正向，而滤波电路通过利用电容充放电的功能使电压趋向于平滑。

最后再由三端稳压器，使输出电压稳定为所需值。

设计过程根据要求选择三端稳压器。

确定电源变压器副边电压 V2的值根据稳压器的输入电压和桥式整流滤波电路的电压关系，设计、计算出变压器付边的电压值。

滤波电容的选用可根据技术要求和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，然后查有关手册选定电容的标称值和耐压值以及电容型号。

桥式整流二极管的型号确定根据桥式整流和电网变化情况，计算或估算出二极管的最高反向电压 VRM和最大工作电流Iomax，再查有关手册确定所选用的二极管型号。

电源变压器的选择 根据付边电压和输出电流选择变压器。

五、单元电路分析，元件介绍和元件参数计算。

三端集成稳压器稳压

1）电路分析：

输出正电压电路

输出负电压电路

稳压原理：

将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。

早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：

输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。

W78XX是一个串联型直流稳压电源，并且自己内部电路中带有过流保护和过热保护。

三端稳压器基本应用如上图，电路中电容𝐶

𝑖

作用是抵消长线电感效应，消除自激振荡；

𝐶

𝑂

作用是消除高频噪声，改善负载的瞬态响应。

正常工作时，输入、输出的电压差至少要大于2V，对于输入电压𝑈

𝐼

的要求要视具体型号而定。

固定式三端集成稳压器有正稳压

（W78XX）和负稳压（W79XX）两个系列，型号后两位数字表示输出电压值。

由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而工作是比较稳定的，电路也相对比较简单。

为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压自少高出2.5V~3V。

电容C1可防止自击振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰，一般取0.1~1uF。

输出端电容C2可以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消除自击振荡的作用。

C2为了达到较好的效果还可以取更大的值，但是在稳压管输出端断开时， C2会通过稳压器放电，易造成稳压器损坏作用，为此，可接一个二极管起保护作用，如下图。

2）元件介绍：

三端集成稳压器

L78、79系列集成稳压器是一种有广泛用途的三端集成稳压器。

W78系列三端集成稳压电路具有固定输出正电压，L79系列三端集成稳压电路具有固定输出负电压。

这两个系列稳压器都具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而他的工作是比较可靠的。

字母后面的数字表示输出电压，电压等级：

5V、6V、8V、12V、15V、18V、24V 。

如设计一个输出±

12V,最大电流1A的线性直流稳

压电源，选择L7812、L7912。

实物示意图以及管脚接法

3）参数计算：

Ui≈[U0,max+（Ui-U0）min]/0.9（Ui-U0）min=3，U0,max=12，

Ui≈16.7V

散热器Ui,max=1.1×

1.1×

U2=18.36ΔUmax=Ui-U0=13,36

Pmax=ΔUmaxI=13.36W

交流电经整流电路后可变为脉动直流电，但其中含有较大的交流分量，为使设备上用纯净的交流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。

常见的滤波电路有：

电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及 P型滤波电路。

在此电路中，由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果，故选用此电路。

在加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。

为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。

应为电容放电的时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。

滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容，一般选C=（3~5）T/2RL，耐压≥（1.5~2）U2

2）参数计算：

Uo≈1.2UiUi≈16.7/1.2=13.9

C=（3~5）T/2RL，耐压≥（1.5~2）U2

输出最大电流为1A，故可估算出RL范围，取RL为18W，C取2.2mF ，耐压值

≥23.2V

1）电路分析

整流电路一般由单项导电性的二极管构成，经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整流电路。

如图2-2所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。

电路中采用了

4个二极管，组成三项桥式整流电路。

整流过程中，4个整流管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向一致，形成全波整流，将变压器楚楚的交流电压变成了脉动直流电压。

整流电路图

2）元件介绍

全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A等多种规格，耐压值

（最高反向电压）25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多

种规格。

长脚对应1。

3）参数计算

22

输出电压平均值：

Uo（AV）=p

U2=13.9/0.9=15.4V

U2»

0.9U2

输出电流平均值：

I



o（AV）

=Uo（AV）

RL

»

0.9U2

平均整流电流：

D（AV）

0.45U2

R

最大反向电压：

URM=

URM=21.8V

L

2U2

整流二极管的选择：

>

0.451.1U2，

F

L

UR>

1.1

2U2

经计算，1A，25V规格的整流桥可以满足要求。

电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。

由于输出有±

12V，因此变压器择双输出，如下图。

2）参数计算

由于U2=15.4V，所以匝数比为220:

15:

15，又电流最大为1A，所以选择功率为30W。

六、测试结果分析，调试过程中所遇故障的分析。

输出端正电压Uo1=11.91V Uo2=5.05V

输出端负电压Uo3=-12.05V

输出纹波电压（正）ΔUop-p1=5.0mVΔUop-p2=0.06mV

（负）ΔUop-p3=0.78uV

所遇故障分析：

测试过程中发现，Uo3=-20.08V而非预期的-12V。

通过测量三端稳压器的输入端发现与输入端的电压值相同，怀疑LM7912在焊接过程

中损坏，因此换了一个LM7912。

经过检查发现用来保护LM7912的二极管正负极接反了。

检查电路图时，发现当时设计时没有注意到输出端断开时，电容放电的流向，而使二极管接反。

把二极管换了方向后，重新测量，输出约为-12V。

七、设计过程的体会与创新点，建议

设计过程中发现思维的逻辑性很重要，这次试验是通过给出设计指标，然后设计出符合要求的电源。

而由稳压电源的特点可以看出应当从后向前设计，这样在设计过程中才能有条不紊。

考虑到电源输出端断开时，电容放电，因此我们在设计过程中加入了保护三端稳压器的二级管。

在焊电路与调试过程中难免出现错误，寻找错误很需要耐心。

当出现问题时，我们用示波器分别测量电路单元的电压值，这样很快就找到了问题所在。

实际操作中分析问题，解决问题的能力比较重要。

理论联系实际是很重要，平时我们知识钻研在书本上，感觉将书上的知识弄明白，会做题就可以了。

更重要的是我们要在学习的过程中，掌握分析问题的方法，解决问题的能力，这才是我们学习知识的本质。

只有理论与动手相结合，才能将知识学透。

最后希望老师举出一些同学们常常犯的错误的例子，使大家在设计过程中尽量避免。

八、原件清单

名称

型号

数量

备注

变压器

15V/30W

1

整流电桥

电容

220uF

3

耐压25V

1000uF

2

330nF

100nF

稳压集成器

7805

7912

7812

电路板

单联板

插头

九、仿真报告

空载时：

11/

11

Uo1=12.01V，Uo2=-12.551V；

Uo3=-5.003V；

参考文献

[1]李金平,路勇,延凤平.模拟集成电路基础[M].北京:

北方交通大学出版社,2003.

[2]侯建军,佟毅,刘颖,等.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京:

高等教育出版社,2007.

[3]路勇，刘颖模拟集成电路基础[M].北京:

中国铁道出版社.2010

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