线性稳压电源设计Word格式.docx
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七．心得体会·
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八．附录：
PCB图·
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摘要：
本文设计的是量程为
12V和量程+5V的直流稳压电源，其量程为+5V进行输出扩流，其输出最小电流为2A。
以单相桥式整流及三端集成稳压器为主，设计一台具有实用价值的小容量简易直流稳压电源。
直流稳压电源一般由变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成。
按照所学知识和相关指导书及的写作要求，综述直流稳压电源的工作原理、各自适用范围及优缺点，完整详细地设计了±
12V、+5V简易直流稳压电源电路，并对各组成部分的功能及工作原理进行了分析。
关键词：
整流，
12V，+5V，电源。
一、实验目的
1、学习直流稳压电源的原理。
2、掌握基本的直流稳压电源的设计和扩流电路的应用。
二、实验内容
1、输入为交流220V，50Hz的市电，输出为直流5V，电流不小于2A的稳压电源。
2、输入为交流220V，50Hz的市电，输出为直流正负12V稳压电源。
三、实验原理
一般直流稳压电源都使用AC220V市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。
这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。
具体流程如下图：
1、变压
利用铁芯变压器来改变交流电压，使其能供我们进行接下来的整流滤波和稳压。
在此我们使用了220V/40~60Hz-15V和220V/40~60Hz-7.5V的双输出变压器。
2、整流
小功率直流稳压电源中常用的整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路三种。
其中，单相半波整流电路效率低，通常用在要求不高的简单的整流电路中。
单相全波整流电路只用了两只整流二极管，但要求电源变压器次级具有中心抽头，而且整流二极管的耐压必须高于2U2.单相桥式整流电路使用了四只整流二极管，每只二极管的耐压值必须高出输入电流的峰值。
这三种整流电路中，桥式整流电路应用最广泛，在一些无工频变压器而直接将220V交流转变成直流的开关稳压电源中都采用桥式整流电路做交、直流变换。
在此实验中，我们采用了四个二极管组成的整流桥，其等效电路如下图：
3、滤波
滤波电路的任务是滤除整流输出电压中的纹波分量，以获得平滑的直流输出电压。
常见的有电容滤波，电感电容滤波等形式。
在小功率直流稳压电源中主要采用电容滤波，因此，我们采用了较为简单的电容滤波。
4、整流滤波电路的简单设计
设计一个小功率整流滤波电路，首先要根据负载要求的的输出电压、负载电流和纹波电压的大小，选择合适的整流滤波电路，做一些简单的估算，然后选择合适的元件，最后再经过测试加以调整。
负载电流在mA数量级，对纹波要求不高的场合，可以选用简单的半波整流电路，其余一般选用桥式整流电容滤波电路。
下面介绍桥式整流电容滤波电路的设计过程。
a）选择整流二极管
其中
im为输入交流电压的振幅值。
b）选择滤波电容
其中T为输入交流电压的周期，而且滤波电容的耐压应大于加在电容器上的最大电压。
c）对电源变压器的要求
根据整流滤波电路输出直流电压U0和直流电流IL，对变压器次级电压的电流的要求是：
其中U2和I2为变压器次级电压、电流的有效值。
d）输出纹波电压估算
电容滤波电路的纹波电压是接近锯齿波的复杂周期性波形，为了便于估算，将其看成理想的锯齿波，则纹波电压的峰峰值urpp和有效值Ur分别为：
其中f=50Hz。
5.线性集成稳压器
集成稳压电源分为线性和开关型两类，线性稳压器外围电路简单、输出电阻小，输出纹波电压小，瞬态响应好，但是其功耗大、效率低，一般多用在输出电流5V以下的稳压电路中。
在此，我们选择了LM78xx系列的芯片。
78xx系列串联型线性固定电压输出集成稳压器正电压输出，负电压输出时为79xx系列，xx表明输出电压的值，此处，依据试验要求，我们选择了LM7805用于输出+5V的直流电压、LM7812和LM7912用于输出
12V的直流电压。
芯片内集成了恒流源、基准电压源、采样电阻、比较放大、调整管、过热过流保护电路、温度补偿电路等，所有电路集成在单块硅片上，只有输入输出公共三个引出端，故名三端式，其引脚如下图所示：
78系列引脚
79系列引脚
6.扩流电路
在实验中要求我们输出一个5V，不小于2A的电流，可用最大输出电流为1.5A的LM7805芯片并联。
扩流电路如下：
4、实验过程
1、正负12V直流稳压电源
经过实验原理的学习，我们已经基本选定了元器件，经过分析，得到实验原理图如下：
输入市网电压AC220V、50Hz的交流信号后，通过电源变压器得到较低的副边电压U并送到整流电路。
整流电路由4个1N4001二极管组成桥式整流电路（实验中直接用的是KBP307整流桥），当正弦交流电压为正的时候，D2、D3导通，当交流电压为负的时候D1、D4导通，是输出的电压周期变为原来的一半，且电压总为正，从而初步达到变交流电压为直流电压。
经过整流以后的电压U经过滤波电容C1、C2的滤波作用将整流以后的电压里的交流成分即纹波电压滤除。
当滤波电容不接负载时由于电容没有放电回路，所以输出的是一个恒定的电压量；
当滤波电容接负载的时候由于有了放电回路，而电容的放电时间常数为一定值，使放电的时间被控制在一定的范围，从而达到滤波的目的。
选用4700μF的电解电容作滤波电容。
每个稳压器输入和输出端接入的电容是实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰。
2、正5V直流稳压电源，2A扩流
五、实验结果
1、Multisim仿真结果
●
12V直流稳压电源
负载（Ω）
电压（V）
电源名
1K
500
空载
+12V电源
11.81
11.62
12.54
-12V电源
-11.77
-10.52
-12.55
●+5V的直流稳压电源
电压
50
2.5
5V电源
电压（V）
5.01
4.98
5.00
电流（A）
100m
1.99
2、硬件测试结果
10K
12.36
-12.52
2K
5.06
2.54m
六、元器件清单
元器件名称
规格
数量
备注
变压器
15V20W
1
整流桥
KBP307
电容
电解电容
4700u
3
220u
4
独石电容
101
104
三端集成稳压器
LM7805CT
LM7812CT
实验板
两插电源线
绝缘胶带
七、心得体会
作为第一次课程设计，整个资料搜集与工作过程有待提高。
第一步用一些时间重点温习模电课本中稳压电源部分，对直流稳压电压的原理，结构框图，变压、整流滤波、稳压三大部分有了初步了解。
第二步结合任务书的基本要求，用一些时间查找搜集相关书籍与网络资料，结合老师上课讲的原理，确立变压、单相桥式整流电容滤波、两路稳压输出、数控与数显的设计结构。
画出整个电路草图。
第三步，学习multisim软件的电路原理图画法与电路仿真。
在该软件的学习与使用的过程中遇到一些大大小小的问题。
比如安装程序，熟悉各种工具的使用，元器件的查找，仿真起初难以出结果等等。
原理图和仿真完成后，第四步则实际操作，用硬件来实现电路，达到设计的要求。
最后撰写报告。
整个课程设计过程，不仅使我们更扎实的学习电子技术课程、学会仿真软件multisin；
而且将理论知识与实践相结合，一定程度的锻炼了我们的动手和电子设计能力，资料搜集能力，也达到了一种将知识活学活用的目的。
附录：
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