直流稳压电源的设计实验报告

一、实验目的

 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源

2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法

二、实验任务

利用7812、7912设计一个输出±12V、1A的直流稳压电源；

三、实验要求

1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形；

2）输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比；

3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）；

4）求滤波电路的输出电压；

5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。

四、实验原理

1.直流电源的基本组成

变压器：将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。

整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。

滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。

稳压电路：使输出的电压保持稳定。

4.2 变压模块

变压器：将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。

4.2 整流桥模块

整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D₁～D₄接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

                                                                                  

由上面的电路图，可以得出输出电压平均值： ，由此可以得即可

即变压器副边电压的有效值为15V

计算匝数比为 220/15=15

2.器件选择的一般原则

选择整流器

流过二极管的的平均电流:  ID=1/2 IL  在此实验设计中IL的大小大约为1A

反向电压的最大值：Urm=U2

选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路IDF应大于流过二极管的平均电流ID即0.5A，二极管的反向峰值电压Urm应大于电路中实际承受最大反向电压的一倍。

实验中我们采用的是1B4B42封装好的单相桥式电路。

4.2 滤波模块

3.3滤波电路

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。滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容， 由于 ，故选4200uF/25V的电解电容。

图3-4 滤波电路

图3-5 滤波后的电压

输出直流电压UL与U2的关系：

UL= (1.1～1.2)U2

变压器副边电流有效值：      I2=（1.5~2）IL

4、稳压电路

A．根据实验要求，选用三端固定式输出集成稳压器MC78012CT和LM79012CT

B．为防止自激震荡，在输入端接一个0.1~0.33uF的电容C1

C．为消除高频噪声和改善输出地瞬态特性输出端要接一个1uF以上的电容C2

五、实验设计

1.变压器的选择

根据实验要求，输出±12V,1A的直流稳压电源，

负载电阻：              

RL≥12Ω

变压器副边电压： 变压器的副边电压为有效值为15V 

变压器的变压比：n1：n2=220/15=15

变压器的副边电压图像

实验过程中通过确定通过稳压管的电压控制在15—17V之间，来调节变压器的副边电压，确定匝数比为15:1

电路图：

仿真波形：

2、整流模块

3.整流二极管的选择

流过负载的电流：

                         IL≤1A

流过二极管的电流：     

                         ID=1/2IL=0.5A

二极管所能承受的极间反向电压：

Urm=U2*2=*15*2=42.4V

所以选择二极管时ID>=0.5A,Urm>=42.4V

设计过程中我们选用的是1B4B42

2.滤波电容的选择

时间常数：

                        τ=RLC0=5*T/2=0.05s

取RL=12Ω，则

                         C0=4.2mF

电容所能承受的最大电压：Urm=U2*2=*15*1.1=23.3V

（考虑到电网电压波动10%）

仿真电路：

 

仿真结果：

 

4.其他

防自激震荡电容：    C1=330nF

消高频噪声电容：    C2=1uF

5、稳压电路

 由于LM7812输出的最大电流为1.5A

  要求输出的最大电流为1A

在输出电阻的两端并联为1A的整流二极管1N4001

六、.实验电路图：

   根据原件的选择，连接电路图：如下所示

                                   

七、实验总结

   本次实验，我们充分理解并掌握了直流稳压电源设计的过程方法，特别是在实验过程中我们相互帮助学习，提高了自我学习的能力，也提高的团队协作的能力，在试验中，我们自己学会去解决问题，发现问题，相信对以后的学习会有很大帮助。另外，通过本实验，我们学会了直流电压源的设计方法，也对Multisim这个软件有了初步的认识和了解，为以后其他后续课程提供了帮助。在实验过程中我们也获得了很多的经验教训。通过本次不仅对我们知识水平有很大帮助，更重要的是提高了我们自我学习的能力和团队协作的能力。

第二篇：直流稳压电源设计实验报告

电子技术课程设计

电气与电子工程 系 电气工程及其自动化 专业

题目： 直流稳压电源设计

学生姓名：

班号：

学号：

指导教师:

时间：21XX年 06月 21日 ~ 20XX年 06月 25日

指导教师评语：

成绩：

直流稳压电源设计报告

一、设计题目

题目：直流稳压电源设计

二、设计任务：

设计并制作用晶体管、电阻器、电容组成的直流稳压电源。

指标：1、输入电压：

2、输出电压：3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压；

3、输出电流：最大电流为1A；

4、保护电路：过流保护、短路保护。

三、理电路和程序设计：

一 电路原理方框图：

图1.1

四、原理说明：

(1)选用集成稳压器构成的稳压电路，

选用可调三端稳压器LM317，其特性参数Vo=(1.2V~37V),Iomax=1.5A,最大输入、输出电压差（Vi-Vo）max=40V。符合本任务的基本要求 。

(2)选电源变压器

集成稳压电源的输出电压Vo即是此电路的输出电压。稳压器的最大允许电流ICM〈Iomax，输入电压根据公式

Vomax+(Vi-Vo)min≤Vi≤Vomin+(Vi-Vo)max可求出其范围为12V≤Vi≤43V。故副边电压取V2=12V，副边电流取I2=1A变压器的副边输出功率为P2≥V2 I2 =12W，由下表可得变压器的效率为0.7。则原边输入功率P1＞P2/η=17W。为留有余地，选取功率为20W的变压器。

图1.2

(3)选整流二极管及波电容

整流二极管D选IN4001，其极限参数为VRM≥50V，IF=1A，满足要求。滤波电容C可由纹波电压△Vop-p和稳压系数来确定。由式

Vi=△Vop-pVi /VoSv得△Vi =2.2V，由式 C=Ict/△Vi=Iomaxt/△Vi得C=3636μF。电容C的耐压应大于17V，故取2只2200μF/25V的电容相并联。

(4)电阻RP1的取值

由式Vo=(1+Rp1/R1)1.25，取R1=240Ω，则RP1=336Ω时输出电压为3V，RP1=1.49Ω时输出电压为9V ，故取4.7KΩ精密线绕可调电位器。当RP1阻值调至最小端时输出电压为1.25V，当阻值大于1.5KΩ后输出电压不会继续增大，使用Multisim9仿真时为13V,但实际测试时为10V左右。

五、设备清单：

图1.3

六、电路原理图

（1）

 （参考图1.4）

（2）实际设计电路图

图1.5直流稳压总电路图

七：制板(protel下原理图和PCB图设计)

一、原理图设计

●(1)进入原理图设计系统，新建原理图文档schematic document

●(2)在设计管理其中添加相关的原理图元件库

常用的有protel Dos schematic libraries.ddb

●(3)选择相关器件到图纸（双击左键即可）

●(4)连接电线，注意连线时必须要用工具条上的place wire工具，而不能用place line工具，器件之间的电路必须要连通。

●（5）修改元器件属性。注意：双击左键打开属性对话框，修改相关属性和参数。左键+空格键可以修改元件方向。

●（6）保存文件，至此原理图以设计完毕

八：PCB图设计

●（1）准备电路图和网络表，利用原先画好的原理图生成网络表，用设计菜单下的创建网络表命令。

●网络表创建好后要查看各元器件的封装类型，如有些元器件的封装没有，则必须在原理图中通过修改元件属性，添加其封装。重新生成网络表。

●2）规划电路板

新建PCB文档，在机械（ mech1 ）层确定电路板物理尺寸，用 place/track命令。

用同样的方法在禁止布线层（ keepout ） 层规划电路板的电气边界。画好后点右键释放鼠标。

●（3）网络表与元件的装入

●装入pcb元件库，点击browse pcb 窗口中的下拉列表框中选择libraries选项

●单击add/remove按钮，添加相关pcb元件库。添加：“ connectors ”、 “generic footprints”、 “ipc footprints”。

●（3）利用网络表文件装入网络表和元件，用设计菜单下的家在网络表命令。可以预览有没有错误，如果有错误，则必须，知道没有错误，按execute按钮即可。在此过程中有可能预先没有装入全部的元件库，或者原理图中未给出封装类型，因而会造成网络表不全等。

●（4）元件的自动布局，用tools/auto placement/auto placer命令，选择statisticl placer选项，选中group和rotate,在后面输入VCC和 GND，点ok完成自动布局，更新pcb图。

●自动布局并不一定合理，可以根据需要进行手动调整。

●（5）自动布线

●设定自动布线参数，包括工作层面的设置，自动布线参数的设置，信号层（signal Layer）对于单层板，信号层只需要底层即可，对于双层板，要有top和bottom两层，丝印层只需top层，其它层根据需要设置，一般选keep out layer 和 multi-Layer层。

●设置布线规则，包括走线的宽度、线路拐角模式、线之间的安全距离、过孔的类型等

●（6）完成自动布线，执行auto route/all命令

●（7）手工修整电路板

九：PCB设计图：

图1.6

（图1.7 为手工修整PCB设计效果图 ）

十：总结：

通过这次电路设计，我从中了解了直流稳压电源和贯通了书上的知识，同时也了解到了自己对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。

在做的过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣。从开始的朦胧到后面得到的结果。