目录

一 实验原理与要求... - 3 -

1、电源变压器... - 3 -

2、整流电路... - 3 -

3、滤波电路... - 3 -

4、稳压电路... - 3 -

二 电路设计方案... - 3 -

1.原理电路图: - 3 -

2.参数计算：... - 3 -

3.电路元器件选择：... - 3 -

4.元件清单: - 3 -

三 实验结果与分析... - 3 -

1 输出电压Uo的测量... - 3 -

2 稳压电路主要性能指标的测量... - 3 -

1 稳定系数的测量... - 3 -

2 输出电阻的测量... - 3 -

3 纹波系数的测量... - 3 -

四 实验总结... - 3 -

引言

随着随身电子产品的日益增多，市面上的直流稳压电源也是千变万化，内部构造原理也是不尽相同。直流直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，滤波后再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。通过变压、整流、滤波、稳压过程将220V的交流电，变为稳定的直流电，并实现12V的输出。由于电网的不稳定，存在这一定的波动，对稳压有相对较高的要求。

一 实验原理与要求

基本要求：输出电压及额定输出电流

    Io=0.6A

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路、滤波电路及稳压电路所组成基本框图1如下：

1、电源变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈，变压器的基本原理是电磁感应原理。此实验中其作用是把220V电网电压降至所需电压。

2、整流电路

设计中采用桥式整流电路，桥式整流电路因电源变压器在正负半周内都向负载提供电流，变压器得到了充分利用，效率较高，同时它也具有输出电压相对较大、纹波电压相对较小等优点，故采用其作为整流部分电路。

桥式整流电路及工作示意图如下：

3、滤波电路

为了进一步减小纹波电压，使输出电压的波形变得比较平缓，本次设计采用电容滤波电路，将脉动直流电中的脉动交流成分尽量滤除掉，而只留下直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压，其电路结构图如下图所示：  

                      

4、稳压电路

1、稳压电路的作用

稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联型线性稳压电路和开关型稳压电路等。

其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。目前市场上通用的集成稳压电路已非常普遍。集成稳压电路与分立元件组成的稳压电路相比，具有外接电路简单，使用方便、体积小、工作可靠等优点。常用的集成稳压器有三端固定集成稳压器和三端可调集成稳压器，它们都属于电压串联反馈型。

2、稳压器介绍

三端固定集成稳压器包含78XX和79XX两大系列。78XX系列式三端固定正电压输出稳压器，79XX系列式三端固定负电压输出稳压器。78XX系列和79XX系列其型号后的X X代表输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其额定电流以78或79后面的字母区分，其中L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A。

二 电路设计方案

1.原理电路图:

2.参数计算：

<1>.电压的计算

Ui=△U+Uo, △U为三端稳压器压差，△U≥3V，Uo=12V

由此可取 Ui=18V

U2=Ui/1.2=15V, 故C1俩端最高电压为Uc1max=1.41U2×1.1=23.29V,

C1可稍微取高点，取耐压值25V即可

<2>.电流的计算

     Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=1.57Ido, I2=1.41Id,

     因为Io=0.6A, 则Ido=0.3A, Id=0.471A, I2=0.664A

3.电路元器件选择：

<1>变压器:   

   I2=1.41Id=0.664A,  P2=U2×I2=9.96W,

   取η=0.8，则P1=P2/η=12.45W, 所以选择容量为15W左右的变压器

<2>滤波电容:

   Rl=Ui/Ii  其中Ui为： 180.9V-181.1V

   则输出电阻Rl为：27?-33?, 又有=RlC=(3-5)T/2，T=1/50=0.02,

   即有C: 909μF-1852μF,取1000μF.

<3>泻放电阻：

   R1=Uo/Is=12V/100μA=120k ?

<4>稳压器前后小滤波电容：取值0.1μF.

<5>稳压器件：LM7812.

<6>输出滤波电容: 参考输出电流，取C4=100μF. 耐压值为16.9，取20V

4.元件清单:

变压器      15W              1个

二极管      IN4007           5个

电容        1000uF/25V       1个

电容        100uF/20V        1个

电容        0.1uF            2个

电阻        120k?           1个

三端稳压器  LM7812          1个   

三 实验结果与分析

1 输出电压Uo的测量

保持输出电流Io等于额定电流0.604A的条件下观察和变压器输出电压U2负载两端的输出电压Uo，实验结果如下表格所示：

分析：由上面这个表格可以发现在变压器输入电压在200—250V之间波动时，输出电压Uo只在11.80到11.81之间浮动，这说明设计的12V直流稳压电源的稳定性较好，误差较小，在允许范围之内。

2 稳压电路主要性能指标的测量

1 稳定系数的测量   

由上面的表格可以得到以下关系式：

          稳定系数：  ==6.8710

2 输出电阻的测量

在额定电流条件下，即Io=0.604A时，变压器输入电压为U1=220V,负载电压为Uo=11.80V，

当断开负载时，此时有Io’=0A,保持U1=220V不变，则U2也应该保持不变测得负载电压为Uo’=11.90V,则可以得到以下关系式：

        输出电阻：  ==0.149 ?

3 纹波系数的测量

把负载输出电压接到示波器上，观察示波器上的输出波形来确定此稳压电源的纹波系数：

       纹波系数  Vpp=2mV1.5=3mV

四 实验总结

通过此次课程设计，更加扎实的掌握了有关模拟电子电路技术方面的知识，主要是直流稳压电源的原理与设计。在设计直流稳压电源的过程中，了解了直流稳压电源的基本组成，学会了如何去计算电路中各个元件的参数来选取电路元件。在实验过程中，能够更熟练的去调试电路，查找存在问题并改正，并测得所需要的参数，此实验中主要是测量直流稳压电源的主要性能指标。

第二篇：直流稳压电源设计实验报告

直流稳压电源设计报告

电气工程系  电子信息工程技术专业

题目：直流稳压电源设计

学生姓名：刘现华     班号：电信一班       学号：100222101013 

指导教师:    

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

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

l  (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

l  (3)选择相关器件到图纸（双击左键即可）

l  (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。

l  （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。

l  （6）保存文件，至此原理图以设计完毕

八：PCB图设计

l  （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。

l  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。

l  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。

l  （3）网络表与元件的装入

l  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

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

l  （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。

l  （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。

l  自动布局并不一定合理，可以根据需要进行手动调整。

l  （5）自动布线

l  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。

l  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

l  （6）完成自动布线，执行auto route/all命令

l  （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。

通过这次学习，使我们专业的学生具有运用所学理论知识来分析问题和解决问题的能力，全面、系统地巩固和提高在校期间所学到的基础知识和专业知识。通过对多种环节、多个内容的操作和训练，让学生的动手操作技能得到了巩固。

在实践能力上有了一定的提高。此外，在实训期间我学会了如何把所学的知识在应用在实践中，让实践与理论相结合，真正做到学以致用。这次实训对于我以后学习、找工作真是受益菲浅。相信这些宝贵的经验会成为我今后成功的重要的基石。

作为一名大二学生，经过一年多的学习对专业知识也有了一定的认识和理解。一直都是忙于理论知识的学习，而经过这次比赛，让我明白了装运的流程，同时要由团队来分工合作，确保每一个环节无误，利用现代化技术在保证质量的基础上提高效率。同时也使我增强感性认识，并从中进一步了解、巩固与深化已经学过的理论知识，了解运作方式，将我们所学到的专业知识和具体实践相结合，以提高我们的专业综合素质和能力。

在实训的过程中我感受最深有以下几点：

其一、实训是让每个同学检验自己的综合能力。要想做好任何事，除了自己平时要有一定的功底外，我们还需要一定的实践动手能力，操作能力，因此，每个同学都应该多在实践中提高自己的能力。

其二、此次实训，我深深体会到了积累知识的重要性。俗话说：“要想为事业多添一把火，自己就得多添一捆材”。在这个竞争如此激烈的社会中，只有努力充实自己才能够站得住不被淘汰。

其三、实训是让每个同学确定自己的未来方向。以前缺乏实践，无法认识社会企业的需求，因此，对自己的未来也十分迷茫，但通过这次实训我们体会到了我们这一行的艰辛和干这一行所需要必备怎样的能力，只有我们确定了自己未来的方向、定下目标才能给自己定位，并努力提升自己来让自己适任职位。

“千里之行，始于足下”，这是一个短暂而又充实的比赛，我认为对我走向社会起到了一个桥梁的作用，过渡的作用，是人生的一段重要的经历，也是一个重要步骤，对将来走上工作岗位也有着很大帮助。

离我们步入社会也没多久时间了，不管面临的是继续深造，还是就业的压力，我想我们都应该充分利用好这一段时间，充实、完善自我。