集成直流稳压电源的设计
实验背景：直流稳压电源广泛应用于各种电子产品,不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，再经变压、整流、滤 波、和稳压四个主要部分构成。本设计的主要内容是围绕着如何使串联可调直流稳 压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了稳压电源的设计方 法，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路设计仿真，并在 电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。
1 设计任务
1. 设计一个双路直流稳压电源。
2. 输出电压 Uo = ±12V ，
最大输出电流 Iomax = 1A 。
3. 输出纹波电压 ΔUop-p ≤ 5mV ,
稳压系数 SU≤ 5×10-3 。
4. 选作：加输出限流保护电路。
2 电路设计与参数计算
整体电路
1）整流电路参数
输出电压平均值：
输出电流平均值：
平均整流电流：
最大反向电压：
整流二极管的选择（考虑电网
%波动）：
2）滤波电路参数
二极管导通角θ：
滤波电容的选择：
一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于
。
3）实际计算过程
（1）要使W7812正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于2V的压降，因此W7812输入端直流电压必须保证在14V以上。W7812输入端的电流是许对变压器副边输出电压U2(t)整流、滤波后得到的。假设整流电路内阻为0，负载电流为0，W7812输入端有最大电压U=1.414Uef，Uef是U2(t)的有效值。由于滤波电容不可能无限大，所以U<1.414 Uef,根据经验可知U=1.2 Uef，得Uef=14.4V，考虑到整流桥经过两个二极管约有1.4V的压降，得变压器可取15V。
（2）变压器选择：变压器选择双15V变压，考虑到电流不需要太大，最大电流为2A，实际选择变压器输出功率为30W，可以很好地满足要求。
（3）整流桥：考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流时工作电流的2~3倍。选取RS301（100V,3A）即可，实际购买过程中选择了2W10也符合设计要求。
（4）滤波电路：考虑到对纹波电压要求比较高，所以选择了2200uF、耐压值为25V的电解电容。
（5）去耦电容：去耦电容的选择是由W7812和W7912芯片要求的，查手册可）知分别为0.1uF和0.33uF，用来滤除高频分量，防止产生自激。
（6）为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入220uF、耐压值为25V的电解电容。
（7）W7912支路的原件参数与W7812支路相同。
（8）为防止电源输出端短路，需安装保险管；为防止W7812和W7912因过热而烧坏，需加装散热片。
至此，所有元件的参数都已确定。
3 电路仿真与分析
（1）采用EDA仿真软件Multisim10对双路直流稳压电源电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。下图为在仿真软件Multisim10 仿真的电路图。
直流稳压电源电路
滤波电路输出
(2) 通过仿真中的波特图仪器测试出波形和使用万用表测出的输出电压的大小
从上图可以看到输入的正弦信号经过整流、滤波、稳压后最终得到我们所需要的直流电压
4 电路安装与调试
拿到PCB板后，就可以进行焊接、装配与调 试工作。
? 1、元器件检查与整形 ? 检查PCB是否有断线、短路、破损等情况； 检查元件型号、数量是否与清单一致； ? 对主要元器件（如电源线、变压器、整流二 极管等）进行参数测定。 ? 使用工具对相关元件按照相关技术规范进行 整形。（严禁粗暴整形）
? 2、焊接 ? 焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。 焊点要有光滑整齐的外观，足够的机械强度 以及可靠的电气连接。 ? 3、装配 ? 注意： ? （1）变压器副边中心抽头要接到地线上。 ? （2）220V电源线与变压器原边接线要有热 缩管保护，防止触电短路。
4、调试 （1）检查电源插头是否短路。 （2）各输出对地是否短路 若上述两步均可通过，即可进行通电检查。 逐级测量各点参数是否符合设计要求。 ? 5、常见问题处理 ? （1）变压器副边无输出 ? 断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大， 更换新的变压器。 ?
? （2）整流电路输出电压不达标 ? 整流二极管方向是否正确； ? （3）滤波电容发热 ?整流二极管方向是否正确； ? （4）电源指示灯不亮 ? 限流电阻是否正确焊接；发光二级管极性 是否安装正确。 ? （5）稳压输出电压不正常 ? 是否正确安装稳压器；电压调整电路是否 焊接正常。
第二篇：直流稳压电源设计实验报告(模电)
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。