集成直流稳压电源的设计

直流稳压电源的设计一、实验目的1学习用变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源2掌握用直流稳压电路的调试及主要参数指标的测试方法。3利用仿真实验，深入理解整流滤波的原理二、设计指标与要求设计指标设计两个电路1电路一同时输出UO12V电压，08A2电路二39V连续可调，08A；3两者性能指标UOPP5MV,稳压系数SU5103。三、实验原理与分析直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成。基本框图如下。各部分作用0TU整流电路0TU0TUCUO滤波电路稳压电路电源变压器0TUAIABVI直流稳压电源的原理框图和波形变换1电源变压器电源变压器的作用是将220V的交流电压VI变换成整流滤波电路所需要的交流电压VA。变压器副边与原边的功率比为P2/P1N，式中N是变压器的效率。表1小型变压器的效率副边功率/W2PVA10VA30VA80VA20效率0607080852整流、滤波电路整流电路将交流电压UI变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。半波整流全波整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路倍压整流滤波电路本次实验采用桥式整流电容滤波电路。它两端的电压满足如下关系式中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。3稳压电路常用的稳压电路有两种形式一是稳压管稳压电路，二是串联型稳压电路。二者的工作原理有所不同。稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。它一般适用于负载电流变化较小的场合。串联型稳压电路是利用电压串联负反馈的原理来调节输出电压的。集成稳压电源事实上是串联稳压电源的集成化。实验中为简化电路，我们选择集成稳压器（三端稳压器）作为电路的稳压部分。集成稳压器的W7800系列输出正电压5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，输出电流为15A（W7800）、05A（W78M00）、01A（W78L00）；W7900系列输出负电压5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，输出电流为15A（W7900）、05A（W79M00）、01A（W79L00）。四、元件选择与参数计算1、整流电路参数输出电压平均值2202090SIN1UWTDUAV输出电流平均值LLRI09平均整流电流LLAVAVDI200452最大反向电压URM整流二极管的选择（考虑电网波动）1021450URILF2、滤波电路参数CICOUIUOW79312二极管导通角滤波电容的选择201,253UTCRAVL一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于。22561U3、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U2T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U1414UEF，UEF是U2T的有效值。由于滤波电容不可能无限大，所以U1414UEF,根据经验可知U12UEF，得UEF144V，考虑到整流桥经过两个二极管约有14V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23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01UF和033UF，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T/2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。五、整体电路V1220VRMS50HZ0D13N2591243C122MFC322MFT1TS_AUDIO_VIRTUAL1C2100NFC7330NFC8330NFC9100NFU1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE0354C4220UFC6220UF6280六、参数性能指标及测试1、测量稳压电源输出的稳压值及稳压范围首先使调压器的输出为0V，通过示波器或万用表观测稳压电路的输出，然后调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压逐渐增加，当稳压电路输出的直流电压值不再随着调压器输出电压的增加而改变时，此时电路输出的直流电压值即为稳压电源的稳压值。使稳压器输出在稳压值上的输入电压范围为稳压电路的稳压范围。2、测量稳压电源的稳压系数SU稳压系数定义为当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。稳压系数反映电网电压波动时对稳压电路的影响，越小越好。调节调压器的输出，使输入到变压器的交流电压分别为220V10和220V10，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数SU常数LRIUS/03、测量稳压电路的输出电阻RO输出电阻RO定义为当稳压电路输入电压保持不变时，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比。输出电阻反映稳压电路受负载变化的影响，越小越好。可用输出换算法测量输出电阻RO。0,0TUIR4、测量稳压电源的纹波电压和纹波因数纹波电压是指在额定负载条件下，稳压电源输出直流电压中所含的交流分量。在交流电压为220V，负载电流最大（额定输出电流）的条件下，用示波器分别测量稳压电源的输入纹波电压和输出纹波电压。纹波因数是负载上交流分量与直流分量之比。10U我们小组最初的测试结果并不尽如人意，测试时发现，是因为W7812和W7912烧坏所致，在更换之后输出电压值就很接近要求了。测得纹波电压为03MV。七、仿真报告V1220VRMS50HZ0D13N2591243C122MFC322MFT1TS_AUDIO_VIRTUAL1C2100NFC7330NFC8330NFC9100NFU1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE0354C4220UFC6220UF6280整流电路输出V1220VRMS50HZ0D13N2591243T1TS_AUDIO_VIRTUAL421XSC1ABEXTTRIG_300滤波电路输出V1220VRMS50HZ0D13N2591243C122MFC322MFT1TS_AUDIO_VIRTUALC7330NFC8330NF10840XSC1ABEXTTRIG_970稳压电路输出V1220VRMS50HZ0D13N2591243C122MFC322MFT1TS_AUDIO_VIRTUALC7330NFC8330NFU1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE632501XSC1ABEXTTRIG_470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八、设计过程的体会、创新点与建议九、元件清单1、三端变压器220V15V2