集成直流稳压电源的设计.doc

集成直流稳压电源的设计集成直流稳压电源的设计一、 设计目的及要求1、 设计目的（1）掌握集成直流稳压电源的实验方法。（2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的方法。（3）掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法。 （4）为下一个综合实验语音放大电路提供电源。2、 设计要求（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 Uop-p 5mV , 稳压系数 SU 510-3 。（4）选作：加输出限流保护电路。二、电路框图及原理图1、电路框图图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换2、 原理图（1） 整流电路图2-2 整流电路（2） 滤波电路图2-3滤波电路（3） 稳压电路图2-4 输出正电压电路图2-5 输出负电压电路四、设计思想及基本原理分析在电子电路中，通常需要电压稳定的直流电源供电，小功率稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波和稳压四部分电路组成。下面分别就稳压电源的四个组成部分分别分析其原理1、 电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。2、整流电路整流电路一般由单项导电性的二极管构成，经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整流电路。如图2-2所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。电路中采用了4个二极管，组成三项桥式整流电路。整流过程中，4个整流管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向一致，形成全波整流，将变压器楚楚的交流电压变成了脉动直流电压。整流电路的参数如下：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：， 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。在加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。应为电容放电的时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容， 一般选取。4、稳压电路经过整流和滤波后得直流电压，会由于电网电压的波动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下，这种输出电压的变化波动显得太大，仍需进一步对其稳定，这就需要采用稳压电路。目前常用的稳压电路有并联式稳压电路、串联稳压电路以及集成式稳压电路。由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而工作是比较稳定的，电路也相对比较简单。为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压自少高出2.5V3V。电路如图2-4、图2-5所示。电容C1可防止自击振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰，一般取0.11uF。输出端电容C2可以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消除自击振荡的作用。五、元件介绍和元件参数计算1、元件介绍（1）三端集成稳压器L78、79系列集成稳压器是一种有广泛用途的三端集成稳压器。W78系列三端集成稳压电路具有固定输出正电压，L79系列三端集成稳压电路具有固定输出负电压。这两个系列稳压器都具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而他的工作是比较可靠的。字母后面的数字表示输出电压，电压等级：5V、6V、8V、12V、15V、18V、24V 。如设计一个输出的线性直流稳压电源，选择L7812、L7912。（2） 整流桥整流桥的作用是将交流电转变为直流脉动电压。整流桥堆产品是由四只整流硅芯片作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。最大整流电流从0.5A到100A，最高反向峰值电压从50V到1600V。一般整流桥命名中有3个数字,第一个数字代表额定电流;后两个数字代表额电压。本实验用RS307，即额定电流3A，额定电压1000V。2、 原件参数计算与选择（1） 稳压器要求输12V的直流电，选择选择W7812、W7912。（2） 变压器为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压自少高出2.5V3V，且，所以变压器的输出电压的平均值至少应为15V，因此选择双15V/30W的变压器。（3） 电容大小的选择对于滤波电容C来说 ，即滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容。又因为输出最大电流为1A，故可估算出RL范围，取RL为18，求得C约为2200uF。故电容C选择2200u/25V的电解电容。电容C1一般取0.11uF，在此取C1=0.33uF。电容C2一般取0.1uF，C0应取0.22nF。五、实验电路图图5-1 实验电路图六、测试结果分析，调试过程中所遇故障的分析1、测试结果输出端正电压Uo1=12.31V输出端负电压Uo2=-12.81V输出纹波电压(正)Uop-p=6.33mV （负）Uop-p=0.14mV2、测试结果分析由上面的结果可知，输出端电压基本符合实验要求。但是输出正电压的一端纹波电压大于5mV，略大。3、调试过程中所遇故障分析 在刚焊完进行测试时，发现正向输出电压正常，负向输出电压远小于-12V。在进行检查后，发现变压器的连接方式有问题。在改正后，即得出了相应的结果。七、设计过程的体会与创新点，建议八、原件清单数量描述参考标识封装21_AMP, 1_AMPU4, U3GenericFUSE11FWB, 3N259D1GenericCASE312-021TS_XFMR1T2GenericXFMR_5PIN1VOLTAGE_REGULATOR, LM7912CTU2GenericTO-2201VOLTAGE_REGULATOR, LM7812CTU1GenericTO-2203CAPACITOR, 330nFC5, C4, C31POWER_SOURCES, GROUND0Generic1AC_POWER, 220 Vrms 50 Hz 035W V1Generic2CAP_ELECTROLIT, 220uF，25VC9, C82CAPACITOR, 100nFC7, C62CAP_ELECTROLIT, 2.2mF，25VC2, C1九、仿真报告示波器（无负载时）：图9-1 示波器波形RL=1K时Io1=0.012A；Io2=-0.012；Uo1=11.819V Uo2=-12.376 VRL=2K时Io1=0.006A，Io2=-0.006A；Uo1=12.131V Uo2=-12.484 V故输出端电阻：Ro1=114.7，Ro2=18 参考文献1 李金平,路勇,延凤平.模拟集成电路