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1、国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：集成直流稳压电源的设计学 院：电子信息工程学院专 业：通信工程学生姓名：王斯宇学 号：11211116任课教师：佟毅老师2013 年 6 月 2 日目录1、实验题目及要求 11.1实验题目 11.2设计要求 12 实验目的与知识背景 12.1实验目的 12.2 知识点 13 实验过程 63.1选取的实验电路及输入输出波形 63.2 每个电路的讨论和方案比较 83.3 分析研究实验数据 114 总结与体会 124.1 通过本次实验能力得到提高，解决问题印象深刻，创新点124.2 对本课程的意见与建议 135 参考文献 131、实验题目及要求1
2、.1实验题目：集成稳压电源的设计1.2设计要求(1) 设计一个双路直流稳压电源。(2) 输出电压 Vo= 12V，+5V最大输出电流lomax=1A(3) 输出纹波电压 Vop-pw5mV,稳压系数 Svw5X 10-3。2实验目的与知识背景2.1实验目的(1) 掌握集成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。(3) 掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法。(4) 进一步培养工艺素质和提高基本技能。2.2 知识点(1)实验设计思想本实验基本设计思想是根据设计要求，从后向前依次设计电路。小功率稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分
3、电路组成。变压器将220V电压转换为所需低电压，整流桥可将正负交流电转换为只有正向，而滤波电路通过利用电容充放电 的功能使电压趋向于平滑。最后再由三端稳压器，使输出电压稳定为所需值。设计过程根据要求选择三端稳压器。确定电源变压器副边电压 V2的值根据稳压器的输入电压和桥式整流滤波电路的电压关系，设计、计算出变压器付边的电压值。滤 波电容的选用可根据技术要求和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，然后 查有关手册选定电容的标称值和耐压值以及电容型号。桥式整流二极管的型号确定：根据桥式整流和电网变化情况，计算或估算出二极管的最高反向电压VRM和最大工作电流lomax，再查有关手册确定所选用的二
4、极管型号。电源变压器的选择根据付 边电压和输出电流选择变压器。(2) 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:直流稳压电源的原理框图和波形变换(3) 各单元电路原理： 电源变压器T的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压 U。变压器副边与原边的功率比为P2/Pi=n,式中n是变压器的效率。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。由于输出有土 12V,因此变压器择双输出，如下图。 整流电路：整流电路将交流电压U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
5、较小的直流电压U。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、n2n3兀1AAr/ / X/全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A 2.5A、3A、5A、10A、20A等多种规格，耐压值（最高反向电压）25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。长脚对应1。una,uLM uEn,um整流电路参数:输出电压平均值:U 0(AV)-2V2u22 sin td (wt)二:0.9U 2输出电流平均值:平均整流电流:I0(AV)D(AV)U 0(AV)0.9U2RlRlI 0(AV)U 0(AV) Rz2Rl0.45土Rl最大反向电压:U
6、r 2U2If 0.451.1U2Rl整流二极管的选择(考虑电网 -10浓动)：Ur 1.1仙2 滤波电路：各滤波电路C满足R-C=(35)T/2 ，式中T为输入交流信号周期，R为整流滤波电路的等效负载电阻。z & C大 /垃小n2口滤波电路参数二极管导通角9 :叫t/2般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于1.1 2U2 =1.56U2 。 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
7、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 1.5A（ W7800、0.5A （ W78M0）、0.1A（ W78L00 ； W7900系列输出负电压-5V、 -6V、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V，输出电流为 1.5A（ W7900、0.5A（ W79M0）、0.1A（ W79L00。2）输岀正电压电路
8、（b）输出负电压电路1W78XX323+ _D2*1N4148r rn r ri r r i i b r rU4 - mf - - *LM78?2KC ；1 LdZNE - VREG r r r r rVO LTAGf - e &血亦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
9、-12V，最大电流1A的线性直流稳 压电源，选择 L7812、L7912。实物示意图以及管脚接法3 f辅用2 入1地78123头验过程3.1选取的实验电路及输入输出波形(1)备选方案一:+ l C1ZXZinF =b330nF们C7C8U1LM7812CTU2LM7912CTC9 + C4土侦nF 十220uFC2 +F =C沪220uF(2)备选方案二:22Q22D;15;15匚0.33|1 FC4 + C7 0 1|1F 半22d|iF1 ILMTSOSCTLMgjlZCT1N41U3.2 每个电路的讨论和方案比较一共列出两个备选方案，其整流电路、滤波电路相同，稳压电路二者有所不同。备选方
10、案一设计较为简单， 运用两个三端稳压电路芯片；备选方案二设计较为复杂，运用了三个三端稳压电路并加入了辅助二极管元件，可以保证电路的安全。（1）先计算并确定元件参数： 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。 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。 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。 为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入220uF、耐压值
11、为25V的电解电容。 为防止电源输出端短路，需安装保险管；为防止W芯片因过热而烧坏，需加装散热片。（2）在焊电路板之前先对整流电路、滤波电路以及方案一的稳压电路进行仿真。结果如下：整流电路输出*.II T1 品 |Ftw I| 柱；Z| &4.71M mt5 7V1Save Ext. TnggerTsnrsri- =s _广卜 p l 厂=1 a _dkaHHdl IBi TmnrtAf*-5cae |& V. Dm疔t ErfiSos 卜；rrmDivSMlej? VD；vX pOSittW 3 VT Ak| a-AlABY pCtiUo* |0ACj o IdcPY pcsitr |aAC
12、| 0 for -1 cLevel|o| VTyps Sing. I Nor. | Auto II None滤波电路输出RevtrseTirwChannelCninl_E?D 飞；fr-5-14 6S4V14,eS4 VOOWs412A44 V2 625 V-20.T&7 ms2.050 V-2.Q70VSi；Chammj A gke |T V-DivCr3rrs&l BSola 5 VDjvTriggerEdge rr 划 fT B 1白戈|Y pwita(0AC 0 DC- position |0AC | 0 5C - j QiLcvfri ov単ng.| Nor Auto# NoneExt. TrjgftrScale | i0ms.D vX pc&itian 矿y7T Add 5/A|A|稳压电路输出T “ 厶亠Time* +D ODO a-12 551 VT;十12-5+3 V-12 551 VT2-T1OOMtO WO VO.OWVExt. TriggerStale |l0 mwDivAScale i( Ep Chan 甞 1 B 宫沁 |5 VDivTr僻EdgrrAirl-lX10Y pQiltO 10YLevel|oVyT: = A i A TAC| 0 (dg心:E
