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1、电子系统综合设计与仿真题目：线性稳压电源设计报告目录一. 实验目的2二. 实验内容2三. 实验原理2四. 实验过程5五. 实验结果6六. 元器件清单7七. 心得体会8八.附录：PCB图9摘要：本文设计的是量程为_12V和量程+5V的直流稳压电源，其量程为+5V 进行输出扩流，其输出最小电流为2A。以单相桥式整流及三端集成稳压器为主， 设计一台具有实用价值的小容量简易直流稳压电源。 直流稳压电源一般由变压器、 整流、滤波电路及稳压电路所组成。按照所学知识和相关指导书及的写作要求， 综述直流稳压电源的工作原理、各自适用范围及优缺点，完整详细地设计了土 12V、 +5V简易直流稳压电源电路，并对各组
2、成部分的功能及工作原理进行了分析。关键词：整流，_12V, +5V,电源。一、实验目的1、学习直流稳压电源的原理。2、掌握基本的直流稳压电源的设计和扩流电路的应用二、实验内容1、输入为交流220V, 50Hz的市电，输出为直流5V,电流不小于2A的稳 压电源。2、 输入为交流220V, 50Hz的市电，输出为直流正负12V稳压电源。三、实验原理一般直流稳压电源都使用 AC220V市电作为电源，经过变压、整流、滤波后 输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、 滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。具体流程如
3、下图：输出*稳压1变压利用铁芯变压器来改变交流电压，使其能供我们进行接下来的整流滤波和稳压。在此我们使用了 220V/4060Hz-15V和220V/4060Hz-7.5V的双输出变压 器。2、整流小功率直流稳压电源中常用的整流电路有单相半波整流电路、单相全波整 流电路和单相桥式整流电路三种。 其中，单相半波整流电路效率低，通常用在要 求不高的简单的整流电路中。单相全波整流电路只用了两只整流二极管，但要求电源变压器次级具有中心抽头，而且整流二极管的耐压必须高于2U2.单相桥式整流电路使用了四只整流二极管，每只二极管的耐压值必须高出输入电流的峰值。 这三种整流电路中，桥式整流电路应用最广泛，在一
4、些无工频变压器而直接将 220V交流转变成直流的开关稳压电源中都采用桥式整流电路做交、直流变换。在此实验中，我们采用了四个二极管组成的整流桥，其等效电路如下图：滤波电路的任务是滤除整流输出电压中的纹波分量，以获得平滑的直流输 出电压。常见的有电容滤波，电感电容滤波等形式。在小功率直流稳压电源中主 要采用电容滤波，因此，我们采用了较为简单的电容滤波。4、整流滤波电路的简单设计设计一个小功率整流滤波电路，首先要根据负载要求的的输出电压、负载 电流和纹波电压的大小，选择合适的整流滤波电路，做一些简单的估算，然后选 择合适的元件，最后再经过测试加以调整。负载电流在mA数量级，对纹波要求不高的场合，可以
5、选用简单的半波整流 电路，其余一般选用桥式整流电容滤波电路。 下面介绍桥式整流电容滤波电路的设计过程。a）选择整流二极管其中u im为输入交流电压的振幅值。b）选择滤波电容其中T为输入交流电压的周期，而且滤波电容的耐压应大于加在 电容器上的最大电压c）对电源变压器的要求根据整流滤波电路输出直流电压 U0和直流电流II,对变压器次 级电压的电流的要求是：JHM/一（1.5 2）J其中U和丨2为变压器次级电压、电流的有效值。 d）输出纹波电压估算Urpp 和电容滤波电路的纹波电压是接近锯齿波的复杂周期性波形，为了 便于估算，将其看成理想的锯齿波，则纹波电压的峰峰值 有效值U分别为：5 _ nJjQ
6、uif 韭 I 卄 p 2/K&2 再其中 f=50Hz。5. 线性集成稳压器集成稳压电源分为线性和开关型两类，线性稳压器外围电路简单、输出电 阻小，输出纹波电压小，瞬态响应好，但是其功耗大、效率低，一般多用在输出 电流5V以下的稳压电路中。在此，我们选择了 LM78xx系列的芯片。78xx系列串联型线性固定电压输出集成稳压器正电压输出，负电压输出时为79xx系列，xx表明输出电压的值，此处，依据试验要求，我们选择了LM7805用于输出+5V的直流电压、LM7812和LM7912用于输出- 12V的直流电压。芯片 内集成了恒流源、基准电压源、采样电阻、比较放大、调整管、过热过流保护电 路、温度
7、补偿电路等，所有电路集成在单块硅片上，只有输入输出公共三个引出 端，故名三端式，其引脚如下图所示：TO-220 OUT GND78系列引脚 IN6. 扩流电路在实验中要求我们输出一个 5V,不小于2A的电流，可用最大输出电流为1.5A的LM7805芯片并联。扩流电路如下:四、实验过程1、正负12V直流稳压电源经过实验原理的学习，我们已经基本选定了元器件，经过分析，得到 实验原理图如下：输入市网电压 AC220V 50Hz的交流信号后，通过电源变压器得到较 低的副边电压U并送到整流电路。整流电路由 4个1N4001二极管组成桥 式整流电路（实验中直接用的是 KBP307整流桥），当正弦交流电压为
8、正的时候，D2、D3导通，当交流电压为负的时候 D1、D4导通，是输出的电压周 期变为原来的一半，且电压总为正，从而初步达到变交流电压为直流电压。 经过整流以后的电压U经过滤波电容G、C2的滤波作用将整流以后的电压 里的交流成分即纹波电压滤除。当滤波电容不接负载时由于电容没有放电 回路，所以输出的是一个恒定的电压量；当滤波电容接负载的时候由于有 了放电回路，而电容的放电时间常数为一定值，使放电的时间被控制在一 定的范围，从而达到滤波的目的。选用 4700卩F的电解电容作滤波电容。 每个稳压器输入和输出端接入的电容是实现频率补偿，防止稳压器产生高 频自激振荡和抑制电路引入的咼频干扰。2、正5V直
9、流稳压电源，2A扩流I !I !匸*pF! B !U2；;MCSCT五、实验结果1、Multisim仿真结果-12V直流稳压电源、负载（Q）-一电压（V）.电源名1K500空载+12 V电源11.8111.6212.54-12V电源-11.77-10.52-12.55+5V的直流稳压电源、负载（Q） 电压、 电源名 502.5空载5V电源电压（V）5.014.985.00电流（A）100m1.992、硬件测试结果-12V直流稳压电源、负载（Q） 一电压（V）.电源名10K+12V电源12.36-12V电源-12.52+5V的直流稳压电源、负载（Q）电压电源 名2K5V电源电压（V）5.06电流
10、（A）2.54m六、元器件清单兀器件名称规格数量备注变压器15V20W1整流桥KBP3072电容电解电容4700U3电解电容220u4独石电容1013独石电容1044一端集成稳压器LM7805CT2LM7812CT1LM7812CT1实验板2两插电源线1绝缘胶带1七、心得体会作为第一次课程设计，整个资料搜集与工作过程有待提高。第一步用 一些时间重点温习模电课本中稳压电源部分，对直流稳压电压的原理，结 构框图，变压、整流滤波、稳压三大部分有了初步了解。第二步结合任务 书的基本要求，用一些时间查找搜集相关书籍与网络资料，结合老师上课 讲的原理，确立变压、单相桥式整流电容滤波、两路稳压输出、数控与数 显的设计结构。画出整个电路草图。第三步，学习multisim 软件的电路原理图画法与电路仿真。在该软件的学习与使用的过程中遇到一些大大小 小的问题。比如安装程序，熟悉各种工具的使用，元器件的查找，仿真起 初难以出结果等等。原理图和仿真完成后，第四步则实际操作，用硬件来 实现电路，达到设计的要求。最后撰写报告。整个课程设计过程，不仅使 我们更扎实的学习电子技术课程、学会仿真软件multisin ；而且将理论知 识与实践相结合，一定程度的锻炼了我们的动手和电子设计能力，资料搜 集能力，也达到了一种将知识活学活用的目的。占笛:.fl
