电子设计实验基础

集成直流稳压电源的

设计

集成直流稳压电源的设计

一、实验目的

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。

二、设计要求及技术指标

1. 设计一个双路直流稳压电源和一个单路直流稳压电源。

2. 输出电压 Uo = ±12V ，外加一个+5V电源。

最大输出电流 Iomax = 1A 。

3. 输出纹波电压ΔUop-p ≤ 5mV ,

稳压系数 S

U

≤ 5×10-3 。

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：

各部分功能与作用：

1.电源变压器

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

i 。变压器副边与原边的功率比为P

2

/P

1

=n，式中n是变压器的效率。

2.整流电路

整流电路将交流电压U

i 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波纹成

整流

电路

U i U o

滤波

电路

稳压

电路

电源

变压器

～

直流稳压电源的原理框图和波形变换

分，输出波纹较小的直流电压U

1

。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

3.滤波电路：

各滤波电路C满足R

L -C=(3~5)T/2，式中T为输入交流信号周期，R

L

为整流滤波

电路的等效负载电阻。

4. 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1.5A （W7800）、0.5A （W78M00）、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 （W79M00）、0.1A （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：22

2)

(09.022)(sin 221

U U wt td U U AV ≈=

=⎰

π

ωπ

π

输出电流平均值：L

L

AV AV R U R U I 2

)(0)(09.0≈

=

平均整流电流：L

L

AV AV AV D R U R U I I 2

)(0)(0)(45

.022

≈=

=

最大反向电压：22U U RM =

整流二极管的选择（考虑电网10±%波动）：⎪⎩⎪

⎨⎧

>>2221.11.145.0U

U R U I R

L F

C i

C o

- +

U I

- +

U o

W79××

3

1

2

2．滤波电路参数

二极管导通角θ：

滤波电容的选择：2)(02.1,2

)

5~3(U U T

C R AV L ≈= 一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于2256.121.1U U =。

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U 2(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=1.414U ef ，U ef 是U 2(t)的有效值。由于滤波电容不可能无限大，所以U<1.414 U ef ,根据经验可知U=1.2 U ef ，得U ef =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）

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