集成稳压电源实验报告

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实验课程：模拟电子技术实验
实验名称：集成直流稳压电源的设计
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小组成员：
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集成直流稳压电源实验报告
一．设计目的
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。

二．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Iomax=1A
（3）输出纹波电压ΔVop-p≤5mV, 稳压系数Sv≤5×10-3。

三．总电路框图及总原理图。

LM7912CT
四．设计思想及基本原理分析
直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。

直流稳压电源一般有电源变压器T r、整流、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图：
各部分作用如下：
（1）电源变压器
电源变压器T r的作用是将电网220V的交流电压变换为整流滤波电路所需要的交流电压U i，变压器的副边与原边的功率比为P2/P1=η，η为变压器的效率。

（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。

常用的整流电路有全波整流电路，桥式整流电路、倍压整流电路等。

本实验我们采用的是桥式整流电路：
二极管选择：
考虑到电网波动范围为±10%，二极管
的极限参数应满足：
（3）滤波电路
滤波电路将脉动直流电压的纹波减小或滤除，输出直流电压U1。

常用的滤波电路有电容滤波电路，电感滤波电路、复式滤波电路等。

2
max
R
2U
U=
L
2
L(AV)
D(AV)
45
.0
2R
U
I
I≈
=
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
>
⋅
>
2
R
L
2
F
2
1.1
45
.0
1.1
U
U
R
U
I
本实验我们采用电容滤波电路：
电容的选择及U O(AV)的估算：
当L (3~5)
2
T
R C =时，O(AV)21.2U U ≈。

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
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器（均属电压串联型）。

实验中我们采用的是固定式三段集成稳压器：
78XX 系列：正输出电压 79XX 系列：负输出电压
额定输出电流以78或79后面所加字母来区分：L 表示0.1A ，M 表示0.5A ，无字母表示1.5A 。

五．单元电路分析，元件介绍和元件参数计算
各级元件参数的计算思路是：从后级向前级，根据各级的要求指标推算前一级的参数，并适当地留出一定余量。

具体分析如下：
1. 集成稳压器：
确定稳压电路最低输入直流电压：
max ,max min 1
[()]0.9o i o U U U U ≈
+-
其中，
min
()i o U U -是稳压器最小输入输出压差，典型值为3V 。

按一般电源指标的要求，
当输入交流电压220V 变化±10%时，电源应稳定。

所以稳压电路的最低输入电压 ：
max ,max min 1
[()]0.9o i o U U U U ≈
+-
代入各指标，计算得：max [123]/0.916.67U V ≥+=，这里取17V 。

2. 电源变压器
确定整流滤波电路形式后，由稳压器要求的最低输入直流电压U i,max 计算出变压器副边电压U i 、副边电流I i 。

确定副边电压、电流及功率为U i ≥ U i ，min /1.1, I i ≥ I i,min 。

所以取最大电流I i 为1.1A ，U i ≥17/1.1=15.5V ，变压器副边功率P 2 ≥17W 。

变压器效率η=0.7，则原边功率P i ≥4.3W 。

由上分析，我们选购的是副边电压为15V ，功率为10W 的变压器。

因为实际电流远远达不到最大电流1A ，因此，为节省成本，我们认为10W 已经足够用了。

3. 整流二极管及滤波电容
因电路形式为桥式整流电容滤波，可通过每个整流二极管的反峰电压和工作电流求出滤波电容值。

滤波电容min ,max ,12/*)5~3(i i U I T C ≈，故选两只1000的，耐压值为35V 的电解电容做滤波电容。

4. 稳压器功率估算
当输入交流电压增加10%时，稳压器输入直流电压最大， U i ，max =1.1×1.1×15=18.15V
所以稳压器承受的最大压差为：18..15-12≈8V 。

最大功耗为：U i ，max ×I i ，max =8×1.1=8.8W ，故应选择散热功率大于9W 的散热器。

六．测试结果分析，调试过程中所遇故障的分析
在焊接之后的调试过程中，我们遇到了以下几个问题:
测试时，两级输出电压均在正常范围内，但是负极纹波较大。

通过向老师及同学请教，在负输出两端又并联了一个470μ的电容，再次测试时减小了负极纹波。

之后经过研究，在100n 之后并联一个比其大一个数量级的电容，能消除不同频率的噪声，使输出纹波减小。

在用Multisim 仿真时，稳压管的输出级直接接在万用表上测输出电压时，不是标准的+12V ，而是有一定的误差，并且较大，因此我们在电容器C3和C5的两端各并联上一个电阻，进一步减小输出电压的纹波，亦可以对稳压管的输出电压进行微调，使之与+12V 相差1mV 左右。

七．元件清单
器件
型号件数
变压器18V/30W1集成整流桥RS3071稳压器LM78121稳压器LM79121稳压器LM78051散热片3
电容0.33uF2
电容0.1uF2
电容1uF2电解电容2200uF2插头1
标准板单面(3
联)
1导线2m 焊锡
附：仿真报告
仿真电路图：
其中，节点2、节点6、节点5分别为+5V,+12V和-12V输出端。

（1）用transient analysis（瞬时扫描分析）的方法观测输出电压值
以+12v为例，仿真结果如下：
（2）用万用表观测输出电压
直流：
交流分量（即纹波电压）：
（2）-12V输出的测试方法同上。

结果是纹波电压均满足小于+5mv的要求。

仿真结果如下：
7912输出端的电压：
仿真的误差均在要求范围之内。

八、心得体会：
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