模电实验报告直流稳压电源设计

集成直流稳压电源的设计

曾志成

（摘要：直流稳压电源广泛应用于各种电子产品,不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，再经变压、整流、滤波、和稳压四个主要部分构成。本设计的主要内容是围绕着如何使串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了稳压电源的设计方法，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后介绍了各单元电路设计仿真，并在电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。

关键词：电源、稳压、整流、滤波、保护

1 设计任务

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ΔUop-p ≤ 5mV ,

稳压系数 S

≤ 5×10-3 。

U

4. 选作：加输出限流保护电路。

2 电路设计与参数计算

整体电路

1）整流电路参数

输出电压平均值：22

02)(09.022)(sin 221

U U wt td U U AV ≈==⎰πωππ

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 2）滤波电路参数

二极管导通角θ： T/2

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）

知分别为0.1uF 和0.33uF ，用来滤除高频分量，防止产生自激。

（6）为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入220uF 、耐压值为25V 的电

解电容。

（7）W7912支路的原件参数与W7812支路相同。

（8）为防止电源输出端短路，需安装保险管；为防止W7812和W7912因过热

而烧坏，需加装散热片。

至此，所有元件的参数都已确定。

3 电路仿真与分析

（1）采用EDA仿真软件Multisim10对双路直流稳压电源电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。下图为在仿真软件Multisim10 仿真的电路图。

直流稳压电源电路

滤波电路输出

(2)通过仿真中的波特图仪器测试出波形和使用万用表测出的输出电压的大小

从上图可以看到输入的正弦信号经过整流、滤波、稳压后最终得到我们所需要的直流电压

4 电路安装与调试

拿到PCB板后，就可以进行焊接、装配与调试工作。

1、元器件检查与整形 检查PCB是否有断线、短路、破损等情况；检查元件型号、数量是否与清单一致； 对主要元器件（如电源线、变压器、整流二极管等）进行参数测定。 使用工具对相关元件按照相关技术规范进行整形。（严禁粗暴整形）

2、焊接 焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。焊点要有光滑整齐的外观，足够的机械强度以及可靠的电气连接。

3、装配 注意： （1）变压器副边中心抽头

要接到地线上。 （2）220V电源线与变压器原边接线要有热缩管保护，防止触电短路。

4、调试（1）检查电源插头是否短路。（2）各输出对地是否短路若上述两步均可通过，即可进行通电检查。逐级测量各点参数是否符合设计要求。

5、常见问题处理 （1）变压器副边无输出 断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大，更换新的变压器。 （2）整流电路输出电压不达标 整流二极管方向是否正确； （3）滤波电容发热 整流二极管方向是否正确； （4）电源指示灯不亮 限流电阻是否正确焊接；发光二级管极性是否安装正确。 （5）稳压输出电压不正常 是否正确安装稳压器；电压调整电路是否焊接正常。