直流稳压源仿真设计报告

仿真设计报告

课程设计名称：集成直流稳压电源的设计

专业班级： 0212101 学生姓名： %%%%%%% 学号： 021210131 指导教师：%%%%%%

课程设计时间： 10月25日-11月17日

集成直流稳压电源的设计

一、设计目的

本课程设计目的在于培养同学们自主设计制作的能力，同时学会应用仿真软件对设计电路进行模拟分析。

二、设计指标要求

输出电压V o及最大输出电流Iomax(I档V o=±12V对称输出,Iomax=100mA;II档 Vo=+5V,Iomax=300mA;III档 Vo=(+3～+9)V连续可调,Iomax=200mA);纹波电压∆V op–p≤5mV,稳压系数Sv<=0.005.

三、电路图设计原理

根据元器件参数的计算结果选择适合的元件组成部分电路，并将元件参数标于电路图中。将个部分电路综合得到可输出三档的集成直流稳压电源电路总图，第一档有含有LM7812KC稳压器的稳压电路，输出电压±12V。第二档由LM7805KC组装而成，输出电压为+5V对称输出。第三档由LM317H稳压器组成，输出电压3V-9V电路图满足性能指标要求。

四、电路参数设计

4.1 变压器参数计算

一．计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压

.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-V o)min=3V, 输入电压与输出电压差的最大值(Vi-V o)max=40V,故LM317的输入电压范围为:

V omax+(Vi-V o)mi n≤V i≤V omin+(Vi-V o)max

即9V+3V≤Vi≤3V+40V

12V≤Vi≤43V

即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流输出输入电压关系不难确定变压器副边输出应为

V2≥Vimin/1.1=12/1.1=11V

取U2=12V

取I2=0.5A

因此变压器副边输出功率为:

P2≥I2V2=6W

P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的功率。

ŋ＝P2/P1

所以变压器原边输入功率为:

P1>=P2/ŋ=10W

为留有余地选择20V/20W的变压器

二．根据LM7812,LM7805计算变压器副边输出电压

7812的输出电压Uo为（5-24）V，最小输入输出压差8V，最大输入输出压差为40V，7812的输入电压范围为： 20V≤Ui≤52V

U

2

≥Uimin/1.1=18V

取U

2=20V,I

2

=0.5A

变压器副边电压P

2≥I

2

U

2

=10V

为留有余地同样选择20V/20W变压器

4.2整流二极管的参数计算

在含稳压器LM317的电路中的二极管选择:由于二极管最大瞬时反向工作电压Urm>1.414U2=12×1.414=17V

在含稳压器LM7805的电路中的二级管的选择: 由于二极管最大瞬时反向工

作电压U

RM >1.414×U

2

=15×1.414=21V

IN4001的反向击穿电压大于50V,额定工作电流I=1A>Iomax.故整流二极管选用IN4001.

4.3 滤波电容的参数计算

滤波电容的容量可由下式估算：

C=I C t/ΔV ip-p

式中ΔV ip-p——稳压器输入端纹波电压的峰-峰值；

T——电容C放电时间，t=T/2=0.01S

I C——电容C放电电流，可取I C=I omax，滤波电容C的耐压值应大于

1.4 V2。

在本实验中

Sv=ΔVo/Vo/ΔVi/Vi

式中，Vo=9v 、V i=12v、ΔVop-p=5mv、Sv=0.005

则ΔV i =ΔVop-p V i / Vo Sv=1.4v

所以滤波电容

C= I C t/ΔV ip-p = I omax t/ΔV ip-p =0.003636uF

C的耐压值应大于1.4 V2=21v。

4.4 稳压器的选择

设计要求输出电压为:一档要求输出±12V对称输出电压，二档要求输出+5V，三档要求输出（3-9）V连续可调。稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。78××系列和79××系列为固定式三端稳压器，可分别输出正电压和负电压。7812可输出+12V，7912可输出-12V，二者组装课得到±12V对称输出。7805可输出+5V电压。317输出电压范围是（1.2-37）V。因此稳压器选择LM7812,LM7912,LM7805,LM317.

电路仿真及其特性分析

设计基本思路：

1.电源变压器：

将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。

整流电路：

将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量，其输出电压波形与全波整流的输出电压波形是相同的。每个二极管承

受的最高反向电压是输入电压最大值的2倍。

滤波电路：

滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。

4稳压电路：

它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

5.三档结果（1）接通第一档开关，关闭其他开关得：

仿真分析：如示波器显示所示，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压，两个通道分别+12.011，—12.011，略大于理论值。（2）接通第二档开关，关闭其他开关得：