直流稳压电源设计

新疆大学

课程设计报告

所属院系：电气工程学院

专业：自动化

课程名称：

电子技术基础A 设计题目：直流稳压电源的设计

班级：自动化091

学生姓名：

xx x

学生学号：

2009xxxxxxx

指导老师

: xxxx

完成日期：

课程设计题目：直流稳压电源的设计

要求完成的内容：设计一个个对偶式直流稳压电源。指标条件如下：技术指标要求为：

输出直流电压Vo=±12V，最大输出电流Io=500mA，电压调整率S U≤ ％/V,输出端纹波抑制比S R≥60dB，有完善的过载、短路保护措施。使用的元器件要求为：三端稳压器（7812、7912），电容（瓷片电容），电阻（瓦）变压器（双12V）等。要求：（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，计算并选取电路的元件参数。

（2）分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。

（3）综合分析计算电路参数，满足设计要求后，认真完成设计报告。

指导教师评语：

该生具有查阅文献资料和手册的能力，了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范。能够把课堂理论知识用于实际，按照任务书的要求完成设计任务。设计思路明确，概念清晰，设计的电路正确分析计算合理，仿真

结果满足性能指标要求，论文内容详尽，格式满足

指导教师签名：年月日

直流稳压电源的设计

直流稳压电源的设计要求是比较基本的设计，设计要求电源输出三档可调直流电压。设计

中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。通过四部分的组合将220V 交流电压转变为设计要求直流电压。并且用仿真软件进行仿真分析。

一、设计方案

1．拟定系统方案框图

直流稳压电源由四部分组成四部分分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路。系统方框图如下图1

采用LM7812和LM7912固定式三端稳压器共同组成稳压电路

固定式三端稳压器LM7812和LM7912组装电路可对称输出± 12v,其电路图如

图所示

该电路的特点是它们共用一组整流、滤波电路，且有共同的公共端，可以同时

输出正、负电压，使用十分方便。

图 4 电源变压器

电源变压器 T 的作用是将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的

交流电压 Ui 。变压器副边与原边的功率比为 P2/ P1= η。

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电 磁元件，在电源技

图 3 直流稳压电源电路

二、单元电路的设计和计算

1. 单元电路的设计

电源变压器

术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：

10kVA 以上为大功率，10kVA～为中功率，～25VA 为小功率，25VA 以下为微功率。

如图4 电源变压器将220V，50HZ交流电压降压后输出到副边，变成整流电路要求的交流电压值，然后通过整流电路将交流电压变成动脉的直流电压。得到的电源变压器的工作波形如图5。

图5 电源变压器输出波形

整流电路的设计

整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此，二极管是构成整流电路的关键元件。电路图如图3 所示，图中T1 为电源变压器，R1是要求直流供电的负载电阻，四只型号为1N4001 的整流二极管D1～D4 接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称

图6 单相桥式整流电路

电路图如图6 所示，图中T1为电源变压器，R1是要求直流供电的负载电阻，四只型号为1N4001 的整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

在U2 的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1 流向

R1，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。

在U2 的负半周，其极性与上述相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向R1，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过R1 时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，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。

结合上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图7 。

图7 桥式整流电路的工作波形

滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般有电抗元件组成，例如在负载电阻两端并联电容器C,或者在整流电路输出端与负载之间串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容C 接在最前面）和电感输入式（电感L 接在最前面）。前一种滤波电路多用在小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时仅用一个电感器与负载串联）。

本实验采用电容滤波：

图 8 单相桥式整流、滤波电路图

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波 ,在负载两端并联电容器 C,负载平均 电压 Uo 升高,

纹波减小,且 R1*C 越大,电容放电速度越慢 ,则负载电压中的纹波成分 越小 ,负载平均电压越高，得到波形如图 9。

图 10

稳压电路图

载的变化而变化。

经整流滤波输出的电压通常是不稳定的，不能直接对系统供电，因此需要经过稳压电路将电压稳

定到单片机系统所需的要求。对任何稳压电路都应从两个方面考察其稳压特性，一是设电网电压波动，研究起输出电压是否稳定；二是设负载变化，研究其输出电压是否稳定。流稳压电路分为串联型稳压电路和开关型稳压电路，本设计采用串联型稳压电路。稳压器一般包括单管稳压器和集成稳压器。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，本设计同时使用固定式三端稳压器LW7812和LW7912，其分别输出+12V和-12V 电压。可根据电路图得到它的工作波

形如图11

11

2．单元电路元件的选择和计算

电源变压器

源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1= η，式中η是变压器的效率。

如上的对应电路图我们选用的是LM7812 做稳压电路，要求得到的输出电压为U o=12V，稳压

管LM7812 的输入输出电压差为2~3V，则稳压电路的输入电压为14V~15V，U I min=14/，得到：又I2≥o Imax=500mA；则电源变压器的输出功率P≥U2 I2=；所以选用U=± 12V，

P=6W的双变压器2．整流电路中的二极管

最大允许流经每个二极管的I D = I L = * 500 = 250 mA而每个二极管所承