北京交通大学模拟电子电路实验报告

《模拟电子技术》课程实验报告

集成直流稳压电源的设计

语音放大器的设计

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设计方法。

2、 焊接电路板，实现设计目标

3、 掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法。

4、 为下一个综合实验——语音放大电路提供电源。

二、技术指标

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 U ≤ 5×10-3 。

4、 选作：加输出限流保护电路。

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。各部分作用：

1、电源变压器：降低电压，将220V 或380V 的电网电压降低到所需要的幅值。

2、整流电路：利用二极管的单向导电性将电源变压器输出的交流电压变换成脉动的直流电压，经整流电路输出的电压虽然是直流电压，但有很大的交流分量。

直流稳压电源的原理框图和波形变换

整流 电路

U i

U o

滤波 电路

稳压 电路

电源 变压器

～

3、滤波电路：利用储能元件（电感、电容）将整流电路输出的脉动直流电压中

的交流成分滤出，输出比较平滑的直流电压。负载电流较小的多采用电容滤波电路，负载电流较大的多采用电感滤波电路，对滤波效果要求高的多采用电容、电感和电阻组成的复杂滤波电路。

单向桥式整流滤波电路

不同R L C的输出电压波形

4、稳压电路：利用自动调整的原理，使输出电压在电网电压波动和负载电流变化时保持稳定，即输出电流电压几乎不变。

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，我们选择固定输出三端稳压器作为电路的稳压部分。固定输出三端稳压器是指这类集成稳压器只有三个管脚输出电压固定，这类集成稳压器分成两大类。一类是78××系列，78标识为正输出电压，××表示电压输出值。另一类是79××系列，79表示为负输出电压，××表示电压输出值。

三端稳压电路基本应用电路 四、参数计算

1、整流电路参数

输出电压平均值：22

2)

(09.022)(sin 221U 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

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，整流桥的额定电流是工作电流的

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W7812和W7912因过热而烧坏，需加装散热片。

五、整体电路

六、参数性能指标及测试

1、测量稳压电源输出的稳压值

把220V交流电从变压器一端输入，用示波器测量稳压电源的输出值。我们的测试结果是-11.8V和12.19V，基本符合规格。

2、测量稳压电源的纹波电压

纹波电压是指在额定负载条件下，稳压电源输出直流电压中所含的交流分量。

在交流电压为220V，负载电流最大（额定输出电流）的条件下，用示波器测量稳压电源的输出纹波电压。

我们测量出的纹波电压；当输出+12V时为155.2mV ,输出-12时为154.2mV，基本符合规格。

七、仿真报告