12V对称稳压电源设计.docx

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1、,荆楚理工学院电子课程设计成果 学院： 电子信息工程学院 班 级学生姓名： 学 号： 设计地点（单位）： D1102 设计题目： 12V对称稳压电源设计 完成日期： 2016年6月23日 指导教师评语: _ _ _成绩(五级记分制): 教师签名: 12V对称稳压电源设计一、 设计任务与要求设计一个12V对称稳压电源，实现其基本功能。要求输入220V,50Hz的交流电，输出为12V的对称稳压直流电，完成实际电路制作，测试相关电路参数，进一步掌握其基本原理。二、 方案设计与论证此设计要求设计一个双路输出12V稳压电源，该电源包含以下几个部分：变压器、整流桥、滤波电路、稳压电路、高频噪声静躁电路。以

2、上各部分的作用如下：变压器：变压器是将220V 50Hz的交流电压变换成整流电路所需要的交流电压。整流桥：整流桥的作用是将交流电变成直流电，完成这一任务主要是靠整流二极管的单向导通作用。滤波电路：滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗原件组成。稳压电路：将输出电压保持在一个稳定的数值。高频噪声静躁电路：滤除电路中出现的高频噪声。方案一：12V对称稳压电源设计由输入、变压、整流、滤波、稳压、去噪声、输出几部分组成 。输入为220V 50Hz的正弦交流电，我们采用W7812和W7912三端集成稳压器组成的正、负双向直流电可以满足输出电压为12V的要求。整流电路采用的是单相桥式整流电路。滤

3、波电路可以采用四个1N4007二极管来进行滤波。电源变压器要为后面的稳压电源部分W7812和W7912提供电源，所以选用220V 50Hz双12V的变压器。由于滤波电容C的容量比较大，本身就存在较大的等效电感，对于引入的各种高频干扰的抑制能力很差。为了解决这个问题，在电容C两端并联一只小容量的电容就可以有效的抑制高频干扰。方案二：晶体管串联型12V对称稳压电源电路主要元件包括：晶体三极管、限流电阻、稳压二极管、以及滤波电容。令限流电阻与稳压二极管串联，并联在电源与地之间，便可以在稳压二极管上得到稳定的电压。之后由NPN型三极管射极输出、集极接电源输入，稳压二极管接基极。由于发射极与基极PN结间

4、电压固定，因此电路的输出电压等于稳压二极管的电压与PN结电压之和。经过比较，我们选用方案一，因为方案一成本低，制作简单，同时也能稳定输出我们所需的12V电压。三、单元电路设计与参数计算1.变压器：电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电，变压器副边与原边的功率之比为P2/P1=n，式中n 是变压器效率。根据电路要求，我们选择了12V 30W的变压器。2.整流电路：在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压U2变换成脉动的直流电压U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U1

5、.U1与交流电U2的有效值U2的关系为：U1=（1.11.2）U2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：URM=U2流过每只二极管的平均电流为：ID=IR/2=0.45U2/R其中，R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应该满足：RC（35）T/2其中，T=200ms是50Hz交流电的周期。3.滤波电路：经过整流后的电路仍然含有较多的交流部分，所以我们要经过滤波电路的处理。滤波电路采用的是电容滤波电路，所选用的电容是耐压值为25V、容量为1000uF的电解电容和耐高温、稳定性强的0.1uF的独石电容。滤波电容的选择：RC=（35）一般选择几十至几千微法的

6、电解电容，耐压1.1U24.稳压电路：稳压管稳压电路，三端集成稳压器和电压可调式三端集成稳压器，开关式稳压电路（电源效率可调高）。本设计采用三端集成稳压器三端集成稳压器：W78系列输出正电压W79系列输出负电压表示输出电压值，本设计中采用7812和7912稳压器。在它的基本应用电路中要注意：三端集成稳压器输入、输出电压差为23V.C3、C4、C7、用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激和抑制电路引入的高频干扰。取电容=1uF。.C5是电解电容，用来减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。四、总原理图和元件清单1.总原理图2.元件清单元件序号型号主要参数数量备注TR1变压器输入220V，输

7、出12V2 30VA1D1、D2、D3、D41N4007最大平均整流电流1A，最大反向耐压1000V4C1、C2、C5、C6铝电解电容25V/1000uF4C3、C4、C7、C8独石电容、1040.1uF4U1L7812输入电压为14.8V到27V，输出电压最大12V，电流1A1带散热片U2L7912输出-12V，1.5A1带散热片万用电路板9CM*15CM1五、安装与调试按照电路图连接好电路后，用万用表进行测试。1.静态调试：输入为220V 50Hz，输出应该为12V。2.动态调试：通电后，用万用表测试输出电压分别为+12.11V和-12.27V。六、性能测试分析1.在protues中进行分

8、步仿真，并在实验室实际测量，观测输出波形。(1).变压部分：变压器接交流电，输出接示波器，观测波形。仿真时，这个部分没有误差，输入为220V 50Hz，输出为12V，50Hz（如上图）。而实际电路中测量波形也相同（如下图）。(2).整流部分仿真时，这部分没有误差（如上图）。同理，在实验室测量波形也相同，仅有少许干扰（如下图）。(3).滤波部分在protues中仿真时可以看出波形中已经很平滑（如上图），而在实验室测量实际电路时波形也很平稳（如下图）。(4).稳压部分在仿真时，输出电压已经是直流了，很平稳（如上图），实验室测试波形也如此（如下图）。2.测试性能指标稳压电源的技术指标分为两种：一种是

9、特性指标，包括输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数，输出电阻，纹波电压及温度系数。本设计中，我们主要测试其稳压系数S、输出电阻R0和纹波电压。(1).测量稳压系数S稳压系数定义为：当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。稳压系数反映电网波动时对稳压电路的影响，越小越好。在protues中改变输入电压，使输入到变压器的交流电压分别为220V10%，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数S。在这里，我选用330的电阻作为负载。仿真实验数据如下：输入(V)正电源输出(V)负电源输出(V)

10、稳压系数13.111.4-11.9S1(正)=1.18212.010.1-10.7S1(负)=-1.09115.012.0-12.0S2(正)=0.633S2（负）=-0.433(2).测量输出电阻R0输出电阻R0定义为：当稳压电路输入电压保持不变时，由于负载变化而引起的输出电压变化之比与输出电流变化之比。输出电阻反映稳压电路受负载变化的影响，越小越好。在仿真时我分别选用50和100电阻来作为负载。仿真数据如下负载（）正电源输出负电源输出输出电阻R0电压（V）电流（A）电压（V）电流（A）5011.400.21-11.90-0.23R0(正)=4.50R0（负）=3.3310010.950.1

11、1-11.50-0.11实际测量数据如下负载（）正电源输出负电源输出输出电阻R0电压（V）电流（A）电压（V）电流（A）5012.030.15-12.14-0.08R0（正）=0.2R0（负）=110012.040.10-12.15-0.04(3).纹波电压所谓纹波电压，是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值或峰值。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。测量纹波电压可以先用示波器将整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来测量。Protues中仿真数据如下，我们采用100电阻作为负载。负载（）纹波电压100正电源输出（V）负电源输出（V）0.

12、4-0.425(4).实测数据正电源输出负电源输出输出电压(V)12.11-12.27加50负载时，最大输出电流(A)0.15-0.08七、结论与心得经过了两个星期的努力，终于完成了12V对称稳压电源的设计制作。刚开始时，选题就花了一整天。由于是第一次做课程设计，总是担心所选的课题太难，担心自己水平不足，做不出作品。然而，当我真正选好这个课题，并尝试去制作时，发现它并没有想象中的那么难。我们在大二时就已经学过了模电，在那本书上的第十章就有关于直流稳压电流源制作的介绍，同时，我们在上模电实验课时，也做过直流稳压电源的实验。并且，我们这学期也在学习数电。其实，我刚开始的担心是多余的，有了我们之前学

13、习模电、数电的基础，我完全可以独立完成12V对称稳压电源的设计与制作，它无非就是在我们之前学的基础上有了一些加深而已。在制作过程中，我先从仿真开始，这一过程也让我对protues这个软件有了更深一步的了解。仿真也花了我几天时间，但最后我通过查阅资料，也终于顺利的完成了仿真。我的仿真图给王老师看过后，王老师也确认没有问题，可以动手制作了。由于有了之前的仿真设计，我在实际焊接制作时，也没有犯错，所有的连线都是按仿真图里面来接的。焊接好后，经过测试，它的输出电压也在12V左右，表明我的设计成功完成了。两周的课程设计让我明白，只有熟练的掌握理论知识，多进行实践，才能更好的理解所学的知识。八、参考文献童诗白、华成英.模拟电子技术（第四版）.高等教育出版社.2006李雪梅、童强、何光普.模拟电子技术基础实验与综合设计.西安电子科技大学出版社.2015康华光.电子技术基础 数字部分（第六版）.高等教育出版社.2014杨欣、胡文锦、张延强.实例解读模拟电子技术.电子工业出版社.2013