模电实验集成直流稳压电源.doc

《模拟电子技术》课程实验报告 集成直流稳压电源 班 级： 组 员： 指导教师： 一、设计目的 （1）掌握集成稳压电源的实验方法。 （2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的方法。 （3）掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法。 （4）进一步培养工艺素质和提高基本技能。 （5）为下一个综合实验——语音放大电路提供电源。 二、 设计要求及技术指标 （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 SU ≤ 5×10-3 （4） 选作：加输出限流保护电路；输出一路+5V直流电压 三、 总电路框图及总原理图 图1 直流稳压电源电路的总电路框图和波形变换 图2 仿真总原理图 四、设计思想及基本原理分析 （1）电源变压器 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的低电压。 （2）整流电路 整流电路一般由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。我们采用4个二极管组成单相桥式整流电路。整流过程中，4个二极管轮流导通，无论正半周和还是负半周，经过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。 （3）滤波电路 在整流电路输出端并联电容即可形成滤波电路。加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波目的。为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容滤波电容。 （4）稳压电路 经过滤波后输出的直流电压依然存在较大的波纹，而且交流电网电压容许有10%的起伏，随着电网电压的起伏，输出电压也会变化。此外，经过滤波的电压也与负载的大小有关，当负载加重的时候，由于输出电流能力有限，导致输出电压下降。因此，在本实验中，我们选用LM7805，LM7812，LM7912进行稳压。同时在稳压芯片后端加入0.1uf左右的小电容防止高频噪声，并且可以防止负载对芯片的影响。前端加入电容可以减小自激。 五、单元电路分析，元件介绍和元件参数计算 电源变压器 电源变压器的连接电路如图所示 在仿真过程中，为了改变匝数比，我们使用变压器的型号为TS-AUDIO-VIRTUAL,在调试multisim中变压器匝数比的时候需要编辑元件的需要说明文件。这里我们为了输出15v的交流电压，调整匝数比为15:1。 整流电路 (1) 半波整流 1）电路原理图及波形图 波形如下 工作原理： u2的正半周，D导通， A→D→RL→B。 u2的负半周，D截止。 3）电路优缺点 优点：电路简单 缺点：输出电压波动太大 （2）全波整流 1）电路原理图和波形图 2)电路优缺点： 优点：输出电压波动减小 缺点：变压器绕线太多 （3）桥式整流 1）电路原理图和波形图 波形图 2）电路原理 u2的正半周 A→D1→RL→D3→B u2的负半周 B →D2→RL→D4→ A 参数选择 考虑到电网电压波动范围为正负10%，二极管的极限参数应该满足 IF1.1 UR1.1 U2 根据以上几种整流电路的分析，我们决定使用桥式整流电路 电路连接如下： 我们选用的型号为RS507L，波形如下： 滤波电路 先分析一下几种滤波器种类 电容滤波 LC滤波 阻容(型滤波 对于电容滤波：电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 对于LC滤波：电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。 阻容(型滤波电路滤波效果最好，但其带载能力小，虽然电容滤波电路滤波效果一般，但其结构简单，因此选用电容滤波电路，因为滤波电路要求容值很大，所以选用电解电容 电容滤波 工作原理和波形图 原理图 波形图 当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。 当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加，见曲线2。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当ＲL很大，即IL很小时，电容滤波的效果好，所以电容滤波适合输出电流较小的场合。 电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细