直流稳压电源电路设计

模拟电路课程设计报告

设计课题： 直流稳压电源电路设计

专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间：

直流稳压电源电路设计

一、设计任务与要求。

1.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V） 2. 输出直流电压可调，范围--1.5∽--15V；（负电源） 3. 输出电流IOm≥1500mA；（有电流扩展功能）； 4. 稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。

二、方案设计与论证

1 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）。 (1)单相交流电源是220V 50HZ.因此，要做成直流电源12V则必须降压，欲达到更好效果一般选用15V的变压器。通过变压器降压后输出的电压为15V的交流电。变压器副边电压通过整流电路将交流电压转换成直流电压，即将正弦波电压转换成单一反向的脉动电压。但，仍含有较大成份的交流分量，会影响负载电路的正常工作。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑，理想情况，将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。因此，还要接稳压电路，稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压的波动和负载电阻变化的影响，从而获得更好的稳定直流电压。 (2)直流稳压电源电路的流程

图一:直流稳压电源的方框图

图二：单相桥式整流电路的波信图

经过降压并整流，接着还要进行滤波，一般使用大电容，可取3300UF的。因为是正负12V电源，所以必须使用两个。

图三：单相桥式整流电容滤波电路稳态时的波形分析 (b) 理想情况下的波形 （c）考虑整流内阻时的波形 集成稳压块电路要稳压需稳压块，集成稳压块有很多的种类，因为要稳压到12V，市场上又能方便买到的，所以正电源选用LM7812稳压块，负电源选用LM7912稳压块。

在安装稳压块之前，因输入可能较长，有可能会产生电感效应从而产生自激振荡，所以，一般在安装稳压块之前，先安装一个小于1uf电容，用来抵消输入线较长时的电感效应，防止电路产生自激振荡。

之后，还需安装一个电容，用于消除输出电压中的高频噪声，可取小于1uf的电容，也可取几微法甚至几十微法的电容，以便输出较大的脉冲电流。但是若电容容量较大，一旦输入端断开，电容将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏。因此，可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，起保护作用。

一般还会在输出端在接一个220uf的电容。

为了更好的显示电源的输出，常在最后接一个发光二极管，但是发光二极管不能直接接到电源的正负极上，因为电压太大会烧坏发光二极管，必须串联一个电阻，电阻多大可视发光二极管的功率而定，一般的发光二极管我们串联一个1kohm的电阻即可。

按此元器件接好电路，即桥式整流电容滤波集成稳压块电路。

直流稳压电源电路图如下：

图四：利用桥式整流电路实现正负电源

2.输出可调直流电压，范围-1.5∽-15V

(1)、利用三端稳压器构成的输出电压可调的稳压电路。 方案一：电路图如下；

三端稳压器为---W337 为了减小R2上的波纹电压，可在其上并联一个10uf的电容C。在输出开路时，C将向稳压器调整端放电，并使调整管发射结反偏，为了保护稳压器，可加二极管，以提供一个放电回路。

图五：输出电压可调的稳压电路

方案二：（-20V电压可有直流稳压电源电路提供）

三段稳压器为—LM7912.改变R3滑动端的位置，可以调节输出电压U0的大小。图中还接入了电压跟随器，电压跟随器的输出电压等于三端稳压器的输出电压。

2、元器件清单： 元器件 变压器U1 二极管 1N4007 发光二极管LED 电容 电容 电容 电容 电容 LM7812 LM7912 TIP42C 电阻 主要参数 15V 50HZ 3300uf、35V 0.33uf、35V 0.1uf、35V 10uf 、35V 220uf、35V 1K 数量 1 9 3 2 3 2 2 3 1 2 1 3 价格（元） 5 0.1*9 0.3*3 1.3*2 0.2*3 0.2*2 0.2*2 0.5*3 1 1*2 1 0.1*3 电阻 电阻 电位器 电阻 330ohm 220ohm 10 K 3．9ohm、10W 总费用 1 1 1 0.1 0.1 0.5 0.4 17.7

五、安装与调试

按照电路图进行准确的电路安装和焊接。然后进行对电路板的调试。

1〉直流稳压电源电路

1. 用万用表的交流电压档分别测试变压器副边线圈两端，测出变压器的副边电压U21、U22、U2。

2. 对滤波后的的电压进行测试，测出集成稳压器的输入电压 即7812的Ui，7912的Ui。

3. 对集成稳压器之后的正负电压进行测试，测出集成稳压器的输出电压即7812的Uo，7912的Uo。

4. 对集成稳压器的输出与输入之间进行测试，测出集成稳压器的电压差，即7812的输入与输出压差△U，7912的输入与输出的压差△U。

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2〉可调电压电路

从LM7912CT接负的输入电压，地端为正的一端。用万用表调到25V电压档接输出进行电压可调测试。调节10k电位器进行观察输出电压是否在—1.5V~—15V最大扩展电压可以超过15V为佳。

3〉电流扩展电路

从LM7812CT端夹子引出为输入端，调节万用表到电流档5A进行输出扩展电流测试。

六、性能测试与分析

（一）性能测试

1、直流稳压电源电路测试

(1)副边线圈两端的电压（交流）分别为： 测量值;

U21=15.0V U22=--15.1V U2=30.0V 理论值为： U21=15.0V\\ U22=--15.0V U2=30.0V

(2) 7812的输入、输出电压以及之间的电压差： 测量值： Ui=20.5V

Uo=12.0V uU =8.5 V △理论值为:

Ui=√2 U21=21.2V

Uo=12.0V aU=9.2V △

(3)7912的输入、输出电压以及之间的电压差： 测量值：

Ui=--20.7V Uo=-12.0V\\

aU=--8.7V △理论值：

Ui=√2 U2=-21.2V Uo=--12.0V aU=-9.2V △2.电压可调电路测试

调节电位器R1的阻值，测出Uo的范围， 测量值：

Uomin=-1.5V Uomax=-17.0V

3、电流扩展电路测试

测通过TIP42C扩展之后的电流为I的值， 测量值： I=2.0A

（二）误差分析和计算 1、误差计算

(1)、直流稳压电源电路测试 a副边线圈两端的电压：

相对误差D21=| （15.0-15.0）/15.0|*100%=0 相对误差D22=| （-15.1- -15.0）/15.1|*100%=0.66% 相对误差D2=| (30.0-30.0)/30.0|*100%=0 b. 7812的输入、输出电压以及之间的电压差： 相对误差Di=| （20.5-21.2）/20.5|*100%=3.41% 相对误差Do=| (12.0-12.0)/12.0|*100%=0 aD=| (8.5-9..2)/8.5|*100%=8.23% 相对误差 △

c.7912的输入、输出电压以及之间的电压差： 相对误差Di=| （-20.7- -21.2）/-20.5|*100%=2.42% 相对误差Do=| (-12.0- -12.0)/-12.0|*100%=0 aD=| (-8.7- -9.2)/-8.7|*100%=5.75% 相对误差 △(2)电压可调电路测试

通过调节电位器R1的阻值，可测得Uo的范围为-1.5V~ -17.0V，则，在误差范围内符合设计要求-1.5V~ -15V。 (3)电压可调电路测试

电流I=2.0A > 1500mA 故，在误差范围内满足设计要求。 2、误差来源：

(1)电路焊接不好，接点接触不良等造成的误差。

(2)变压器已旧或使用过导致副边电压不准确，造成误差。 (3)220V 50HZ电网不稳定，造成误差。 (4)电阻不是标准阻值，则导致误差。

(5)万用表的不够灵敏，精确度不高，造成读数误差。 (6)读数时，未等指针稳定则读数，也导致误差。

七、结论与心得

经过这次直流稳压电源电路设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过对直流稳压电源的设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。

对直流稳压电源电路的设计，要从设计要求着手，先进行输出正负12V的直流稳压电源的设计，然后再去实现电压可调和电流扩展，经过仔细的分析，计算，讨论，思考，以及网上资料的搜索参考，提出了多个方案，尤其是在考虑采用哪一种方案可行时，要考虑多种因素，比如：需考虑该电路设计能否实现功能，是否能购买的到应有的元器件等，要是得所采用的方案最优化。电路板的焊接过程中，首先要整体的布局，使元器件分配均匀，外表美观，以及焊接得更快，更准确，也能节省时间，减少失误；同时，焊接电路时一定要注意接点不能虚焊，不能拖焊的现象；要先将元器件多余的部分剪去再焊，这样接点就更美观，也可避免虚焊。焊接电容、二极管要注意正负；焊接7812、7912、337、TIP42C等要注意管脚的接法；因此，焊接电路板的过程一定要仔细，认真。

在测试电路中，也可能会遇到问题，比如，发光二极管不发光，则应该先查电路有没有出现短路；第二，查二极管的正负有没接错，第三，查电路中的接点有没有虚焊、断路等；一步一步查电路，直到电路正确为止。使用万用表要注意正负，不要使红黑表笔接错；注意所测的是电流、交流电压、直流电压等，选择适当的档位和量程。

最后对这次实验的设计提出下面一些建议：

1，电压可调电路和电流扩展电路中的输入电压可以直接从直流稳压电源电路中的LM7912的输入端与地引出。

２，LM7812、LM7912以及LM337一定要并联一个稳压二极管进行过流保护。 3，在进行电压可调功能实现过程中应该连接LED发光二极管，这样能更好的知道该电路是否有输出。也方便检查电路。

4，在电流扩展中应该接入一个大功率的电阻小电阻，以防损坏电路。

参考文献

1．《电子线路设计·实验·测试》—— 华中科技大学出版社志美 主编

2．《模拟电子技术基础》——清华大学电子学教研组 编 童诗白 华成英

3.《电子实验与课程设计》——赣南师范学院物理与电子信息学院 编

4．《电子技术课程设计指导》——湖南大学 彭介华 主编

编 物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表

专业：电子信息工程班级：09电信本学号：090802056 姓名： 刘超美 课题名称 设计任务与要求 设计报告成绩 直流稳压电源电路设计 ①用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V） ② 输出直流电压可调，范围--1.5∽--15V；（负电源） ③ 输出电流IOm≥1500mA；（有电流扩展功能）； ④ 稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。 评分标准： ①有合理的方案设计和论证、电路参数的计算、总原理图和清单。（0-20分） ②电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。（0-10分） ③电路板测试合理，对性能指标测试数据完整，正确；进行数据处理规范，进行了误差计算和误差分析。（0-15分） ④对课程设计进行了总结，有体会，并能提出设计的改进、建设性意见。 （0-5分） 设计报告成绩： 电子 作品成绩 评分标准： ①电路正确，能完成设计要求提出的基本功能。（0-30分） ②电路板焊接工艺规范，焊点均匀，布局合理。（0-20分） (其中直流电源部分占20%，功能部分80%) 电子作品成绩： 课程设计成绩 总成绩： 指导教师：

2011年1月15日

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