直流稳压电源设计实验报告模电.docx

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直流稳压电源设计实验报告模电

直流稳压电源的设计实验报告

一、实验目的

1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源

2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法

二、实验任务

利用7812、7912设计一个输出±12V、1A的直流稳压电源;

三、实验要求

1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;

2)输入工频220V交流电的情况下,确定变压器变比;

3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);

4)求滤波电路的输出电压;

5)说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。

四、实验原理

1.直流电源的基本组成

 

变压器:

将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。

整流电路:

利用二极管的单向导电性,将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。

滤波电路:

将脉动电压中的文波成分滤掉,使输出为比较平滑的直流电压。

稳压电路:

使输出的电压保持稳定。

4.2变压模块

变压器:

将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。

4.2整流桥模块

整流电路的任务是将交流电变换为直流电。

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。

管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。

 

由上面的电路图,可以得出输出电压平均值:

,由此可以得

即可

即变压器副边电压的有效值为15V

计算匝数比为220/15=15

2.器件选择的一般原则

选择整流器

流过二极管的的平均电流:

ID=1/2IL在此实验设计中IL的大小大约为1A

反向电压的最大值:

Urm=

U2

选择二极管时为了安全起见,选择二极管的最大整流电路IDF应大于流过二极管的平均电流ID即0.5A,二极管的反向峰值电压Urm应大于电路中实际承受最大反向电压的一倍。

实验中我们采用的是1B4B42封装好的单相桥式电路。

4.2滤波模块

3.3滤波电路

交流电经整流电路后可变为脉动直流电,但其中含有较大的交流分量,为使设备上用纯净的交流电,还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。

常见的滤波电路有:

电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及P型滤波电路。

在此电路中,由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果,故选用此电路。

滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容,由于

,故选4200uF/25V的电解电容。

 

图3-4滤波电路

 

图3-5滤波后的电压

输出直流电压UL与U2的关系:

UL=(1.1~1.2)U2

变压器副边电流有效值:

I2=(1.5~2)IL

4、稳压电路

A.根据实验要求,选用三端固定式输出集成稳压器MC78012CT和LM79012CT

B.为防止自激震荡,在输入端接一个0.1~0.33uF的电容C1

C.为消除高频噪声和改善输出地瞬态特性输出端要接一个1uF以上的电容C2

五、实验设计

1.变压器的选择

根据实验要求,输出±12V,1A的直流稳压电源,

负载电阻:

RL≥12Ω

变压器副边电压:

变压器的副边电压为有效值为15V

变压器的变压比:

n1:

n2=220/15=15

变压器的副边电压图像

实验过程中通过确定通过稳压管的电压控制在15—17V之间,来调节变压器的副边电压,确定匝数比为15:

1

电路图:

仿真波形:

2、整流模块

3.整流二极管的选择

流过负载的电流:

IL≤1A

流过二极管的电流:

ID=1/2IL=0.5A

二极管所能承受的极间反向电压:

Urm=

U2*2=

*15*2=42.4V

所以选择二极管时ID>=0.5A,Urm>=42.4V

设计过程中我们选用的是1B4B42

 

 

2.滤波电容的选择

时间常数:

τ=RLC0=5*T/2=0.05s

取RL=12Ω,则

C0=4.2mF

电容所能承受的最大电压:

Urm=

U2*2=

*15*1.1=23.3V

(考虑到电网电压波动10%)

仿真电路:

仿真结果:

4.其他

防自激震荡电容:

C1=330nF

消高频噪声电容:

C2=1uF

5、稳压电路

由于LM7812输出的最大电流为1.5A

要求输出的最大电流为1A

在输出电阻的两端并联为1A的整流二极管1N4001

六、.实验电路图:

根据原件的选择,连接电路图:

如下所示

七、实验总结

本次实验,我们充分理解并掌握了直流稳压电源设计的过程方法,特别是在实验过程中我们相互帮助学习,提高了自我学习的能力,也提高的团队协作的能力,在试验中,我们自己学会去解决问题,发现问题,相信对以后的学习会有很大帮助。

另外,通过本实验,我们学会了直流电压源的设计方法,也对Multisim这个软件有了初步的认识和了解,为以后其他后续课程提供了帮助。

在实验过程中我们也获得了很多的经验教训。

通过本次不仅对我们知识水平有很大帮助,更重要的是提高了我们自我学习的能力和团队协作的能力。

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