模電試驗(yàn)報(bào)告直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、模擬電路仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用變壓器，整流二極管，濾波電容及集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。2. 掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。3. 利用仿真實(shí)驗(yàn)，深入理解整流濾波的原理。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求設(shè)計(jì)指標(biāo)：設(shè)計(jì)兩個(gè)電路：（1） 電路一：同時(shí)輸出 _12V電壓，lomax=0.8A。（2） 電路二：7。= 3 9 連續(xù)可調(diào)，lomax =0.8A。（3） 兩者的性能指標(biāo)：AVop <5mV。，Su蘭5漢10。三、實(shí)驗(yàn)原理與分析直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成?；究驁D如

2、下。各部分作用：Ui穩(wěn)壓電路t直流穩(wěn)壓電源的原理框圖和波形變換1. 電源變壓器T的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓U。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/Pi= n,式中n是變壓器的效率。2. 整流電路：整流電路將交流電壓 U變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。3. 濾波電路：各濾波電路C滿足R_-C=（35）T/2，式中T為輸入交流信號(hào)周期，R.為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。4. 穩(wěn)壓電路：常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 二者的工作原理有所

3、不同。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)， 通過(guò)調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的 目的。它一般適用于負(fù)載電流變化較小的場(chǎng)合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實(shí)上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。實(shí)驗(yàn)中為簡(jiǎn)化電路， 我們選擇集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）作為電路的穩(wěn)壓部分。集成穩(wěn)壓器的W7800系列輸出正電壓 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，輸出電流為 1.5A（ W7800）、0.5A （ W78M00 ）、0.1A （ W78L00）； W7900 系列輸出負(fù)電壓-5V、-6V

4、、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V，輸 出電流為 1.5A（ W7900 ）、0.5A（ W79M00 ）、0.1A（ W79L00 ）。W78000.33 nF1 nF3UrCiF一W79 XX2 _ urCo9四、計(jì)算機(jī)仿真部分1、半波整流電路仿真電路圖如圖所示。XFG1XSC1A*1NJ009NLT_PQ_4_1D輸入電壓和萬(wàn)能表讀數(shù)及輸出波形如下圖。爾値號(hào)發(fā)生«SXF<3爲(wèi)示涮臬站口50Hz占空比國(guó)% t220Vp傭移0Vr設(shè)蠱上升嚇卩軻寸間1+1(§)岸號(hào)選頂nF萬(wàn)用表-XMM1T1T2 ®T2-T1時(shí)間45.009 ms25.047

5、 m-19.962 ms通出1Z900V17.4M V-7托一慶曲Ext. Trigger2、全波整流電路實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。時(shí)脫t 匕例 i0nsA>vXfcS 0回51麗両fllA比例10伽YfiSI忘IT陰通道B比例5 V/D1VVfcS 0|駅0兩口iiS S(Q 回麗 電平ovmss重環(huán)屈園mV-TV一千輸入電壓和萬(wàn)能表讀數(shù)及輸出波形如下圖。更向保存1,0112 443 V萬(wàn)至表-XMM2*衛(wèi)衛(wèi)丨為I 1示怎器XiC2時(shí)閆軸通道A比例比例$¥巴XfeS0Yf靖 0麗頑麗麗叵帀兩T1陽(yáng)屆T2T2-T1時(shí)間 15. 066 ms 35.028 ms 19.962 ms設(shè)置E

6、xt. Trigger通謂衛(wèi)7.777V7.779 V L-W1 rflV如 ETE -卻|輕蛍堆魚(yú)|園涌i首呂比例Yviav .亍 丫位蠱 。區(qū)回叵E屁建隹號(hào)竝辭-XFG2| S3逋融 | _n_ri_ |信號(hào)辭-孵50Hz占空比濟(jì)1振幅230即衙移0V設(shè)蓋上升環(huán)瞳的間3、橋式整流電路實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。輸入電壓和萬(wàn)能表讀數(shù)及輸出波形如下圖。函藥假號(hào)發(fā)竺關(guān)乂 FG11總 示療盞-KUL皆號(hào)選項(xiàng)頻萃50m肛比刪220亦偏移C_v役置上升作眸時(shí)耳+加-卜亠-爲(wèi)風(fēng)萬(wàn)用表-XMM1Tl *時(shí)間24.859 ms64.407 ms；fiii.A15.430 Y15.834*F241羽.546 hie3

7、54.635mv保存Ext. Trigger闢間軸通詣A遇道&姐比例lOms/Div比例10忡比冏門(mén)阿嫻國(guó)匡|口回胚Kfcg 0Y位置 0Y位蓋 0赳平 ©¥岡倆兩麗 叵I叵I回 叵B反口婁型破標(biāo)準(zhǔn)I自動(dòng)ISJ4、全波整流濾波電路實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。XMII2XFG2Vf 1 了BZ1N4009D3TS POWER 25 TO 11N40094 Cl斗100疔R2 100Q-輸入電壓和萬(wàn)能表讀數(shù)及輸出波形如下圖。紋波電壓峰峰值：7.778-0.587=7.191V。12C1=10 JF時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。in| I心*T2 325.047 ms通謂丄7.

8、77B V8.797 V£134O.3Glm5：537.002 mV83 L614 mV保存 Esct, TfjgnEfT2可115,254mS-7-191 V-7966 ¥jKils比例 10昨阿比例汕M比鬧5 V/Div邊沿EEE1八m0備畫(huà)o皚平 °Vr/rW8MA'|ac o閣®回叵1函C1=100時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。紋波電壓峰峰值：7.065-6.606=0.459V。14反向11T2:時(shí)間202.047 ms225.399 rns通道4.240 V7.711V5,274 V8.729 VT2-T1.23,352 ms.3

9、.471V3.455 V傑存比例 ID rmrv比俐5伽比側(cè)5忖6SQ回陋F垃置 Q丫位呂Q電平0VExt. Trigger時(shí)間約通道入通道E觸左函加戴| 8典“；妣叮圉囲叵回口類型匹標(biāo)灌I自刼醫(yī).紋波電壓峰峰值：7.711-4.240=3.471V 。C1=1000 JF時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。牙用義-XMM2C=100, R=50i I時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。紋波電壓峰峰值：7.711-4.275=3.436V。15比例 10 ms/&v比例5V/UV)位蚩。麗噸B町咖'旳間軸邇道山通道E比刮s伽國(guó)國(guó)EJ回麗1f位宦0電平0V(ac|qJdcJLj類型1

10、正弦1標(biāo)進(jìn)自幼£Ext. Trigg er萬(wàn)用若據(jù) jsat-xsc2TIT時(shí)間通誦131.440 n*52,736 W-3-844 V145.37&TO7.417 V8-737VT2ri13.936 ms4,681 V12.5B1V保存紋波電壓峰峰值：7.417-2.736=4.681V 。C=100 JF , R=100"時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。時(shí)瞞通追A融發(fā)比例 10 mshv比例5 v/rxv比例s g溺國(guó)邑HEG®迤蓋0VfeS 0Yf立置0電平(J¥麗麗麗At而冏® ac TlCwl.-.類型正弦標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)匡.保徉E

11、kt. Trigger11旳間通道丄12S.«JSms7.711V8.726 V1 2*鈿141.7921118<275 V<696 VT2-T116.304 ms-3.435 V-4.030 VC=100 JF , R=300門(mén)時(shí)，萬(wàn)能表示數(shù)及輸入輸出波形如圖。16時(shí)間通道厘反向125.410 msZ929 V8,726 V142.524 ms6.228 V6,991V117.514m&-l.JCHV-1.734 VT1 SS r2西圖T2-T1IS Ji A比例5忡比例5 V/Div辿沿EA a f ，卜祁vfnS o電平 oV因>c'Lo(2L

12、lL Q類塑疋眩1標(biāo)堆目胡無(wú)Ext Trigger比例 10 ms/DivKfeS 0麗血jfl阱T隔紋波電壓峰峰值：7.929-6.228=1.701V 。從以上實(shí)驗(yàn)可以看出： R不變時(shí)，C越大，紋波電壓峰峰值越??；C不變時(shí)，R越大，紋波電壓越小。五、設(shè)計(jì)電路電路一:LL17912CT輸出電壓:萬(wàn)用12 572 V縊萬(wàn)用表-XMM3-12.598 V設(shè)蠱ii raix通道鼻遇道上1719 s12.569-12604 VT2 > 1+3,751 sii. see v-12.604 ¥T2132.015 itelfi.UluV119.52DuiV時(shí)硼比洌 10 rrs/Div乂位

13、蠱0回麗血電路二:XTG1S JU*is_powEft_io_ro_i比例 10 V/Div比例 10伽y©H o ac 1 a dcySS o囲叵回-糞型JBt隔準(zhǔn)眉販菌保徉邊沿國(guó)衛(wèi)囚:外部電平QExt. Trigger輸出電壓（最小值和最大值）萬(wàn)用ii六、整流電路參數(shù)整流二極管的選擇(考慮電網(wǎng)-10%波動(dòng)):0.451.1URL輸出電壓平均值：1尹廠2 J2u 2U0(av)2U 2 sin td(wt)- ： 0.9U 22兀0兀輸出電流平均值：IU 0(AV)0.9U 2I0(AV)_rRl平均整流電流：I 0(AV)Uo(AV)U2I D(AV)0.45D()22RlRl最

14、大反向電壓：Urm=.2U2Ur 1.12U2實(shí)際計(jì)算與元件選擇(1) 要使W7812正常工作，必須保證輸入與輸出之間維持大于2V的壓降，因 此W7812輸入端直流電壓必須保證在 14V以上。W7812輸入端的電流是 許對(duì)變壓器副邊輸出電壓 U2(t)整流、濾波后得到的。假設(shè)整流電路內(nèi)阻為0,負(fù)載電流為0, W7812輸入端有最大電壓U=1.414Uef，Uef是U?(t)的有 效值。由于濾波電容不可能無(wú)限大，所以 U<1.414 Uef,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知U=1.2 Uef，得Uef=14.4V，考慮到整流橋經(jīng)過(guò)兩個(gè)二極管約有 1.4V的壓降，得變 壓器可取15V。(2) 變壓器選擇：變壓器選擇雙15V變壓，考慮到電流不需要太大，實(shí)際選擇 變壓器輸出功率為30W，可以很好地滿足要求。(3) 整流橋：考慮到電路中會(huì)出現(xiàn)沖擊電流，整流橋的額定電流時(shí)工作電流的23 倍。(4) 濾波電路：選擇330nF的電容。(5) 去耦電容：去耦電容的選擇是由 W7812和W7912芯片要求的，查手冊(cè)可) 知分別為0.1uF和0.33uF，用來(lái)濾除高頻分量，防止產(chǎn)生自激。七、心得體會(huì)這段時(shí)間是我們一學(xué)期最忙的日子，不僅面臨著期末考試， 而且中間還有一些其他科目的實(shí)驗(yàn)，本周必須完