12V直流稳压电源设计

模拟电子技术课程设计报告山东科技大学电子通信与物理学院日期:2014年6月27日12V直流稳压电源设计一、设计功能概述许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电能源，如收音机，电视机，带微处理器控制的家电设备等都离不开这种电源，可见直流稳压电源在电子设备中起着主要作用。本设计采用三端集成稳压器，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现12V电压稳定输出。二、设计步骤1.原理分析一般直流稳压电源都使用AC220V市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波、稳压等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。交流→①变压→②整流→③滤波→④稳压直流稳压电源框图①.变压电路：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。②.整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。③.滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。④.稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。2、电路设计（1）变压器1、变压器参数选择U2=12v+3v=15v;考虑电网电压波动10%U2=15*1.1=16.5vUi：U2=220:16.5根据桥式滤波的特点有：U1=1.2U2由此得到U1=19.8v由于I2=（1.5-2）I1，则I2=1.5A变压器副边功率=u2*i2=16.5*1.5=24.75W变压器的效率为0.7-0.8，则原边功率pi≥35.36W根据以上分析，可以选择副边电压17.V，输出电流1.5A，功率为40W的变压器（2）整流电路整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。本设计采用二极管单相桥式整流电路。在u2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止；u2的负半周内，D2、D4导通，D1、D3截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。整流电路图整流电路波形图（上半部整流后，下半部整流前）（3）滤波电路本设计采用电容滤波电路滤波电容的选择根据设计要求（取5倍工频半周期）取RC=5*T/2=5*0.02/2=0.05s得滤波电容值为C=0.05/12=4.167mF电容器承受的最高电压：Ucm=1.414*U2=23.3v可以选用4.3mF/25v的电解电容器c1、c2为电解电容，用于滤波；c3、c4容值为0.33µF，用来防止自激振荡；滤波电路图滤波电路波形图（4）稳压电路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。本设计采用三端固定式稳压器LM7812和LM7912。这样电路不仅满足了±12V的电源输出，还能够满足输出端具备短路和过流保护功能。另外再加两个小电容c5、c6容值为1µF,用来消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，保证负载电流变化时不致引起Uo有较大波动3、仿真调试各部分准备完毕，外加上电指示器等用multisim对总电路图进行调试。12V稳压电路图波形及电压电网有10%的波动，最小198V，最大242V。波形分别如下198V时242V时经验证稳压成功纹波波形三、总结和体会通过这次电路设计，我从中了解了直流稳压电源和贯通了书上的知识，同时也了解到了自己对于电子器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，在这方面需要很大的提高。这次的电路设计，使我掌握了常用元件的识别和测试，熟悉了常用仪器和仪表，了解了电路的连接方法，以及如何提高电路的性能等，加深了我对模拟电路设计方面的兴趣。虽然在这次的制作过程中遇到了很多困难，但是在老师、同学的帮助下难题都被克服了，不仅培养了思想和实践的能力，还提高了自身的能力，受益匪浅。