直流稳压电源设计报告multisim

西安文理学院机械与材料工程学院专业课程设计报告

专业班级测控技术与仪器一班

课程电子技术课程设计

题目直流稳压电源的设计

学号

学生姓名

指导教师

2017年3月

西安文理学院机械与材料工程学院

课程设计任务书

学生姓名 11 专业班级 15级测控技术与仪器1班学号2807150120

指导教师 22 职称讲师教研室测控

课程电子技术课程设计

题目

直流稳压电源的设计

任务与要求

使用Multisim仿真软件，设计一个采用220V，50Hz交流电网供电，固定输出的集

成稳压电源，其指标为U

O =+12V； I

O

max=800mA。

设计要求：

(1) 设计系统总体框架

(2) 设计电路

(3) 绘制电路图并仿真

(4) 撰写设计报告

开始日期 2017.3.10 完成日期 2017.3.24

2017年 2 月 24 日

直流稳压电源的设计

摘要

本设计是设计一个由220V，50Hz交流电源供电，输出为12V电压，限制电流800mA 的交流稳压电源。

首先使用电源变压器将220V的电网电压变成所需要的交流电压，经过由二极管组成的桥式整流电路，将正负交替的正弦交流电压变成单方向的脉动电压，再经过滤波电容使输出电压成为比较平滑的直流电压，在以三端固定式集成稳压器7812为核心构成的直流稳压电路，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。这类稳压器有输入，输出和公共端三个端口，输出电压固定不变，所以输出稳定性极好。本设计就是应用上述原理实现了直流稳压电源的设计。

关键词：直流稳压电源；三端稳压器；变压器；滤波电容；整流二极管。

目录

第一章任务与要求 (1)

第二章总体布局与各部分电路分析 (1)

2.1 系统模块 (1)

2.2 总体设计 (1)

2.3 直流电源的组成及各部分的筛选与作用 (2)

2.3.1 变压电路 (2)

2.3.2 整流电路 (2)

2.3.3滤波电路 (6)

2.3.4稳压电路 (7)

第三章制作和调试 (8)

第四章实验心得体会及致谢 (9)

第五章参考文献 (10)

第一章任务与要求

使用Multisim仿真软件，设计一个采用220V，50Hz交流电网供电，固定输出的集成稳

压电源，其指标为U

O =+12V； I

O

max=800mA。

设计要求：

(1) 设计系统总体框架

(2) 设计电路

(3) 绘制电路图并仿真

(4) 撰写设计报告

第二章总体布局与各部分电路分析

2.1 系统模块

此系统包括电源变压器、整流电路、滤波电路、和稳压电路四大部分：

2.2 总体设计

电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发

电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源

直流稳压电源框图

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图所示。电网供给的交流电压厂U1（220V，50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压U4，但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。

2.3 直流电源的组成及各部分的筛选与作用

2.3.1 变压电路

变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将220V市电转化为电路能承担的电压。

2.3.2 整流电路

整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电压转换为直流电压的电路。有半波整流、全波整流以及桥式整流，最常用的是单相桥式整流电路。

1）半波整流电路

半波整流电路如图3.2.1 a所示，变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管就是半波整流电路。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率，整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求只适用于小电流整流电路。图中T为电源变压，RL为电阻性负载。

2．工作原理

电路的工作过程是在U2的正半周（ωt=0～π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压UL与U2的正半周电压基本相同。可画出整流波形如图3.2.1(b)所示

3. 优缺点

优点：结构简单，使用元件少。

缺点：只利用了电源的半个周期，输出直流分量较低，且输出电压波动较大，电源变压器的利用率也比较低。

2）全波整流

1.电路组成

全波整流电路如图3.2.2(a)所示，它是在半波整流电路的基础加以改进而得到的。

它的指导思想是利用具有中心抽头的变压器与两个二极管配合，使两个二极管在正半周和负半周内轮流导电，而且二者流过RL的电流保持同一方向，从而使正、负半周在负载上均有输出电压。

2. 工作原理

电路的工作过程是在u2的正半周（ωt=0～π），D1正偏导通，D2反偏截止，RL上有自上而下的电流流过，RL上的电压u21相同，在u2的负半周（ωt =π～2π），D1反偏截止，D2正偏导通RL上也有自上而下的电流流过，RL上的电压与U2相同。可画出整流波形如图3.2.2(b)所示。可见，负载RL上得到的也是一单向脉动电流和脉动电压。

5. 优缺点

优点：电源利用率高，输出电压波动小，输出电压比半波整流提高了1倍，且每个管子通过的电流仅为负载电流的1/2。

缺点：该电路输出电压的直流成分(较半波)增大；整流二极管需承受的反向电压高，要求管子的耐压值比半波整流的耐压值提高了1倍；且需要个有中心抽头的变压器，工艺复杂，成本高。