V对称稳压电源设计

荆楚理工学院电子课程设计成果学院：电子信息工程学院班级学生姓名：学号：设计地点（单位）： D1102设计题目：±12V对称稳压电源设计完成日期： 2016年6月23日指导教师评语: _____________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _______________________________成绩(五级记分制):教师签名:±12V对称稳压电源设计一、设计任务与要求设计一个±12V对称稳压电源，实现其基本功能。

要求输入220V,50Hz的交流电，输出为±12V的对称稳压直流电，完成实际电路制作，测试相关电路参数，进一步掌握其基本原理。

二、方案设计与论证此设计要求设计一个双路输出12V稳压电源，该电源包含以下几个部分：变压器、整流桥、滤波电路、稳压电路、高频噪声静躁电路。

以上各部分的作用如下：变压器：变压器是将220V 50Hz的交流电压变换成整流电路所需要的交流电压。

整流桥：整流桥的作用是将交流电变成直流电，完成这一任务主要是靠整流二极管的单向导通作用。

滤波电路：滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗原件组成。

稳压电路：将输出电压保持在一个稳定的数值。

高频噪声静躁电路：滤除电路中出现的高频噪声。

方案一：±12V对称稳压电源设计由输入、变压、整流、滤波、稳压、去噪声、输出几部分组成。

输入为220V 50Hz的正弦交流电，我们采用W7812和W7912三端集成稳压器组成的正、负双向直流电可以满足输出电压为±12V的要求。

整流电路采用的是单相桥式整流电路。

滤波电路可以采用四个1N4007二极管来进行滤波。

电源变压器要为后面的稳压电源部分W7812和W7912提供电源，所以选用220V 50Hz双12V的变压器。

由于滤波电容C的容量比较大，本身就存在较大的等效电感，对于引入的各种高频干扰的抑制能力很差。

为了解决这个问题，在电容C两端并联一只小容量的电容就可以有效的抑制高频干扰。

方案二：晶体管串联型±12V对称稳压电源电路主要元件包括：晶体三极管、限流电阻、稳压二极管、以及滤波电容。

令限流电阻与稳压二极管串联，并联在电源与地之间，便可以在稳压二极管上得到稳定的电压。

之后由NPN型三极管射极输出、集极接电源输入，稳压二极管接基极。

由于发射极与基极PN结间电压固定，因此电路的输出电压等于稳压二极管的电压与PN结电压之和。

经过比较，我们选用方案一，因为方案一成本低，制作简单，同时也能稳定输出我们所需的±12V电压。

三、单元电路设计与参数计算1.变压器：电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电，变压器副边与原边的功率之比为P2/P1=n，式中n 是变压器效率。

根据电路要求，我们选择了±12V 30W的变压器。

2.整流电路：在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压U2变换成脉动的直流电压U3。

滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压与交流电U2的有效值U2的关系为：U 1=（~）U2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：U RM =2U2流过每只二极管的平均电流为：I D =IR/2=R其中，R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应该满足：RC>（3~5）T/2其中，T=200ms是50Hz交流电的周期。

3.滤波电路：经过整流后的电路仍然含有较多的交流部分，所以我们要经过滤波电路的处理。

滤波电路采用的是电容滤波电路，所选用的电容是耐压值为25V、容量为1000uF的电解电容和耐高温、稳定性强的的独石电容。

T滤波电容的选择：RC=（3~5）2一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压>24.稳压电路：稳压管稳压电路，三端集成稳压器和电压可调式三端集成稳压器，开关式稳压电路（电源效率可调高）。

本设计采用三端集成稳压器三端集成稳压器：W78××系列——输出正电压W79××系列——输出负电压××表示输出电压值，本设计中采用7812和7912稳压器。

在它的基本应用电路中要注意：①．三端集成稳压器输入、输出电压差为2~3V②.C3、C4、C7、Ｃ８用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激和抑制电路引入的高频干扰。

取电容＜=1uF。

③.C5是电解电容，用来减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。

四、总原理图和元件清单1.总原理图2.元件清单元件序号型号主要参数数量备注TR1变压器输入1五、安装与调试按照电路图连接好电路后，用万用表进行测试。

1.静态调试：输入为220V 50Hz，输出应该为±12V。

2.动态调试：通电后，用万用表测试输出电压分别为+和。

六、性能测试分析1.在protues中进行分步仿真，并在实验室实际测量，观测输出波形。

(1).变压部分：变压器接交流电，输出接示波器，观测波形。

仿真时，这个部分没有误差，输入为220V 50Hz，输出为±12V，50Hz（如上图）。

而实际电路中测量波形也相同（如下图）。

(2).整流部分仿真时，这部分没有误差（如上图）。

同理，在实验室测量波形也相同，仅有少许干扰（如下图）。

(3).滤波部分在protues中仿真时可以看出波形中已经很平滑（如上图），而在实验室测量实际电路时波形也很平稳（如下图）。

(4).稳压部分在仿真时，输出电压已经是直流了，很平稳（如上图），实验室测试波形也如此（如下图）。

2.测试性能指标稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数，输出电阻，纹波电压及温度系数。

本设计中，我们主要测试其稳压系数S、输出电阻R和纹波电压。

(1).测量稳压系数S稳压系数定义为：当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。

稳压系数反映电网波动时对稳压电路的影响，越小越好。

在protues 中改变输入电压，使输入到变压器的交流电压分别为220V±10%，测量稳压电源的输出电压，根据公式计算稳压电源的稳压系数S。

在这里，我选用330Ω的电阻作为负载。

仿真实验数据如下：(2).测量输出电阻R定义为：当稳压电路输入电压保持不变时，由于负载变化而引输出电阻R起的输出电压变化之比与输出电流变化之比。

输出电阻反映稳压电路受负载变化的影响，越小越好。

在仿真时我分别选用50Ω和100Ω电阻来作为负载。

仿真数据如下实际测量数据如下(3).纹波电压所谓纹波电压，是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值或峰值。

经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。

测量纹波电压可以先用示波器将整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来测量。

Protues中仿真数据如下，我们采用100Ω电阻作为负载。

(4).实测数据七、结论与心得经过了两个星期的努力，终于完成了±12V对称稳压电源的设计制作。

刚开始时，选题就花了一整天。

由于是第一次做课程设计，总是担心所选的课题太难，担心自己水平不足，做不出作品。

然而，当我真正选好这个课题，并尝试去制作时，发现它并没有想象中的那么难。

我们在大二时就已经学过了模电，在那本书上的第十章就有关于直流稳压电流源制作的介绍，同时，我们在上模电实验课时，也做过直流稳压电源的实验。

并且，我们这学期也在学习数电。

其实，我刚开始的担心是多余的，有了我们之前学习模电、数电的基础，我完全可以独立完成±12V对称稳压电源的设计与制作，它无非就是在我们之前学的基础上有了一些加深而已。

在制作过程中，我先从仿真开始，这一过程也让我对protues这个软件有了更深一步的了解。

仿真也花了我几天时间，但最后我通过查阅资料，也终于顺利的完成了仿真。

我的仿真图给王老师看过后，王老师也确认没有问题，可以动手制作了。

由于有了之前的仿真设计，我在实际焊接制作时，也没有犯错，所有的连线都是按仿真图里面来接的。

焊接好后，经过测试，它的输出电压也在±12V左右，表明我的设计成功完成了。

两周的课程设计让我明白，只有熟练的掌握理论知识，多进行实践，才能更好的理解所学的知识。

八、参考文献童诗白、华成英.《模拟电子技术》（第四版）.高等教育出版社.2006李雪梅、童强、何光普.《模拟电子技术基础实验与综合设计》.西安电子科技大学出版社.2015康华光.《电子技术基础数字部分》（第六版）.高等教育出版社.2014杨欣、胡文锦、张延强.《实例解读模拟电子技术》.电子工业出版社.2013。