可调直流稳压电源

直流稳压电源

摘要：本设计的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。其中，整流电路采用了桥式整流电路；电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的；稳压电路采用三端式稳压器W7812构成的。并且，我们通过外接电路进行性能扩展以满足实际所需输出电压与输出电流。

关键字：整流滤波三端式稳压器W7812 性能扩展一、引言

电源是所有用电设备的心脏，电子设备一般都需要直流电源供电。而直流电除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转变为直流电的稳压电源。随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小、外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。当集成稳压器本身的输出电压或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。

1.1基本要求

稳压电源：在输入法电压220V、50HZ、电压变化范围+15%~-20%条件下：

①输出电压可调范围为+12~+15V；

②最大输出电流为150mA；（输入电压220V，变化范围+15%~-20%，满载）

③电压调整率≤0.2%；

④负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）

⑤效率≥40%；

⑥具有过流及短路保护功能；

1.2发挥部分：

①排除短路故障后，自动恢复为正常状态；

②过热保护。

二、系统设计

2.1方案选择

1.直流电源的基本组成

(1)变压器：将220V的电网电压转化成所需要的交流电压。

(2)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。

(3)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。

(4)稳压电路：使输出的电压保持稳定。

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。

3.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D 1～D 4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：2)(9.0U U AV o ，考虑到

在二极管上需要降压，由此可以得U2=1.1*UO/0.9IO ≈18即可 即变压器副边电压的有效值为15V

计算匝数比为 220/15≈12 2.2器件选择的一般原则

1.选择整流器

流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L=75mA 在此实验设计中I L 的大小

为0.15A

反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极管的平均电流I D 即75mA ，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3N259封装好的单相桥式电路。

2.滤波模块

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∏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

2)5~3(T C R l = ，

Rl=100,T=1/50,求得C=500μF 。

滤波电路

滤波后的电压

变压器副边电流有效值：I2=（1.5~2）I L

3、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

三、实验设计

3.1变压器的选择

根据实验要求，输出12~15V,150mA的直流稳压电源，

负载电阻：

R L≥100Ω

变压器副边电压：变压器的副边电压为有效值为18V

变压器的变压比：n1：n2=220/18=12

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12—15V之间，来调节变压器的副边电压，确定匝数比为12:1

3.2整流模块

1.整流二极管的选择

流过负载的电流：

I L≤0.15A

流过二极管的电流：

I D=1/2I L=75mA

二极管所能承受的极间反向电压：

Urm=2U2=2*18=25.46V

所以选择二极管时I D>=0.15A,Urm>=25.46V

2.整流电路图：

3.仿真结果：

4.整流电路电压：

3.3.滤波电容模块1.滤波电容的选择

时间常数：

τ=R L C0=5*T/2=0.05s

取R L=100Ω，则C0=500uF

电容所能承受的最大电压：Urm=2U2*2=2*18*1.1=28.00V （市电电压变化范围在+15%~-20%）

2.仿真电路：

3.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

3.4稳压电路模块

流过LM7812CT的最大电流为0.1A

要求输出的最大电流为150mA

四、实验电路图：

4.1根据原件的选择，连接电路图：如下所示

4.4.2仿真结果：