模拟电路课程设计---半导体直流稳压电源的设计和测试

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1、 模拟电路课程设计报告 设计课题：半导体直流稳压电源的设计和测试（一） 专业班级： 电子信息工程 学生姓名： * 学 号： * 指导教师： * 设计时间： 半导体直流稳压电源的设计和测试（一）半导体直流稳压电源的设计和测试（一） 一、设计任务与要求 （一）设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法； 2、研究直流稳压电源的设计方案； 3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法； （二）设计要求和技术指标 1、技术指标：要求电源输出电压为12V（或9V /5V） ，输入电压为交 流 220V，最大输出电流为 Iomax=500mA，纹波电压VOP-P5mV，稳压系数 Sr 5%。 2、 设计要求

2、 （1） 设计一个能输出12V/9V/5V 的直流稳压电源； （2） 拟定测试方案和设计步骤； （3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4） 要求绘出原理图，并用 Protel 画出印制板图； （5） 在万能板或面包板或 PCB 板上制作一台直流稳压电源； （6） 测量直流稳压电源的内阻； （7） 测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压； （8） 撰写设计报告 二、方案设计与论证 半导体直流稳压电源主要由滤波电路、 稳压电路决定， 采用不同的滤波电路、 稳压电路可以设计出不同的设计方案。 方案一：简单的并联型稳压电源 并联型稳压电源的调整元件与负载并联， 因而具有极低的输出

3、电阻，动态特 性好，电路简单，并具有自动保护功能；负 载短路时调整管截止，可靠性高，但效 率低，尤其是在小电流时调整管需承受 很大的电流，损耗过大，因此在本实验中此 方案不适合。 方案二：输出可调的开关电源； 开关电源的功能元件工作在开关状态，因 而效率高，输出功率大；且容易实 现短路保护与过流保护，但是电路比较复杂， 设计繁琐，在低输出电压时开关频率 低，纹波大，稳定度极差，因此在本实验 中此方案不适合。 方案三：由固定式三端稳压器（7812、7912）组成 由固定式三端稳压器 （7812、 7912） 输出脚 V0、 输入脚 Vi 和接地脚 GND 组 成， 它的稳压值为+12V 和-12

4、V，它属于 CW78*和 CW79*系列的稳压器，输入 端接电容 可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比 较稳定。 根据实验设计要求，本实验采用方案三。 任务书要求输入 220 伏的交流电， 输出为正负 12V、 9V、 5V 的稳压直流电， 则 首先应该进行降压处理，然后要对降压后的交流电进行整流，再其次是对含 有交流成 分的脉动直流电进行滤波处理，最后对直流点进行最后的稳压处理。 （一）降压的过程，直接选用实物降压器进行降压，并且要根据电路中所需 的合 适电压适当选择降压器，具体情况根据实际需求而定。在此次我们选用的 是 12V 变压 器。 （二）然后是整流过程，自然

5、而然选择了优点突出的桥式整流电路，它由 4 只二 极管构成，连接方法此不做说明，在以后的原理图中将做详细的说明。 （三）对于滤波过程，我们用电容滤波电路来实现，它的方法是在桥式整流 电路 输出端并联一个较大的电容 C 来构成一个电容滤波电路。 （四）最后的稳压器选择，我们选择了集成电路，又根据任务书中的提示， 选择 了三端可调输出集成稳压器， 它主要由 LM317 芯片和两个电解电容以及 两个二极管和 若干电阻和电容构成，具体不再介绍，后面的原理图将会给出三 端可调输出集成电路 的构成图。 (五) 直流稳压电源也可由硅稳压二极管稳压电路来实现，下面仅做简单的 论 述，本次课程设计主要论述三端可

6、调输出集成稳压器。 硅稳压管的伏安特性 及符号如图 1 所示。 滤波电路：将脉动的直流电变成平滑的直流电。 稳压电路：抑制电网电压和整流电路负载的变化引起的输出电压变化，将 平滑的 直流电变成稳定的直流电。 1硅稳压二极管的特性 (1) 稳压管工作在反向击穿状态。 (2) 当工作电流 I Z 满足 I A I Z I B 条件时，稳压管两端电压 VZ 几乎不变。 2稳压二极管的主要参数 (1) 稳定电压 VZ 稳压管在规定电流下的反向击穿电压。 (2) 稳定电流 IZ稳压管在稳定电压下的工作电流。 (3) 最大稳定电流 IZmax稳压管允许长期通过的最大反向电流。 (4) 动 态 电 阻 rZ 稳 压 管 两 端 电 压 变 化 量 与 电 流 变 化 量 的 比 值 ， 即VZ/IZ。此值越小，管子稳压性能越好。 图 1 硅稳压管的伏安特性及符号 3稳压管稳压电路的工作原理 (1) 电路图 稳压管稳压电路如图 2