模拟电路仿真实验
实验报告
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集成直流稳压电源的设计
一、实验目的
1. 学习用变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源。
2. 掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
3. 利用仿真实验，深入理解整流滤波的原理。
二、设计指标与要求
设计指标：设计两个电路：
（1)电路一：同时输出V 12±电压，A I o 8.0max =。 （2)电路二：V V 9~3o ++=连续可调，A I 8.0max o =。
（3)两者的性能指标：mV V p 5op ≤∆-。，3
105-⨯≤U S 。
三、实验原理与分析
直流稳压电源的基本原理
直流稳压电源一般由电源变压器T 、整流滤波电路及稳压电路所组成。 基本框图如下。各部分作用：
1. 电源变压器T 的作用是将220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U i 。
变压器副边与原边的功率比为P 2/P 1=n ，式中n 是变压器的效率。
2. 整流电路：整流电路将交流电压U i 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波
纹成分，输出波纹较小的直流电压U 1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 3. 滤波电路：
整流 电路
U i
U o
滤波 电路
稳压 电路
电源
变压器
～
直流稳压电源的原理框图和波形变换
各滤波电路C 满足R L -C=(3~5)T/2，式中T 为输入交流信号周期，R L 为整流滤波电路的等效负载电阻。 4. 稳压电路：
常用的稳压电路有两种形式：一是稳压管稳压电路，二是串联型稳压电路。二者的工作原理有所不同。稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。它一般适用于负载电流变化较小的场合。串联型稳压电路是利用电压串联负反馈的原理来调节输出电压的。集成稳压电源事实上是串联稳压电源的集成化。实验中为简化电路，我们选择集成稳压器（三端稳压器）作为电路的稳压部分。集成稳压器的W7800系列输出正电压5V 、6V 、9V 、12V 、15V 、18V 、24V ，输出电流为1.5A （W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A （W78L00）；W7900系列输出负电压-5V 、-6V 、-9V 、-12V 、-15V 、-18V 、-24V ，输出电流为1.5A （W7900）、0.5A （W79M00）、0.1A （W79L00）。
四、计算机仿真部分 1、半波整流电路
仿真电路图如图所示。
输入电压和万能表读数及输出波形如下图。
2、全波整流电路
实验电路如图所示。
输入电压和万能表读数及输出波形如下图。
3、桥式整流电路
实验电路图如图所示。
输入电压和万能表读数及输出波形如下图。
4、全波整流滤波电路
实验电路如图所示。
输入电压和万能表读数及输出波形如下图。
时，万能表示数及输入输出波形如图。C1=10F
纹波电压峰峰值：7.778-0.587=7.191V。
μ时，万能表示数及输入输出波形如图。C1=100F
纹波电压峰峰值：7.711-4.240=3.471V。
μ时，万能表示数及输入输出波形如图。C1=1000F
纹波电压峰峰值：7.065-6.606=0.459V。
μ，R=50Ω时，万能表示数及输入输出波形如图。C=100F
纹波电压峰峰值：7.417-2.736=4.681V。
μ，R=100Ω时，万能表示数及输入输出波形如图。C=100F
纹波电压峰峰值：7.711-4.275=3.436V。
μ，R=300Ω时，万能表示数及输入输出波形如图。
C=100F
纹波电压峰峰值：7.929-6.228=1.701V。
从以上实验可以看出：R不变时，C越大，纹波电压峰峰值越小；C不变时，R越大，纹波电压越小。
五、设计电路
电路一：
输出电压：
电路二：
输出电压（最小值和最大值）：
六、整流电路参数 输出电压平均值：22
02)(09.022)(sin 221U U wt td U U AV ≈==⎰πωππ
输出电流平均值：L L
AV AV R U R U I 2)
(0)(09.0≈= 平均整流电流：L L
AV AV AV D R U R U I I 2)
(0)(0)(45.022≈== 最大反向电压：22U U RM =
整流二极管的选择（考虑电网10±%波动）：⎪⎩⎪⎨⎧>>2221.11.145.0U U R U I R
L F 实际计算与元件选择
（1）要使W7812正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于2V 的压降，因
此W7812输入端直流电压必须保证在14V 以上。W7812输入端的电流是许对变压器副边输出电压U 2(t)整流、滤波后得到的。假设整流电路内阻为0，负载电流为0，W7812输入端有最大电压U=1.414U ef ，U ef 是U 2(t)的有效值。由于滤波电容不可能无限大，所以U<1.414 U ef ,根据经验可知U=1.2 U ef ，得U ef =14.4V ，考虑到整流桥经过两个二极管约有1.4V 的压降，得变压器可取15V 。
（2）变压器选择：变压器选择双15V 变压，考虑到电流不需要太大，实际选择
变压器输出功率为30W ，可以很好地满足要求。
（3）整流桥：考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流时工作电流的
2~3倍。
（4）滤波电路：选择330F n 的电容。
（5）去耦电容：去耦电容的选择是由W7812和W7912芯片要求的，查手册可）
知分别为0.1uF 和0.33uF ，用来滤除高频分量，防止产生自激。
