《电源技术与实训》课程作业作业题目：+12 V稳压直流电源的设计
一、电源的基本认识
1、电源的功能
为电路或电子设备提供直流稳压和电流。

2、组成原理
利用电网提供的交流电源经过变换，将其变成直流电。

主要由四部分组成。

(1)变压环节：根据输出电压的需要，通过工频变压器，将电网电压有效值转化为所需要的交流电压有效值。

(2)整流环节：利用二极管或晶闸管的单向导向电性，把交流电变成单向脉动的直流电。

(3)滤波环节：将脉动直流电压的脉动成分滤掉，使输出电压成比较平滑的直流电流电压。

(4)稳压环节：在电网电压波动和负载电流变化时，保证输出的直流电压稳定。

3、主要技术指标及其含义：
（1）描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。

A．绝对稳压系数：表示负载不变时，稳压电源输出直流变化量△Uo与输入电网变化量△Ui 之比。

既：
K= △Uo / △Ui。

B．相对稳压系数：表示负载不变时，稳压器输出直流电压Uo 的相对变化量△Uo/ Uo 与输出电网Ui 的相对变化量△Ui/ Ui之比。

既：
S= （△Uo/Uo）/（△Ui/Ui）
S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。

同样在输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。

通常S约为10-2-10-4 C．电压调整率：表示负载电流为额定值输入交流电压的额定值上下变化+10%时，稳压电源输出电压的相对变化量
S u=(△Uo/Uo)x100%
D. 电压稳定度。

负载电流保持为额定范围内的任何值，输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo（百分值），称为稳压器的电压稳定度。

(2)、负载对输出电压影响的几种指标形式
A．负载调整率（也称电流调整率）。

在交流电源额定电压条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量
S I=(△Uo/Uo)x100%
B．输出电阻（也称等效内阻或内阻）。

输入电压Ui不变时，输出电压变化量与负载电流变化量之比输Ro=-(△Uo/△Io)。

Ro越小，负载变化对Uo变化的影响越小，表示负载能力越强。

4、电源的类型及各类型的优缺点比较：
类型：
1)硅稳压二极管稳压电源
优点：电路结构简单。

缺点：工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。

2)串连型稳压电源
优点：电路简单，调试方便。

工作电流较大，输出电压可连续调节。

缺点：损耗大，效率低。

（当电网电压升高时，其高出的整流电压必须全部降在调整管的集电极和发射极上，消耗的能量会就更大了）
3)集成三端稳压电源
优点：具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等。

缺点：调整管管耗大电源效率低。

4)开关稳压电源
优点：功耗低，输出效率高，自身消耗小。

（相对于串联型稳压电路，串联开关式稳压电路其开关管工作在开关状态，管子在截止和饱和两种状态下交替工作，当晶体管工作在截止状态时，管子的压降大，但流过管子的电流几
乎为零，当管子工作在饱和状态时，流过管子的电流大，但管压降近似为零，所以当晶体管工作在 开关状态时，功耗极低，自身消耗小，连散热片都不需要，输出效率高。

）
缺点：电路复杂，输出电压种所含的纹波较大，对电子设备干扰较大，对元器件的要求不高。

二、设计方案比较
方案一：硅稳压二极管稳压电路。

它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳
压的，由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。

(1) 当输入电压变化时如何稳压 根据电路可知：R I V V V V V R I R I Z O ==-=-
Z L R +=I I I
输入电压VI 的增加，必然引起VO 的增加，即VZ 增加，从而使IZ 增加，IR 增加，使VR 增加，从而使输出电压VO 减小。

这一稳压过程可概括如下： VI ↑→VO ↑→VZ ↑→IZ ↑→IR ↑→VR ↑→VO ↓
这里VO 减小应理解为由于输入电压VI 的增加，在稳压二极管的调节下，使VO 的增加没有那么大而已。

VO 还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。

(2) 当负载电流变化时如何稳压
负载电流IL 的增加，必然引起IR 的增加，即VR 增加，从而使VZ=VO 减小，IZ 减小。

IZ 的减小必然使IR 减小，VR 减小，从而使输出电压VO 增加。

这一稳压过程可概括如下：
IL ↑→IR ↑→VR ↑→VZ ↓（VO ↓）→IZ ↓→IR ↓→VR ↓→VO ↑。

方案二：三端集成稳压电路。

1.三端固定输出集成稳压器的应用电路
2.三端集成稳压电器内部电路框图
三端集成稳压电路整个方案原理是经过桥式整流后，交流电变成直流电，再经过滤波电容进行，得到平滑的直流电，经过三端集成稳压器得到固定的电压，同时输出正、负电压的电路经过电容稳压，得到取样电压。

因为本次设计的是固定+12V稳压电源，同比较可知方案二具有可靠性高、使用灵活、价格低廉等优点，所以采取方案二设计方法。

三、±12V直流稳压电源的原理
1、工作原理图：
u
2、工作原理图主要元器件：
注：三端集成稳压器W7812、W7912 三个引出端：
输入端（不稳定电压输入端）标以“1”
输出端（稳定电压输出端）标以“2”
公共端标以“3”
输出直流电压Uo=+12V,输出电流IL：0.1A，电压调整率10mV/V,输出电阻Ro=0.15Ω,输入电压Ui的范围15~17V。

因此一般Ui要比Uo大3~5V，才能保证集成稳压器工作在线性区。

3、稳压工作原理：通过变压器将交流电压输入到电路中，经过桥式整流后，交流电变成直流电，再经过滤波电容进行，得到平滑的直流电，经过W7812得到正电压12V，经过W7912得到负电压-12V，最后经过电容稳压，得到取样电压。

四、±12V直流稳压电源的性能指标要求
1、输出电压及电流：（1）V o1=±12V I omax=800mA
2、稳压系数：S v≤5×10-3
运用仿真软件测出实际技术指标
五、参考文献
[1]宋红. 电工电子技术简明教程[M]. 北京：高等教育出版社，2008.
[2]侯大年. 电工技术[M]. 北京：电子工业出版社，2008.。