實驗設計任務

（1）掌握橋式整流電容濾波電路的工作原理；

（2）掌握穩壓三極管的選型；

（3）掌握正直流電源（＋5V, ＋3.3V, ＋24V）電路的設計、仿真與調試；

（4）掌握負直流電源（－12V）電路的設計、仿真與調試；

（5）掌握方案設計與論證；

（6）掌握用相關軟件進行電路圖設計、仿真，以及對仿真結果的分析、總結。

三．設計電路原理和原理圖

穩壓直流電源是由變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路組成

在本實驗中我們采用了橋式整流器電路來實現電流的整流，其輸出電壓和輸入電壓的有效值之間關系為：Ｕ0=0.9Ｕ2。
    我們采用可調式三端穩壓管LM317、固定式三端穩壓管LM78系列、LM79系列來實現3.3Ｖ、5Ｖ、24Ｖ、-12Ｖ的多選擇電源電壓。

LM317的原理如下： 穩壓電源的輸出電壓可用下式計算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設定。然而作為穩壓電源的輸出電壓計算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設定的。317穩壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V。

其次是317穩壓塊都有一個最小穩定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩壓塊的生產廠家不同、型號不同，其最小穩定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。當317穩壓塊的輸出電流小于其最小穩定工作電流時，317穩壓塊就不能正常工作。當317穩壓塊的輸出電流大于其最小穩定工作電流時，317穩壓塊就可以輸出穩定的直流電壓。如果用317穩壓塊制作穩壓電源時，沒有注意317穩壓塊的最小穩定工作電流，那么你制作的穩壓電源可能會出現下述不正�，F象：穩壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。

LM78/LM79系列三端穩壓原理如下：

　  用LM78/LM79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩壓IC型號中的LM78或LM79后面的數字代表該三端集成穩壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出電壓為正6V，LM7909表示輸出電壓為負9V。

　  因為三端固定集成穩壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。

我們在實驗中實現3.3V的電源電壓時利用LM317采用了R1=450Ω，R2=725Ω。分別利用LM7805、 LM7912來實現5V、 -12V電源的電壓的輸出。利用電容實現電流濾波的作用。

分塊設計：

1．+3.3V：

電源穩壓塊LM317的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V，且輸出電壓可用如下公式計算：Vo＝1.25（1＋R2/R1）。令Vo=3.3V，R1=450Ω，可計算得到R2=725Ω。連接電路并對電路進行測試，結果如下圖所示：

2．+24V：

根據電源穩壓塊LM317輸出電壓計算公式，令Vo=24V,R1=450Ω,可計算得到R2=8.19KΩ。連接電路并對電路進行測試，結果如下圖所示：

3．+5V：

電源穩壓塊LM7805本身的輸出電壓就是+5V，所以，只要在其左右兩邊加上濾波電容即可得到穩定的+5V輸出電壓。連接電路并測試，結果如下圖所示：

4.-12V：

LM7912是輸出電壓Vo=-12V的電源穩壓塊，要得到-12V的穩定輸出電壓，只需在LM7912的兩邊加上濾波電容。電路圖及測試結果如下圖所示：

因LM7912本身的原因，誤差較大。

整合以上各分塊電路，變壓器：原線圈數：副線圈數=18：1得整個多功能正負直流電源的原理圖如下：

• -12V
  

• +24V的測量值
  

• +5v的測量結果
  

• +3.3v測量結果
  

五．設計總結

在本次設計中，由于LM7912本身誤差使得我們測量數據為-12.642V，偏理論值較大，在利用protel99SE制作電路板時，無法找到LM7824，故采用LM317來實現24V的輸出，在電路原理圖繪制中，連線、網絡節點的應用可以為我們節省很多時間，在PCB電路板的制作過程中，各種元器件封裝屬性對PCB網絡表格的載入尤為重要，在PCB布線的過程中，元器件的布局對PCB制作成功至關重要。

在利用Multisim仿真時，我們利用電路模塊封裝來進行一系列實驗數據的測試，在3.3V輸出過程中，通過不斷的調整R2/R1的值，直到測試結果為3.313V，可見實驗是在不斷的嘗試、修改、測試，經過多次調整取得比較理想的結果。

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2021-5-8 12:37 上傳

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