多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 多路輸出直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 一、初始條件： 可選元件：變壓器/15W/12V；整流二極管或整流橋若干，電容、電阻、電位器若干；根據(jù)需要選擇若干三端集成穩(wěn)壓器；交流電源220V，或自備元器件?？捎脙x器：示波器，萬(wàn)用表，毫伏表二、要求完成的主要任務(wù): （1）設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)技術(shù)要求和已知條件，完成對(duì)多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試。（2）設(shè)計(jì)要求 要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V/50Hz交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓電源輸出：12V/1A，5V/1A，一組可調(diào)正電壓+3+18V/1A。

2、選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（選做：用PSPICE或EWB軟件完成仿真） 安裝調(diào)試并按規(guī)定格式寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。三、時(shí)間安排：1、2011年12月31日分班集中，布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)、選題；講解課設(shè)具體實(shí)施計(jì)劃與課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式的要求；課設(shè)答疑事項(xiàng)。2、 2011年12月31日 至2012年1月4日完成資料查閱、設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試；3、2012年月4日至2012年1月5日完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫。4、2012年1月6日 提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)驗(yàn)收和答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目

3、錄1 緒論32 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求42.1 設(shè)計(jì)的目的及主要任務(wù)42.1.1 設(shè)計(jì)目的42.1.2 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及性能指標(biāo)42.2 設(shè)計(jì)思想及過(guò)程42.2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路42.2.2 整體設(shè)計(jì)過(guò)程53 設(shè)計(jì)原理及單元模塊設(shè)計(jì)53.1電源變壓器63.2 整流電路73.3 濾波電路83.4 穩(wěn)壓電路94課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)10附錄1 電路圖設(shè)計(jì)11附錄2 元器件清單及相關(guān)參數(shù)111 緒論在當(dāng)今社會(huì)中，各類電子產(chǎn)品極大地滿足了我們的需求，但是任何電子設(shè)備都需要一個(gè)共同的電子電路電源電路，在電子電路和電氣設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，直流穩(wěn)壓電源可分為兩類，一類是化學(xué)電

4、源，如各種各樣的干電池、蓄電池、充電電源等電源；其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、攜帶方便等；缺點(diǎn)是成本高、易污染。另一類是穩(wěn)壓電源，它是把交流電網(wǎng)220V的電壓降為所需要的數(shù)值，然后通過(guò)整流、濾波和穩(wěn)壓電路，得到穩(wěn)定的直流電壓，這是現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用比較廣泛的一類。在大二的上學(xué)期我們學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，在第十章，學(xué)習(xí)了有關(guān)直流穩(wěn)壓電源的一些知識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們知道了直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。如圖所示：圖1-1 集成直流穩(wěn)壓電路圖上圖中，輸入220V、50Hz的交流電壓將通過(guò)電源變壓器變?yōu)槲覀冃枰碾妷?、然后再?jīng)過(guò)整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。因?yàn)榇嗣}動(dòng)的

5、直流電壓含有較大的紋波成分，必須經(jīng)過(guò)濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。但此電壓還是會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化。因此，在經(jīng)過(guò)整流、濾波電路之后，還要接上穩(wěn)壓電路保證輸出穩(wěn)定的直流電壓2。這次的設(shè)計(jì)要求輸出12V/1A，5V/1A，一組可調(diào)正電壓+3+18V/1A的電壓電路，整個(gè)過(guò)程都需要我們自行完成，這就要求我們不僅要熟悉電路知識(shí)，學(xué)會(huì)查閱資料來(lái)幫助我們，而且要有熟練的動(dòng)手能力，這對(duì)我們會(huì)有極大的幫助。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)使我們?cè)诶碚撚?jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)手方面、查閱設(shè)計(jì)資料和計(jì)算及應(yīng)用等方面的能力得到了很好的提高。使我們進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)，端正了學(xué)風(fēng)，培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)證

6、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神3。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求2.1 設(shè)計(jì)的目的及主要任務(wù)2.1.1 設(shè)計(jì)目的掌握直流穩(wěn)壓電源的工作原理，學(xué)會(huì)選擇用變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器四部分構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的方法；掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力；學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的主要性能參數(shù)及測(cè)試方法。2.1.2 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及性能指標(biāo) 要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V/50Hz交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓電源輸出：12V/1A，5V/1A，一組可調(diào)正電壓+3+18V/1A。 選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基

7、本原理。（選做：用PSPICE或EWB軟件完成仿真） 安裝調(diào)試并按規(guī)定格式寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。2.2 設(shè)計(jì)思想及過(guò)程2.2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。其中：1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)22

8、0V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。3）濾波電路：由于經(jīng)過(guò)整流的直流脈沖電壓還含有較大的紋波，因此需要設(shè)計(jì)濾波電路將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓、負(fù)載的變化而變化。2.2.2 整體設(shè)計(jì)過(guò)程首先根據(jù)已學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行理論計(jì)算定出各個(gè)元件，然后畫出電路圖，再在仿真軟件中進(jìn)行仿真，完成電路仿真、檢查錯(cuò)誤及改正，最后得出正確的參數(shù)及電路圖。最后根據(jù)仿真結(jié)果購(gòu)買元件，

9、在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行硬件仿真，調(diào)試出結(jié)果后，焊接電路，最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告書。3 設(shè)計(jì)原理及單元模塊設(shè)計(jì)集成穩(wěn)壓電源有四部分組成如下圖圖1-2穩(wěn)壓電源的構(gòu)成圖圖1-3整流及穩(wěn)壓過(guò)程3.1電源變壓器圖 1-4 電源變壓器（1）電源變壓器是將輸入的220V交流電壓U1轉(zhuǎn)變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣2。但是變壓器有一定的功耗所以它的輸出功率要小于輸入功率即： =P2/P1。P2是變壓器的副邊功率，P1是變壓器的原邊的功率。因?yàn)橹链藭r(shí)輸出多端所以選擇中間抽頭的多路輸出變壓器。輸出12V、和24V對(duì)應(yīng)于78、79系列和LM317系列4。（2）選擇電源變壓器 1)確定副邊電壓U2: 根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3

10、V Uomax=18V又 Uomax+(Ui-Uo)minUiUomin+(Ui-Uo)max 其中：(Ui-Uo)min=3V，(Ui-Uo)max=40V 18V+3VUi3V+40V 21VUi43V 在此范圍內(nèi)選擇：Ui=22V=Uo1 根據(jù) Uo1=（1.11.2）U2 可得變壓的副邊電流：U2=U1/1.15=19V2) 確定變壓器副邊電流I2 Io1=Io 又 副邊電流I2=（1.52.0）Io1 取Io1=Iomax=1AI2=1.5*1A=1.5A3）選擇變壓器功率 變壓器的輸出功率：PoI2U2=19W 所以選擇正負(fù)雙12V/20W的變壓器3.2 整流電路（1）整流電路：利

11、用單向?qū)щ娫?，?0HZ的正弦交流電壓變成脈沖的直流電單相橋式整流電路如下圖，四支整流二極管D1D4形成電橋。在V2正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經(jīng)過(guò)D1流向RL,在由D3留回變壓器，所以D1、D3正向?qū)ǎ珼2、D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。電流通路用實(shí)線箭頭表示。同理在V2負(fù)半周時(shí)，D2、D4正向?qū)?，D1、D3反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生上正下負(fù)的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。綜上可知輸入端經(jīng)變壓器后在副邊得到了一個(gè)單向的脈動(dòng)電壓。圖1-5橋式整流電路的工作波形（2）選擇整流電路中的二極管變壓器的副邊電壓U2=12V橋是整流電路中的二極管承受的最高

12、反向電壓為：1.414U217V橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：Io/2=0.8/2=0.4查手冊(cè)選整流二極管IN4007，其參數(shù)為：反向擊穿電壓U=50V17V，最大整流電流I=1A0.4A3.3 濾波電路（1）濾波電路：可以講濾波電路輸出電壓中的交流成分大部分濾除，從而得到比較光滑的直流電壓。 （2）濾波電路中濾波電容的選擇 濾波電容的大小可用式 C=（Io*t）/Ui 求得。1） 求Ui：根據(jù)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：設(shè)計(jì)要求 Uo15mV ，Sv0.003 Sv=(Uo*Ui)/(Uo*Ui)Uo=+3V +18V Ui=14V代入上式，則可求得Ui2） 濾波電容 C設(shè)定Io

13、=Iomax=1A，t=0.01s則可求得C4285uF電路中濾波電容承受的最高電壓為1.414U217V，所以所選電壓的耐壓應(yīng)大于17V。 注意：因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布，易引起自激振蕩，形成高頻干擾。所以穩(wěn)壓器的輸入斷腸并入辭職小容量電容來(lái)抵消電感效應(yīng)，一直高頻干擾。 圖1-6 RC濾波電路3.4 穩(wěn)壓電路由于輸出地直流電壓會(huì)隨著穩(wěn)壓電路的波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變，還要加上穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器?？梢苑譃楣潭ㄊ胶涂烧{(diào)式，按正負(fù)的輸出電壓還可分為CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列穩(wěn)

14、壓器可以連續(xù)輸出可調(diào)正電壓，337系列則是可調(diào)負(fù)電壓。它們的可調(diào)范圍為1.237V，最大輸出電流為1.5A。三端集成穩(wěn)壓器還有78、79系列分別對(duì)應(yīng)正電壓輸出和負(fù)電壓輸出.79系列和78系列的外形相似但是連接不同，79的1端接地，2端接負(fù)的輸入。3端接輸出。圖1-7 固定式三端穩(wěn)壓器的引腳圖與應(yīng)用電路5 圖1-8 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器的引腳圖及應(yīng)用電路選擇穩(wěn)壓器型號(hào)為L(zhǎng)M7805、LM7812、LM7905、LM7912和LM317。78系列分別輸出正5V和正12V，79系列分別輸出負(fù)5V和12V。317系列則輸出1.237V的可變電壓，最大輸出電流為1.5A4課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)因?yàn)橹白鲞^(guò)模電實(shí)驗(yàn)

15、考試，做的就是直流穩(wěn)壓電源，所以愿意為很簡(jiǎn)單。彈坐起來(lái)卻不是那么容易，實(shí)際做了好多次才最終成功了。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)了解了電源制作的整個(gè)過(guò)程，還有它的工作原理，在和課本上的知識(shí)對(duì)照更加理解了電源的原理。通過(guò)仿真軟件對(duì)其仿真，檢查錯(cuò)誤等，也使得對(duì)此軟件有了一個(gè)了解。但還是不是很熟悉要繼續(xù)深層次的加深理解多運(yùn)用軟件進(jìn)行電路的仿真。通過(guò)這次設(shè)計(jì)電源的課程設(shè)計(jì)方案，了解了直流穩(wěn)壓電源的方案論證和模塊之間的聯(lián)系以及元器件的選取，讓我們更加進(jìn)一步的劉杰直流穩(wěn)壓電源的工作原理和它的性能指標(biāo)。但在購(gòu)買元器件的過(guò)程中有很多的不便，比如沒(méi)有預(yù)定的原件或者原件的性能不符等，這就要求我們要善于變通，用不同的角度來(lái)考慮

16、問(wèn)題從而達(dá)到預(yù)定的效果。這次設(shè)計(jì)之后，我認(rèn)識(shí)到自己只有在實(shí)踐中才能真正的了解電路了解自己的知識(shí)掌握程度，加深對(duì)知識(shí)的理解程度。但是由于時(shí)間安排在期末考試期間，準(zhǔn)備不是很充分，因而在時(shí)間上有點(diǎn)沖突，來(lái)不及認(rèn)真思考，但是在報(bào)告上花了很多時(shí)間，因?yàn)槭堑谝淮螌戇@種報(bào)告，所以，格式還有對(duì)Word的運(yùn)用不是很好，會(huì)造成報(bào)告有些許的錯(cuò)誤。因而值得我們下次實(shí)驗(yàn)報(bào)告要更加的認(rèn)真，好好改進(jìn)，對(duì)文檔的操作更加熟練，對(duì)報(bào)告的形式更加有把握，內(nèi)容更加充實(shí)完善。參考文獻(xiàn)1周政新電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練（第三版）北京：中國(guó)民航出版社，20002童詩(shī)白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）北京：高等教育出版社，19983謝自美電子線路設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、測(cè)試（第二版）武漢：華中科技大學(xué)出版社，20004康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）武漢：華中科技大學(xué)出版社，19985吳友宇模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第一版）北京：清華大學(xué)出版社，2009附錄1 電路圖設(shè)計(jì)圖1-9 多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路圖附錄2 元器件清單及相關(guān)參數(shù)名稱型號(hào)數(shù)量備注變壓器24V/25W1二極管IN40011IN54011IN40078電解電容1000uF/50V3470uF/50V3