多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計

1、課程設計任務書學生姓名： 趙威 專業(yè)班級：電子科學與技術0802 指導教師： 吳皓瑩 工作單位： 信息工程學院 題 目: 多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計 一、設計目的根據(jù)設計要求，完成對多路輸出穩(wěn)壓電源的設計。.進一步技術強化對模擬電子技術基礎的理解和運用。二、設計內(nèi)容和要求 要求設計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220v/50hz交流電轉換為多路直流穩(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，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數(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

2、） 安裝調(diào)試并按規(guī)定格式寫出課程設計報告書。三、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，萬用表，毫伏表四、時間安排1、2010年1月18日集中，作課設具體實施計劃與課程設計報告格式的要求說明。2、2010年1月19日，查閱相關資料，學習電路的工作原理。3、2010年1月20日至2010年1月21日，電路調(diào)試和設計說明書撰寫。4、2010年1月22日上交課程設計成果及報告，同時進行答辯。課設答疑地點：鑒主13樓電子科學與技術實驗室。指導教師簽名： 年 月

3、 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日xxi武漢理工大學模擬電子技術基礎課程設計說明書目錄摘要3abstract41 緒論52 設計內(nèi)容及要求72.1設計的目的及主要任務72.2設計思想73 設計原理及單元模塊設計83.1 電源變壓器83.2 整流電路93.3濾波電路103.4穩(wěn)壓電路114電路的仿真及分析144.1 變壓電路的仿真波形144.2 濾波電路的仿真波形144.3 穩(wěn)壓電的仿真波形155 元件清單166 硬件調(diào)試177心得體會18參考文獻19摘要 在電子電路中，電子系統(tǒng)都要求用穩(wěn)定的直流電源，日用電器通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，而人們在日常生活中都使用220v交流電源

4、，因此，需要將交流電變換成直流電。將交流電壓變換為直流電壓并使之穩(wěn)定的設備就是直流穩(wěn)壓電源，它主要由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路三部分組成。本文介紹了一種采用lm317、 lm78系列l(wèi)m79系列穩(wěn)壓器設計多路輸出穩(wěn)壓電源的方法，主要闡述如何使用以上集成芯片完成對生活中經(jīng)常要用到小功率穩(wěn)壓電源的設計，其中對包括參數(shù)的選取、實際情況對電路的影響的解釋，以及對今后設計同類電路的總結。在設計過程中主要運用multisim進行軟件仿真，展現(xiàn)了multisim在硬件設計過程中的強大功能。其便捷性對我們今后的硬件設計提供了重大幫助!關鍵詞：lm系列、穩(wěn)壓電源、multisim、可變電壓；整流；濾波a

5、bstractin electronic circuits, electronic systems require with stable dc power, household electrical appliances are usually need voltage stability of dc voltage power supply, and people are used in our daily life, therefore, one 220v ac power to ac to dc transformation. ac voltage transform for dc v

6、oltage stability and the equipment is the direct current voltage-stabilized source, it mainly consists of power transformer, rectifier voltage circuit filter circuits and three parts.this paper introduces a kind of using lm317, lm78 series lm79 series voltage output voltage stabilizer design more ro

7、ad, mainly discusses how to use the above integrated chips for life often will use the power, including the design to include the parameter selection and actual situation to the influence of the circuit, and to explain the same circuit design. in the design process is mainly used for software simula

8、tion.multisim showed in the strong function of hardware design process. for the convenience of our future hardware design provides great help!keywords: lm series, manostat, multisim1 緒論當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路-電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當然這些電源電路的樣式、復雜程度千差萬別。超級計算機的電

9、源電路本身就是一套復雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級計算機各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復雜規(guī)范的電源供應。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能。可以說電源電路是一切電子設備的基礎，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。在本學期開設的電子技術基礎（模擬部分）第十章中，我們學習了直流穩(wěn)壓電源，通過學習我們了解到，在電子線路中，通常都需要穩(wěn)定的電源供電。小功率穩(wěn)壓電源是由（圖1-1）電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。 圖 1.1其中，交流電網(wǎng)220v的電壓通過電源變壓器將變?yōu)?/p>

10、我們需要的電壓值，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的電壓。由于此脈動的電壓還偶有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓，但這樣的電壓隨電網(wǎng)的波動、負載和溫度等的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路，保證輸出穩(wěn)定的直流電壓。 此次集成直流電源的課程設計，要求正負5v、正負12v、以及+3+18v連續(xù)可調(diào)的電壓，全過程都將有我們自行完成，這就需要我們不僅要熟悉了解課本上的知識，還要學會將理論知識應喲哦那個到我們的實踐中，并學會利用書籍資料來幫助自己。 因此，動手參與設計直流穩(wěn)壓電源能鞏固、深化和拓展我們的理論知識與初步專業(yè)技能，通過課程設計，使我們在理論計算

11、、結構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。培養(yǎng)我們綜合運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。 其中，交流電網(wǎng)220v的電壓通過電源變壓器將變?yōu)槲覀冃枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的電壓。由于此脈動的電壓還偶有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓，但這樣的電壓隨電網(wǎng)的波動、負載和溫度等的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路，保證輸出穩(wěn)定的直流電壓。 此次集成直流電源的課程設計，要求正負5v、正負12v、以及+3+18v連續(xù)可調(diào)的電壓，全過程都將有我們自行完成，這就需要我們不僅要熟悉了解課本

12、上的知識，還要學會將理論知識應喲哦那個到我們的實踐中，并學會利用書籍資料來幫助自己。 因此，動手參與設計直流穩(wěn)壓電源能鞏固、深化和拓展我們的理論知識與初步專業(yè)技能，通過課程設計，使我們在理論計算、結構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。培養(yǎng)我們綜合運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。2 設計內(nèi)容及要求2.1設計的目的及主要任務 要求設計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220v/50hz交流電轉換為多路直流穩(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，完成對確定方案電路的設

13、計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。2.2設計思想1、直流穩(wěn)壓電源設計思路（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，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，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，供給負載rl。2、整體設計過程本次設計首先，根據(jù)根據(jù)以上的設計思路估計初步的參數(shù)值，然后畫出草圖；其次，

14、在multisim軟件中進行仿真，在仿真過程中不斷地調(diào)節(jié)參數(shù)已達到最理想的效果，并根據(jù)出現(xiàn)的最好結果最終確定參數(shù)值；最后，根據(jù)仿真結果購買參數(shù)并在實驗室進行硬件仿真，調(diào)試出結果后，就開始焊電路。3 設計原理及單元模塊設計3.1 電源變壓器 圖 3.1 （1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220v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）選擇電源變壓器1）確定副邊電壓u2:根據(jù)性能指標要求：uomin=3v uomax=18v又 ui-uomax(ui-uo)min ui-uoin(ui-uo)max其中：（ui-uoin）min=3v，(u

15、i-uo)max=40v 21vui43v此范圍中可任選 ：ui=22v=uo1根據(jù) uo1=(1.11.2)u2可得變壓的副邊電壓：u2 =u/1.15=19v2）確定變壓器副邊電流i2 io1=io 又副邊電流i2=(1.52)io1 取io=iomax=1a則i2=1.51a=1.5 a3）選擇變壓器的功率變壓器的輸出功率：po>i2u2=19w圖3.2整流電路圖3.3輸出波形圖3.2 整流電路（1）整流電路：利用單向導電元件，把50hz的正弦交流電變換成脈動的直流電.(2)在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即

16、 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(u2是變壓器副邊電壓有效值)。(3)選擇整流電路中的二極管 變壓器的副邊電壓u2=12v 橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為：橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：查手冊選整流二極管in4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓ubr=50v>17v最大整流電流if=1a>0.4a3.3濾波電路 圖 3.4(1)濾波電路：可以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。(2)在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波

17、形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：uo1=(1.11.2)u2，直流輸出電流： （i2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。（3）濾波電路中濾波電容的選擇濾波電容的大小可用式 求得。1）求ui:根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：設計要求uo15mv ，sv0.003 uo=+3v+18vui=14v代入上式，則可求得ui2）濾波電容c設定io=iomax=1a，t=0.01s則可求得c>4285uf。 電路中濾波電容承受的最高電壓為，所以所選電容器的耐壓應大于17v。注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，

18、所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質小容量電容用來抵消電感效應，抑制高頻干擾。3.4穩(wěn)壓電路 圖 3.5(1)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)電壓和負載的變化而變化。(2)設計方法簡介a.根據(jù)設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩(wěn)壓器。因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有cw317、cw337、lm317、lm337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負電壓，可調(diào)范圍為1.2v37v，最大輸出電流為1.5a。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其

19、電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。lm317系列和lm337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖3.6和圖3.7。 圖 3.6管腳圖 圖 3.7典型電路 圖3.8 lm78系列的典型電路 圖3.9 lm79系列管腳及典型電路 圖 3.10 lm7805/7905完整的電路原理圖其中l(wèi)m78系列輸出正電壓，lm79系列輸出負電壓。 圖 3.11 lm7812/7912完整的電路原理圖根據(jù)lm317的固定接法，選取r1=240。又因為uo=1.25*（1+rp/r1）=318v所以rp=336 3216 。故rp選擇5k的電位器。4電路的仿真及分析4.1 變壓電

20、路的仿真波形 圖 4.14.2 濾波電路的仿真波形 圖 4.24.3 穩(wěn)壓電的仿真波形 圖 4.35 元件清單元件名稱型號（參數(shù)）元件個數(shù)變壓器雙12v/20w1lm3171lm78051lm79051lm78121lm79121電解電容470uf/50v5電解電容220uf/50v4電解電容10uf/50v1瓷片電容0.01uf1電位器5k1電阻2401整流橋60v/2a1in400756 硬件調(diào)試 根據(jù)以上原理，焊接好電路以后，用萬用表測得輸出電壓分別為-4.9v、5.01v，-11.9v、+11.9v，3 19v基本符合設計要求 。說明了硬件電路的正確性。從而說明此次模擬電路課程設計基本

21、成功。也說明在實際情況中會出現(xiàn)與軟仿真不完全符合的結果，這就要求我們在實際的焊接過程中適當?shù)母脑谲浖抡鏁r所選擇元件參數(shù)以達到更加理想的結果，當然誤差是不能避免的，一定的誤差也是工程所允許的。7心得體會本次課程設計至此已經(jīng)接近尾聲，一周的時間雖然很短暫，但在這一個星期的模電課程設計過程中收獲頗豐。由于電路的設計的要求更嚴格，需要通過翻閱復習以前學過的知識確立了實驗總體設計方案，然后逐步細化進行各模塊的設計；其次，就要根據(jù)設計的草圖進行仿真，在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)一些問題，這次課設然那個我感受最深的是在焊接電路板時遇到的問題由于對實際元件了解不是很好在焊接時出現(xiàn)了短路，導致了鎮(zhèn)流器奧被燒毀。檢查電路時按照原理圖檢查去怎么也發(fā)現(xiàn)不了癥結所在。在經(jīng)過了耐心和長時間的排錯后終于發(fā)現(xiàn)錯誤所在。期間花費了我大量的時間和精力，多次都欲放棄最終在確認不是原理問題后才不重點轉移到芯片上，不過令人慶幸的是最終還是找到了錯誤，所以這兩周下來，我對電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過此次課程設計，我對設計所用到的軟件有了更加深刻地了解，體