直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源學(xué) 院：理學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 11 級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)（ 2 ）班 學(xué) 號(hào)： 201031120201 201131120203201131120226姓 名：蔡楚集 俊杰 越電子： 704315725qq.時(shí) 間： 2013 年 3 月文案大全課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系課 程 設(shè) 計(jì)（報(bào)告）任 務(wù) 書、題目集成直流穩(wěn)壓電源、任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)組裝集成直流穩(wěn)壓電源電路2、設(shè)計(jì)要求1）輸出穩(wěn)定的 +9v 、-9v 、 +5v 、-5v 的電壓2）畫出正確的電路圖，寫出完整的設(shè)計(jì)報(bào)告三、容摘要集成直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器

2、、 整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路組成。采用電源變壓器 220v 交流電壓變成所需要的低壓交流電，并通過由四個(gè)二 極管組成的橋堆把交流電變成直流電， 經(jīng)電容濾波后， 采用三端穩(wěn)壓器把不穩(wěn)定 的直流電壓變成穩(wěn)定的直流電壓輸出。 本設(shè)計(jì)將介紹整流、 濾波、 穩(wěn)壓的詳細(xì)情 況以及簡要介紹各種三端穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源、電源變壓器、穩(wěn)壓器Integrated DC power supply is generally composed by a power transformer, rectifier circuit, filter circuit, and a voltage

3、 regulator circuit. Become the need of low-voltage AC power transformer 220v AC voltage through four diodes bridge heap alternating current into direct current, unstable DC voltage into a stable, three-terminal regulator after capacitor filter the DC voltage output. The design will be introduced to

4、the rectifier, filter, regulator, and a brief introduction to the structure principle and the use of a variety of three-terminal regulatorKeywords: DC power supply, power transformers, voltage regulators.四、引言 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展， 電子設(shè)備與電氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用于我們的日常生 活、科學(xué)研究與學(xué)習(xí)等各個(gè)方面。因此，作為電子設(shè)備不可或缺的一部分，對(duì)于 電源的需求與要求在日益增加。在家庭用電中

5、，我們使用的是220v 、 50Hz 的交流電，這使得無法對(duì)一些電子設(shè)備以及電器直接供電，需要將 220v 的交流電 轉(zhuǎn)換成需求的伏值的、穩(wěn)定的直流電源。本設(shè)計(jì)通過變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等各個(gè)電路，主要應(yīng)用變壓器、二極 管、各類型號(hào)的三端穩(wěn)壓器， 并且通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)所需的輸出電壓值。 其 設(shè)計(jì)清晰簡單、性能優(yōu)良、具有絕對(duì)的穩(wěn)定性， 因此被廣泛應(yīng)用與電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域。五、設(shè)計(jì)原理1 總體設(shè)計(jì)流程穩(wěn)壓電源由電源變壓器、 整流電路、 濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成， 如 圖 1 所示。變壓器電路電路電路圖 1 集成直流穩(wěn)壓電源總體框圖2 總電路圖圖 2 仿真電路圖3 整流電路常見的整流電路有半波

6、整流與全波整流。 本設(shè)計(jì)中整流電路采用橋式整流電 路，電路如圖 3 所示。在 u2 的正半周，二極管 D1、D2 導(dǎo)通， D3 、D4 截止； u2 的負(fù)半周， D3 、D4 導(dǎo)通， D1、D2 截止。正負(fù)半周部都有電流流過的負(fù)載 電阻 RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖 4 所示、圖 3 單相橋式整流電路在橋式整流電路中， 每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期導(dǎo)電， 所以流過每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 電路中的每只二極管承受的最大圖 4 單相橋式整流電路輸出波形4 濾波電路 常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。本設(shè)計(jì)中的濾波電路 采用電容濾波電路。在上述的整流電

7、路的輸出端即負(fù)載電阻 R 兩端并聯(lián)一個(gè)電 容值較大的電解電容 C，即構(gòu)成了電容濾波電路。 如圖 5 所示。該部分主要的作 用是濾除整流電路輸出電壓中的交流成分， 保留原有的直流成分， 使電壓波形變 得平滑。在濾波電容的電容值滿足 RC（35）T/2 時(shí)（T 為電網(wǎng)交流電壓的周期） 可以認(rèn)為輸出直流電壓近似為 1.2 U2 。UcR11B4B422D14101_4_QPT_PN圖 5 整流濾波電路5 穩(wěn)壓電路5.1整流電路把交流電變換成單方向的脈動(dòng)電壓， 而濾波電路降低了輸出電壓中 的脈動(dòng)成分。但是，整流濾波的電路的輸出電壓與理想的直流電源還有相當(dāng)距離， 主要存在兩方面的問題：首先，當(dāng)負(fù)載電流變

8、化時(shí)，由于整流濾波電路存在阻， 因此輸出直流電壓將隨之發(fā)生改變。 其次， 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)， 因整流電路的輸 出電壓與變壓器二次電壓有關(guān)， 故也要相應(yīng)地變化。 為了得到更加穩(wěn)定的直流電 源，需要在整流濾波電路后面加上穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化， 會(huì)引起其電 流有較大變化這一特點(diǎn)， 通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定 輸出電壓的目的。穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。三端集成穩(wěn)壓器有固定輸出和可調(diào)輸出兩種不同的類型。 其中固定輸出集成 穩(wěn)壓器又分為正輸出和負(fù)輸出兩大類。本設(shè)計(jì)要求輸出穩(wěn)定的 +9v 、-9v 、 +5v 、 -5v 的電壓。根據(jù)要

9、求可選擇三端集成穩(wěn)壓器 LM7809 、 LM7909 、LM317 、 LM337 。其中 LM7809 、LM7909 可以輸出固定的直流電壓， 而 LM317 、LM337 可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可通過調(diào)節(jié)電路中的電位器來輸出要求的電壓。由于 LM7809 、 LM7909 同為固定式穩(wěn)壓器， LM317 、LM337 同為可調(diào)式穩(wěn)壓器。 下面以 LM7809 、LM317 為例，介紹其電路組成、主要參數(shù)等。5.2 集成穩(wěn)壓器簡介5.21 LM7809 簡介固定式三端穩(wěn)壓電源 LM7809 是由輸出腳 Vo, 輸入腳 Vi 和接地腳 GND 組 成 ,它的穩(wěn)壓值為 +9V ，輸入端接電容可以

10、進(jìn)一步的濾波輸出端也要接電容可以 改善負(fù)載的瞬間影響 ,此電路的穩(wěn)定性也比較好。穩(wěn)壓部含有過流、過熱保護(hù)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(diǎn)。 LM7809 三端集成 穩(wěn)壓器的封裝形式有兩種， 一種是金屬菱形式， 另一種是塑料直插式。 本設(shè)計(jì)采 用塑料直插式穩(wěn)壓器。如下圖 6.圖 6 LM7809 集成穩(wěn)壓器上圖中三端從左至右依次為輸入端、接地端、輸出端。對(duì)于固定輸出 -9v 的 LM7909 集成穩(wěn)壓器，三端從左至右依次為接地端、輸入端、輸出端。（圖略）LM7809 特性參數(shù) 最大輸出電流為 1.5A 輸出電壓為 9V 熱過載保護(hù) 短路保護(hù) 輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)5.2

11、2 LM317 簡介LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊，是可調(diào)節(jié) 3 端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓圍 1.2 伏到 37 伏時(shí)能 夠提供超過 1.5 安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。 圖 8 為 LM317 的結(jié)構(gòu)管腳。圖 7 LM317 實(shí)物及管腳（注： LM337 中 1 為調(diào)整端， 2 為輸入端， 3 為輸出端）LM317 的輸出電壓圍是 1.2V 至 37V ，它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻 來設(shè)置輸出電壓，如下圖 8 為其應(yīng)用電路。圖 8 LM317 應(yīng)用電路其中輸出電壓表達(dá)式為 :U。=1.25(1+R 1/ R2)式中，1.25

12、是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 VREF ，此電壓 加于給定電阻 R1 兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 R2，電阻 R1常取值 120 240 ，其中， U REF 是集成穩(wěn)壓器件的輸出電壓，為 1.25V 。如圖 所示，改變 R2 的值， Uo 的值即可改變。當(dāng) R2 短路時(shí)， Uo 最小，為 UREF 即 1.25V ；當(dāng) R2 大于零時(shí)， Uo 都大于 UREF ，最大可達(dá) 37V。LM317 其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)圍： 1.2V 37V輸出負(fù)載電流： 1.5A輸入與輸出工作壓差 U=U i-U o：340V保證 1.5A 輸出電流。典型線性調(diào)整率 0.0

13、1% 。典型負(fù)載調(diào)整率 0.1% 。80dB 紋波抑制比。 輸出短路保護(hù)。 過流、過熱保護(hù)。 調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。六、電路仿真測試在 multisim 軟件上，根據(jù)圖 2 所示連接電路，分別測出 LM7809 、LM7909 、LM317 、LM337 的輸出端的電壓。其中對(duì)于可調(diào)式 LM317 、LM337 ，如果輸 出端電壓不是 +5v 、-5v ，則各自調(diào)節(jié)電位器 R3 、R4，使其輸出端的電壓為 +5v 、-5v 。19圖 9 測試電路輸出 +9v 電壓圖 10 測試電路輸出 -9v 電壓圖 11 測試電路輸出 +5v 電壓圖 12 測試電路輸出 -5v 電壓測

14、試結(jié)果經(jīng)過 multisim 軟件測試發(fā)現(xiàn)，雖然電路縮輸出的電壓與所要求的電壓存在著微小的誤差，但是該誤差允許存在，因此，仿真結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求。七、實(shí)物電路焊接按原設(shè)計(jì)的電路圖，制作好電路板。安裝時(shí)，先安裝比較小的元件，所以先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電路（電容） 。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。 經(jīng)檢查無誤后， 才將電源變壓器與整流濾波電路連接， 通電后，用萬用表測量各個(gè)輸出端的輸出電壓， 結(jié)果顯示的數(shù)值與仿真結(jié)果基本符合。實(shí)物電路版如下圖 13 、圖 14.圖 13 電路板正面圖 14 電路板側(cè)面八、元件清單表1 元器件列表元器件名稱型號(hào)數(shù)量電阻120

15、1電阻2401滑動(dòng)變阻器1K2電容220uF2電容0.1uF2集成穩(wěn)壓器LM78091集成穩(wěn)壓器LM79091集成穩(wěn)壓器LM3171集成穩(wěn)壓器LM3371橋堆KBJ4B1電源變壓器YA1-24v1九、結(jié)論與心得經(jīng)過兩個(gè)星期的努力， 終天完成了集成直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計(jì)。 通過這一 次的學(xué)習(xí)與實(shí)踐， 讓我對(duì)模電知識(shí)更近一步的了解， 對(duì)模電課程中直流穩(wěn)壓電源 這一章所涉及的知識(shí)有了更進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)； 也了解掌握了選擇變壓器、 整流二 極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源， 更值得一提的是在本次的課 程實(shí)踐中， 更加認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性， 在這次的課程設(shè)計(jì)中， 我們小組各成 員進(jìn)行了熱烈深入的討論， 分工合作， 并在實(shí)踐過程中不斷地完善電路設(shè)計(jì)， 充 分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神， 才使得本次設(shè)計(jì)能夠順利地完整地完成。 當(dāng)然，在實(shí)踐過程中， 我們也遇到了許多的問題， 例如對(duì)元器件的部分參數(shù)的認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)中用 錯(cuò)實(shí)驗(yàn)元件、 對(duì)焊接技術(shù)的接觸不熟練等。 但是經(jīng)過不斷的探索與思考， 以及指 導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)， 我們最終克服了種種困難， 解決了多遇到的各個(gè)問題， 順利 成功地完成了對(duì)集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。 相信以后