電子線路課程設(shè)計(jì)--多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作

1、電子線路課程設(shè)計(jì)（1）論文（設(shè)計(jì)）題目：多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作系 別：物理與電子工程系專 業(yè)： 電子信息工程年 級(jí)： 2008級(jí)學(xué)生姓名： * 指導(dǎo)教師： * 時(shí) 間： 2010年6月17日目 錄摘 要2關(guān)鍵詞21、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求32、方案設(shè)計(jì)與論證32.1方案一32.2方案二32.3論證33、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算33.1 整流電路電路33.2 濾波電路電路43.3 穩(wěn)壓電路電路43.4 步進(jìn)升壓電路電路43.5 分壓翻轉(zhuǎn)電路電路53.6 CD4017介紹53.7工作過程介紹54、總原電路及元器件清單54.1總原理圖54.2 PCB制板圖64.3整體電路仿真圖以及仿真結(jié)果分析6

2、4.4元件清單65、安裝與調(diào)試65.1電路安裝65.2電路調(diào)試7 6、性能測(cè)試與分析77、結(jié)論與心得78、致謝7摘要:直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要采用多路輸出直流穩(wěn)壓構(gòu)成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在+4+20V可調(diào)和實(shí)現(xiàn)固定輸出電壓+-15,+-12v,+-5v。 關(guān)鍵詞：直流；開關(guān)穩(wěn)壓；變壓 1、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)多路輸出直流穩(wěn)

3、壓電源，可將220V/50HZ交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓輸出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一組可調(diào)正電壓2、方案設(shè)計(jì)與論證2.1方案一使用7805,7812，7905,7912等三端穩(wěn)壓芯片來對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，用317T作為可調(diào)電壓穩(wěn)壓芯片。該方案2.2方案二使用LM2576開關(guān)穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，用CD4017進(jìn)行切換各值電壓。2.3論證方案一簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但是電流無法達(dá)到要求，并且效率太低，對(duì)輸入電壓有較大浪費(fèi)。方案二該方案較復(fù)雜，但可以實(shí)現(xiàn)3A的電流輸出，并且開關(guān)電源的可以更節(jié)能。3、硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1整流電路 整流電路常采用二極管單

4、相全波整流電路，所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。 在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)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 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為3.2濾波電路 濾波電路選用一個(gè)100F 的電解電容和一個(gè)104F 的小容量瓷片并聯(lián)濾波，如下圖。理論上，在同一頻率下容量大的電容其容抗小，這樣一大一小電容相并聯(lián)后其容量小的電容C2 不起作用。但是，由于大容量的電容器存在感抗特性，等效為一個(gè)電容與一個(gè)電感串聯(lián)。在高頻情

5、況下的阻抗反而大于低頻時(shí)的阻抗，小電容的容量小，在制造時(shí)可以克服電感特性，幾乎不存在電感。在大電容C1 上并聯(lián)一個(gè)小電容C2 可以補(bǔ)償其在高頻下的不足。當(dāng)電路的工作頻率比較低時(shí)，小電容不工作（容抗大相當(dāng)于開路）。大電容的容量越大濾波效果越好。當(dāng)電路的工作頻率比較高時(shí)（輸入信號(hào)的高頻干擾成分），大電容由于感抗大而處于開路狀態(tài)。這時(shí)高頻干擾成分通過小電容流到地線，濾除各種高頻干擾成分。3.3穩(wěn)壓電路交流電經(jīng)電源變壓器隔離降壓再經(jīng)橋式整流濾波后,加到LM2576-ADJ輸入端1腳。穩(wěn)壓器控制端4腳接于電位器W和電阻R 組成的分壓電路上,改變W即可改變分壓比,就能調(diào)節(jié)其輸出電壓大小。Vo = UREF

6、(1 +W/R) ,其中UREF為穩(wěn)壓器取樣電路基準(zhǔn)電壓為1. 23V。C1 輸入端濾波電容, C2 、C3 輸出端濾波電容如下圖。3.4步進(jìn)升壓電路用十進(jìn)制/分頻器，按動(dòng)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)脈沖的輸入，當(dāng)電源接通后，CD4017的Q0置于高電平，此時(shí)，只有第一個(gè)三級(jí)管導(dǎo)通，第一個(gè)電阻就被介入電路，VOUT為5V同理遞增為9V、12V。3.5分壓翻轉(zhuǎn)電路對(duì)于大多數(shù)的OTL 功放類器件而言，其內(nèi)部一般都設(shè)置了對(duì)稱的偏置電路結(jié)構(gòu)，這就使其輸出端的直流電位近似為電源電壓的一半；根據(jù)上述原理，我們完全可以利用集成功放將單電源轉(zhuǎn)換成為大小相等的雙極性正、負(fù)電源3.6 CD4017芯片介紹CD4017 是5 位J

7、ohnson 計(jì)數(shù)器，具有10 個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無限制。INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無效。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson 計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO 信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。CD4017 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插(D)、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體(C

8、)4 種封裝形式。3.7工作過程介紹220V的交流電通過整流橋變成不穩(wěn)定的直流電，通過LM2576穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流電，通過三極管代替開關(guān)，當(dāng)CD4017連接到的三極管基極輸出高電平的時(shí)候該三極管導(dǎo)通改變分壓電阻的阻值改變步進(jìn)輸出的電壓4、總原電路及元器件清單（反轉(zhuǎn)電路已經(jīng)用圖3代替時(shí)間來不急用的萬用板）4.1原理圖4.2 PCB4.3原件清單芯片二極管三極管電容電感其他LM2576*1LED*39013*3104*2100uh*1自鎖開關(guān)*3741*11N5408*43300uf*1一般電阻*11開關(guān)*1CD4017*11N5822*11000uf*1103電位器*15、安裝與調(diào)試5.1電路安裝PCB板里的自鎖開關(guān)封裝使用錯(cuò)誤，對(duì)器件進(jìn)行了簡(jiǎn)單改造，負(fù)電源照成了串聯(lián)無法實(shí)現(xiàn)雙電源，于是用運(yùn)放進(jìn)行分壓輸出。電路調(diào)試6、性能測(cè)試與分析輸出可以在4V-22V間變化可調(diào)，不過定值切換無法達(dá)到預(yù)想的5V,12V只能進(jìn)行兩路輸出，并不是嚴(yán)格意義上的多路輸出7、結(jié)論與心得第一次經(jīng)行電路設(shè)計(jì)遇到問題很多，對(duì)元器件浪費(fèi)也很大，對(duì)器件分析制作不夠嚴(yán)謹(jǐn)錯(cuò)誤從從，最終雖然能解決一些問題，但是無法達(dá)到預(yù)期效果，繁雜而想與眾不同的設(shè)計(jì)讓整個(gè)電路顯得臃腫浮躁，并不能很好的直接表現(xiàn)出實(shí)用與價(jià)值，希望能在下次的設(shè)計(jì)中找準(zhǔn)