5V12V直流穩(wěn)壓電源模擬電子課程設(shè)計(jì)

1、5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)姓名：周文凱專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：10級(jí)1班學(xué)號(hào)：201001050934指導(dǎo)教師：王桂海信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系2012年6月28日摘要直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或溫度、負(fù)載改變時(shí)，能保持輸出直流電壓基本不變的電源。其電源電路包括電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中要用的元件有變壓器、穩(wěn)壓器、整流二極管、電解電容等。實(shí)測結(jié)果表明，該裝置實(shí)現(xiàn)了題目要求的全部功能，實(shí)現(xiàn)了題目的基本要求。關(guān)鍵詞：直流、整流、穩(wěn)壓、濾波、電源目錄第一章引言,，3第二章任務(wù)與要求，,，11 .電源變壓，,，12 .整流器,，13 .濾波電路,，24 .穩(wěn)壓

2、電路,21 .電路的選擇，,，22 .穩(wěn)壓器介紹,2第三章電路設(shè)計(jì)方案,31.5V部分,，41 .參數(shù)計(jì)算,，42. 電路元器件選擇,52.12V部分,51 .參數(shù)計(jì)算,52 .電路元器件選擇,6第四章設(shè)計(jì)原理分析,61.5V12V輸出分析，,，72.輸出示波分析,7第五章電路仿真，,，81 .波動(dòng)電壓測試,82 .輸出電流測試,8第六章實(shí)驗(yàn)總結(jié)，,，99,IIJ/V,附錄10,引言隨著隨身電子產(chǎn)品的日益增多，市面上的直流穩(wěn)壓電源也是千變?nèi)f化，內(nèi)部構(gòu)造原理也是不盡相同。直流直流穩(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)?/p>

3、直流電，濾波后再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓過程將220V的交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)5V、12V的輸出。由于電網(wǎng)的不穩(wěn)定，存在這一定的波動(dòng)，對(duì)穩(wěn)壓有相對(duì)較高的要求。任務(wù)極其要求基本要求：輸出電壓及最大輸出電流1 檔Uo=±12V10amX=1000mAoaiix2 檔Uo=5V10amx=2000mAoamx電路設(shè)計(jì)方案直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖1如下:1、電源變壓器變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電

4、壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈，變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理。此實(shí)驗(yàn)中其作用是把220V電網(wǎng)電壓降至所需電壓。2、整流電路設(shè)計(jì)中采用橋式整流電路，橋式整流電路因電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)都向負(fù)載提供電流，變壓器得到了充分利用，效率較高，同時(shí)它也具有輸出電壓相對(duì)較大、紋波電壓相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)，故采用其作為整流部分電路。橋式整流電路及工作示意圖2如下：fR2橋式整流電路3、濾波電路為了進(jìn)一步減小紋波電壓，使輸出電壓的波形變得比較平緩，本次設(shè)計(jì)采用電容濾波電路，將脈動(dòng)直流電中的脈動(dòng)交流成分盡量濾除掉，而只留下直

5、流成分，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，其電路結(jié)構(gòu)圖3如下圖所示：4、穩(wěn)壓電路1、電路的選擇穩(wěn)壓電路是利用能夠自動(dòng)調(diào)整輸出電壓變化的電路來使輸出的電壓不隨電網(wǎng)電壓、溫度或負(fù)載的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。一般有并聯(lián)型、串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。其作用是當(dāng)交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，在穩(wěn)壓性能要求較高的場合，可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準(zhǔn)電壓、取樣電路、放大電路和調(diào)整管部分）。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電路已非常普遍。集成穩(wěn)壓電路與分立元件組成的穩(wěn)壓電路相比，具有外接電路簡單，使用方便、體積小、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)

6、。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。2、穩(wěn)壓器介紹三端固定集成穩(wěn)壓器包含78XX和79XX兩大系列。78XX系列式三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器，79XX系列式三端固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。78XX系列和79XX系列其型號(hào)后的XX代表輸出電壓值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其額定電流以78或79后面的字母區(qū)分，其中L為0.1A,M為0.5A,無字母為1.5A。1、X78xx封裝圖4X78XX封裝2、典型應(yīng)用圖5X78XX典型電路3、典型特性曲線圖6X78XX典型特性曲線V-1(¥o-310=學(xué)itAAp一-<15

7、00575SM5255”坪基R1端與第點(diǎn)溫限的關(guān)系曲線圖R02。8Mt&ff125牯在溫度(r第三章設(shè)計(jì)原理分析1、5V部分圖7.5V部分1.參數(shù)計(jì)算:<1>.電壓的計(jì)算Ui=AU+Uo,AU為三端穩(wěn)壓器壓差，U>3V,Ui=(3+Uo)X1.1X1.1=(3+5)X1.21=9.68V,U2=Ui/1.2=8.06V,故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2<1.1=12.53V,C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值16V即可<2>,電流的計(jì)算Ii=Io,Ido=0.5Ii=0.5Io,Id=2.5Ido,I2=1.41Id,因?yàn)镮o<2A,貝U

8、Ido=0.5A,Id=1.25A,I2=1.767A2.電路元器件選擇：<1>.變壓器I2=1.41Id=1.767A,P2=U2XI2=17.08W,取q=0.8,則P1=P2/q=21.354W,所以選擇容量為25叱右的變壓器<2>.濾波電容T=RlXC=0.5X(35)T',C=0.03/Rl0.05/RlRl=Ui/Ii>32.23/0.3=107.45?,C=0.03/107.45=279仙F,取300F.<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1pF.<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.<5>.輸出濾波電容參考輸

9、出電流，取C4=100nF.2、12V®分%0IETfp37r|_10ciNLr12廿-12V圖8.12V部分1 .參數(shù)計(jì)算：<1>.電壓的計(jì)算Ui=AU+Uo,AU為三端穩(wěn)壓器壓差，U>3V,Ui=(3+Uo)X1.1X1.1=(3+12)X1.21=18.15V,U2=Ui/1.2=15.13V,故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2<1.1=23.29V,C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值25V即可<2>,電流的計(jì)算Ii=Io,Ido=0.5Ii=0.5Io,Id=2.5Ido,I2=1.41Id,因?yàn)镮o<1A,貝UIdo=0.25A

10、,Id=0.625A,I2=0.88A2 .電路元器件選擇：<1>.變壓器I2=1.41Id=0.88A,P2=U2XI2=10.6W,取q=0.8,則P1=P2/q=13.25W,所以選擇容量為15吹右的變壓器<2>濾波電容T=RlXC=0.5X(3-5)T',C=0.03/Rl0.05/RlRl=Ui/Ii>18.15/0.3=60.5?,C=0.03/60.5=496pF,取500pF.<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1pF.<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.<5>.輸出濾波電容參考輸出電流，取C4=100nF

11、.第四章設(shè)計(jì)原理分析1、5V.12V輸出分析1 .電路圖TRIGR1決XBPS決并qClC3-圖9.5V、12V分析由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V,符合設(shè)計(jì)要求2 .輸出示波分析jilcCsciIujljpr-*nn-=一一I-JiifAble0*4ShaCjwimon圖10.輸出電壓測試由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V,符合設(shè)計(jì)要求第五章電路仿真1 .波動(dòng)電壓測試由于電網(wǎng)電壓存在一定的波動(dòng)性，分別取1 .電壓為200V時(shí)測試為：200V、240V進(jìn)行測試圖11.200V輸入電壓測試2、電壓為200V時(shí)測試為:1R1Tgx京teF圖12.240V輸入電壓測試由

12、測試結(jié)果可知，輸入電壓在200V-240V變化時(shí)，輸出電壓保持在5.01V、12.00V,符合設(shè)計(jì)要求。2、輸出電流測試T附圖13.輸出電流測試第六章實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過此次課程設(shè)計(jì)，更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手操作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。在課程設(shè)計(jì)過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我