穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)作者：王浩、董玲麗、肖玉聰指導(dǎo)老師：溫老師摘要：本實(shí)驗(yàn)需要實(shí)現(xiàn)固定5V3.3V12V直流穩(wěn)壓電源。該方案由四部分組成，即變壓電路，整流電路，穩(wěn)壓電路和濾波四部分組成。變壓部分由一個(gè) 220V12V的變壓器組成，整流部分由整流橋來實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)壓部分由 LM79和 LM78系列來實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保 50V2200UF、25V1000UF、25470UF 的電容來實(shí)現(xiàn)。本電路簡單高效，失真小，輸出穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的和要求。關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源、lm7805、lm7812、lm7905、lm7905、lm2596、1085Dc voltage stabilizer designA

2、bstract: the experimental need to implement fixed 5 V, 3.3V, 12 V dc voltage stabilizer.The scheme consists of four parts, namely, variable pressure circuit rectifier circuit voltagecircuit, and filter four parts. Variable pressure part by a 220V12V of rectifier transformer,in part by the rectifier

3、bridge to realize, in part by the voltage LM79 and LM78 series toachieve on interior contains the flow, overheating protection circuit, which is safe, reliableand excellent performance, is not easy to damage, easy to use, etc. Filter circuit by 50 V 2200 UF, 25 V 1000 UF, 25 470 UF capacitance will

4、come true. This circuit is simpleand efficient, distortion is small, stable output, to reach the design objective andrequirements.Keywords: manostat,lm7805,lm7812,lm7905,lm7905,lm2596,1085一、直流穩(wěn)壓電源的工作原理和技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。四個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理如下：(1) 220V交流電壓變換成 U交流電壓，

5、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)整流濾波電路：整流電路將交流電壓 U變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓 12V或 3.3V或 5V。(3)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各濾波電容 C滿足 RL-C（35）T/2，或中 T為輸入交流信號(hào)周期，RL為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。(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)電壓器。電源的固有特性，如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；另一紋波電壓及溫度系數(shù)等。1、特性指標(biāo)（1）輸出電壓范圍電源內(nèi)

6、部的基準(zhǔn)電壓值決定。（2）最大輸入輸出電壓差之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。（3）最小輸入輸出電壓差間的電壓差值。（4）輸出負(fù)載電流范圍應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。2、質(zhì)量指標(biāo)（1）電壓調(diào)整率 SV數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓 VI 變化時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓 VO穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對(duì)變化的百分比表示。（2）電流調(diào)整率 SI定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電流）常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。（3）紋波抑制比 SR數(shù)表示，或直接用兩者的比值表示

7、。（4）溫度穩(wěn)定性 K集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度 Ti最大變化范圍內(nèi)（TminTiTmax 直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化的百分比值。3、極限指標(biāo)（1）最大輸入電壓是保證直流穩(wěn)壓電源安全工作的最大輸入電壓。（2）最大輸出電流是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。二、方案設(shè)計(jì)與論證1.總體設(shè)計(jì)思路絡(luò)，然后經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)最后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)。調(diào)以及沒有保護(hù)電路等一下列問題。我們采用某些芯片，可以解決以上的問題。定式三端集成穩(wěn)壓電路 7805 和 7905 設(shè)計(jì)制作連續(xù)可調(diào)的雙極型直流穩(wěn)壓電源。（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

8、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（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，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?，F(xiàn)；故我們選擇方案二。2、整流濾波電路及器件選擇整流濾波電路通常有電容、電感和 RC 等濾波電路。感越大，濾波效果越好。它一般用于負(fù)載電流大、對(duì)濾波要求不高的場臺(tái)。RC 濾波電路是電阻和電容連接使用的濾波電路，由于電阻會(huì)降低一部分直流電壓，直流輸出電壓會(huì)減小，因此只適用于小電流電路

9、。升高，濾波效果好，適于各種整流電路。小容量無極性電容并聯(lián)使用效果較好：小容量電容可濾掉脈動(dòng)直流中的高次諧容器的容量和耐壓值要求不是太高，一般根據(jù)輸出電流大小估算電容器的容量，太小則會(huì)導(dǎo)致電壓脈動(dòng)大、不穩(wěn)定。3、穩(wěn)壓電路及器件選擇穩(wěn)壓電路有分立元件穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路 2流電路時(shí)要適當(dāng)加一些保護(hù)元件，如在 IO端接二極管可防止輸入端短路，在輸入端和地之間接一小電容，可限制輸入電壓幅值等。穩(wěn)壓三極管選擇：主要特點(diǎn)：以 LM7805為例，集成穩(wěn)壓三極管輸出電流可達(dá) 1A,輸出電壓 5V,過熱保護(hù)，過流保護(hù)，輸出晶體管 SOL保護(hù)。VI輸入電壓(VO=518V) 35VR JC熱阻（結(jié)到殼） 5/

10、WR JA熱阻（結(jié)到空氣） 65/WTOPR工作結(jié)溫范圍 0125TSTG貯存溫度范圍表 1-65150LM7805的主要參數(shù)表偏差0.692 17.318.7V(T(j)0.748V =25)360mV 360mV 0125 8MA 12W 1ALM7905集成穩(wěn)壓三極管輸出電壓-5V.表 2 LM7905的主要參數(shù)表工作溫 靜態(tài)電 耗散功 最大輸出電流0.692 -17.3-18.7V(T(j)=25)0.748V360mV360mV01258MA12W1ALM7812 主要參數(shù)：LM7812為三端固定正 12V 輸入的集成穩(wěn)壓器，LM7812 輸出直流電壓 ，輸出電流 ，電壓調(diào)整率 10

11、mV/V，輸出電阻 0.15，LM7812輸入電壓 UI的范圍 1517V 。因?yàn)橐话?UI要比 U0大 3，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。4. 變壓器的選擇：變壓器容量計(jì)算公式變壓器的功率是決定于負(fù)載的,既:P=UI +U I +.+U I (VA)，P=P/ (VA)2式中:2I 2I2II 2II2n 2In12P變壓器次級(jí)功率計(jì)算值2P變壓器的初級(jí)功率計(jì)算值1U 和 U .變壓器次級(jí)各繞組電壓(V),其值由負(fù)載決定.2I2III 和 I .變壓器次級(jí)各繞組電流(A),其值由負(fù)載決定.2I2II 為效率變壓器容量 1KVA以下的變壓器容量小,效率較低,變壓器容量在 100VA以下的,

12、選小值;變壓器容量在 100VA到 1000VA者選大值。輸出電壓為 3.312V，最大電流可達(dá) 750mA，因此變壓器的功率必須為 4W以上，輸出電壓為一個(gè) 12V的變壓器。5.電容的選擇：干擾頻率越高大體的原則：（1）大電容,負(fù)載越重，吸收電流的能力越強(qiáng)，這個(gè)大電容的容量就要越大；（2）小電容，憑經(jīng)驗(yàn)，一般 104即可。表 3 電容參數(shù)2A左右 1A左右 051A 010.5A 50100MA4000 2000 1000 500 200500電容容量200三、硬件設(shè)計(jì)輸入電容 C1C2C4C6 C8、C9、C10、C12 用于消振，緩沖沖擊性負(fù)載，保證電路工作穩(wěn)定。如下圖所示，220V（幅

13、值 311V）50Hz 市電經(jīng)變壓器 220:50 輸出兩組獨(dú)立的 50V 交流， LM7812C 與 LM7905C 作用得到12V 的直流輸出。同理得到5V 的直流輸出。LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 、， 可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。 4 個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。特點(diǎn) 、12V 的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出 可調(diào)輸出電壓范圍 輸出線性好且負(fù)載可調(diào)節(jié) 輸出電流可高達(dá) 3A 輸入電壓可高達(dá) 40V 采用 150KHz 的內(nèi)部振蕩頻率，屬于第二代開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，

14、功耗小、效率高 低功耗待機(jī)模式，IQ 的典型值為 80A TTL 斷電能力 具有過熱保護(hù)和限流保護(hù)功能 外圍電路簡單，僅需 4 個(gè)外接元件， 且使用容易購買的標(biāo)準(zhǔn)電感型電路 4 個(gè)步驟。1制作整流部分要檢查整流二極管是否接反向了，否則會(huì)導(dǎo)致在測試時(shí)發(fā)光二極管不發(fā)光。2測試電路時(shí)，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。3按照原理圖焊接時(shí)必須要保證可靠接地。4焊接時(shí)要對(duì)各個(gè)功能模塊電路進(jìn)行單個(gè)測試，需要時(shí)可設(shè)計(jì)一些臨時(shí)電路用于調(diào)試。接無誤后即可正常工作。 Ui（2）用毫伏表可測量輸出直流電壓中的交流紋波電壓大小，并用示波器觀察、記錄其波形。2.測試儀器所使用的測試儀器設(shè)備如表 1 所示

15、。表 1 測試儀器設(shè)備型號(hào)、規(guī)格12數(shù)字萬用表示波器111T交流毫伏表33. 測試結(jié)果及分析1測試并記錄電路中各環(huán)節(jié)的輸出波形。2測量穩(wěn)壓電源輸出電壓的調(diào)整范圍及最大輸出電流。我們用數(shù)字萬用表測量出它在電路中的測量值，并記錄下來。測量數(shù)據(jù)如下：實(shí)際值3.3V3.2V測量值4.8V11.7V致的。本設(shè)計(jì)完成了題目基本部分和發(fā)揮部分的所有要求，硬件電路簡單、高效，各項(xiàng)功能均很好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中，穩(wěn)壓電路是本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一。1 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì)全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品精選北京：北京理工大學(xué)出版社，20032謝自美電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試武漢：華中科技大學(xué)出版社，20063童詩白.模擬電路技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2000.附錄 1元件清單型號(hào)、規(guī)格104數(shù)量6 個(gè)2 個(gè)2 個(gè)2 個(gè)1 個(gè)2 個(gè)1 個(gè)1 個(gè)1 個(gè)2 個(gè)LM7812LM7805LM7905附錄 2硬件電路 PCB 板圖附錄 3實(shí)物圖電氣特性 (MC7905/LM7905)(VI = IO = 500mA, 0 TJ +125, CI =2.2F, CO =1F, unless otherwisespecified.)條件Unit大.TJ=+25IO = 5mA to 1A, PO 15W VI= -7V to -20VVI