(完整word版)直流稳压电源输出版本

1、课程设计名称： 电子技术课程设计题目： 直流稳压电源旳设计学 期：2015-2016 学年第. 2.学期专业：.智.能电网信息工程班级：.电网14-1.班.姓名：.郐育学号： .1405080104指导教师：马耀明郐育直流稳压电源的设计辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表评定指标标准评定合格不合格单元电路及合理性评整体设计方案正确性创新性疋是否进行仿真或实践标仿真或实践技术指标或性能符合设计要求准有完成结果格式正确设计报告内容充实语言流畅标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小 项或三小项合格，视为总成绩合格。总成绩郐育直流稳压电源的设计日期年月日辽宁工程技术大学电子技术课程设计课程设计任务书

2、一、设计题目直流稳压电源的设计二、设计任务设计一直流稳压电源，满足：(1)当输入电压在 220V220V 10%10%寸，输出电压为土 5V,5V, 土 12V,12V, 土 15V15V 和从 0V0V 到 15V15V 可调，输出电流大于 1A1A;(2)输出纹波电压小于 5MV5MV 稳压系数小于 5*105*10-3-3，输出内阻小于 0.10.1Q三、设计计划电子技术课程设计共 1 1 周。第 1 1 天：选材，查资料；第 2 2 天：方案分析比较，确定设计方案：第 3 3 天：电路原理设计；第四天：电路仿真，修改设计；第 5 5 天：编写整理设计说明书。四、设计要求1 1 画出整体

3、电路图。2 2对所设计的电路进行仿真，使之达到设计任务要求。3.3. 分析实验结果，写出设计书。时间：20162016 年 0606 月 2929 日指导老师：马耀明郐育直流稳压电源的设计关键词：单相桥式整流电路；滤波电路； 稳压电路;摘要当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利， 但是任何电子设备都有一 个共同的电路一一电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设 备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳 定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。能提供这

4、种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。 直流稳压电源在电源技术中占有 十分重要的地位。直流稳压电源一般由电源变压器， 整流滤波电路及稳压电路所组成。 变压 器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变成稳定的直流电压输出。在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。我们接触的直流电源为单向小功率电源， 它将频率为 50Hz50Hz、有效值为 220V220V 的单相交流电压转换为负值稳定、输出电流 为几十安以下的直流电压。单相交流电经过电源变压器、 整流电路、滤波电路和 稳压电路转换成稳定的直流电压。变压器副边电压通过整流电路

5、从交流电压转换 为直流电压，使正弦波电压转换为单一方向的脉动电压；为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑；交流电压通过整流、滤波后虽然变 为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时， 通过稳压电 路的功能使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。本设计要求当输入电压在 220V220V 10%10%时候输出电压为土 5V,5V, 土 12V,12V, 土 15V15V 和从 0 0V V到 15V15V 可调，输出电流大于 1A1A。通过以上步骤设计出电路并进行仿真。辽宁工程技术大学电子技术课程设计辽宁工程技术大学电子技

6、术课程设计- 1 -1 课题分析及总体设计方案的确定本设计所要求的直流电压源为单相小功率电源，它可以将频率为50Hz50Hz、有效值为 220V220V 的单相交流电压转化为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电 压。直流稳压电源一般是由变压器， 整流滤波电路及稳压电路所组成。 变压器把 市电变为所需要的低压交流电。 整流器把交流电变为直流电。 经滤波后， 稳压器 再将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出，即可大体分四部分完成要求。（1 1）电源变压器直流电源的输入为 220V220V 的电网电压，由于所需直流电压的数值和电网电压 的有效值有很大的差别， 因此需要通过电源变压器降压后， 再对

7、交流电压进行处 理。（2 2）整流电路变压器副边电压通过整流电路从交流电压转化为直流电压， 即将正弦波电压 转化为单一方向的脉动电压，可以通过半波整流电路和全波整流电路实现此功 能。但是它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。（3 3）滤波电路为了减小电压的脉动， 需通过低通滤波电路滤波， 使输出电压平滑。 理想情 况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。但是，由 于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必会影响其滤波效果。（4 4）稳压电路交流电压通过整流、 滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压， 但是当电网 电压波动或负载变化时， 其平均值也将随之变化。 稳

8、压电路的功能是使输出的直 流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定 性。郐育直流稳压电源的设计11-2 -輸入由压輸入由压Ui正向输出电压正向输出电压+Uo+UoI反向输出电压反向输出电压-Uo-Uo-UL-Va图 2.1.1 带中间抽头的变压器图 2.1.2普通变压器2 各单元电路的分析与设计2.1 电源变压器的选定因为设计中要求可以输出正、负稳定电压，则对于每一种需要固定输出的电 压和可调电压，都必须由输出电压极性相反的两片集成稳压器实现。而两芯片输入端需要分别加上极性相反的电压，所以在选择变压器时，有两种方案：方案一：选用两个变压器，然后把一个变压器的负极和另

9、一个变压器的正极 连接起来作为参考地（即电势为 0 0）。如图 2.1.12.1.1 所示。方案二：选用一个带中间抽头的变压器，从中间抽头引出一条线作为参考地。 如图2.1.22.1.2 所示。方案比较：由于变压器的体积比较大，所以在电路中应尽量避免使用太多变 压器，另外带中间抽头的变压器也非常常见，经分析选用方案二。+TF?辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 3 -2.2 整流电路的选定方案一：单相半波整流电路1 1）工作原理单相半波整流电路是最简单的整流电路， 设变压器的副边电压有效值为 U2，则其瞬时值 U2.2si n t。在 u2的正半周，二极管外加正向电压，因而处于导通状态，电流由

10、 A A 经负载电阻流到 B B 点，在 U2的负半周，二极管外加反向电压, 故处于截止状态，Uo0。负载电阻 RL的电压和电流都具有单一方向脉动的特性。尺尺a 方案二：单相桥式整理流电路压 U U2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。 单相桥式整流电路的电 路组成如下图所示:-220 V50 Hz图 2.2.1单相半波整流电路2 2）主要参数.2U2U0(AV)0.45U2(2.2.1(2.2.1)1O(AV)UO(AV)RL0.45U2RL(2.2.2(2.2.2)S UO1MUo(av)-LA 1.57 2U2/2(2.2.3(2.2.3)1 1）工作原理单相桥式整流电路由四只

11、二极管组成,其构成原则就是保证在变压器副边电郐育直流稳压电源的设计-4 -主要参数方案比较：单相桥式整流电路与半波整流电路相比， 在相同的变压器副边电 压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此本设计采用方案二-单相桥式整流电路。2.3 滤波电路方案一：电容滤波电路由于电容在电路中也有储能的作用， 并联的电容器在电源供给的电压升高时， 能 把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比 较平滑，也就是电容具有平波的作用。电容滤波电路简单，负载直流电压比较高， 纹波也较小，适用于负-220 V5IJ H72 2U20.9U2

12、UO(AV)0.9U0.9U2O(AV)RLRL(2.2.42.2.4)(225)(225)(2.2.6(2.2.6)图 222 单相桥式整流电路图 2.2.3单相桥式整流电路习惯画法U0(AV)UO1MUo(av)3 30-67辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 5 -载电压较高，负载变动不大的场合，也减轻了电路设计和郐育直流稳压电源的设计-6 -实际焊接的工作。可以通过改变 RCRC 的大小改变电容的充放电时间，从而得到较为平滑的输出电压曲线。图 2.3.12.3.1 为电容滤波电路，图 2.3.22.3.2 为 RLC 不同时 u uo的 波形。图 2.3.1电容滤波电路方案二：电感滤波

13、电路由于电感在电路中有储能的作用， 在电路中可以串联电感， 当电源供给的电 流增加时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电 流比较平滑，即电感有平波的作用。在电感滤波电路中，整流管的导电角较大， 峰值电流很小，输出特性比较平坦，但是由于铁心的存在，笨重、体积大，容易 引起电磁干扰。一般用只用在低电压、大电流场合。图 2.3.32.3.3 为电感滤波器的基 本电路。辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 7 -基于以上分析，选用方案一。2.4 稳压电路方案一：稳压管稳压电路1 1）电路组成该电路由稳压二极管DZ和限流电阻R R所组成的稳压电路使一种最简单的直 流稳压源。其输入

14、电压UI是整流滤波后的电压，输出电压 U U。就是稳压二极管的图 2.4.1 稳压二极管组成的稳压电路2 2）稳压原理在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过 限流电阻R R 上的电压或电流进行补偿，来达到稳压的目的。稳压管稳压电路的优点是电路简单， 所用元件数量少；但是，因为受稳压管 自身参数的限制，其输出电流较小，输出电压不可调节，因此只适用于负载电流 较小，负载电压不变的场合。方案二：三端集成稳压器的组成的稳压电路郐育直流稳压电源的设计-8 -调整管接在输入端与输出端之间，当电网电压或负载电流波动时，调整自身 的集一射压降使输出电压基本保持不变。 放大短路将基准

15、电压与从输出端得到的 采样电压进行比较，然后再放大并送到调整管的基极。 放大倍数越大，则稳定性 能越好。由于三端集成稳压器是串联型直流稳压电路的一种， 而串联型直流稳压 电路的输出电压与基准电压成正比，因此，基准电压的稳定性将直接影响稳压电 路的输出电压的稳定性。采样电路由两个分压电阻组成，它将输出电压变化量的 一部分送到放大电路的输入端。启动电路的作用是在刚接通电流输入电压的时， 使调整管、放大电路和基准电源等建立起各自的工作电流， 而当稳压电路正常工作时启动电路被短开，一面影响稳压电路的性能。保护电路主要起到限流保护、 过热保护和过压保护。输入端输入端_ 输出端输出端- - - 调整管调整

16、管 -图 242三端集成稳压器的组成综合考虑选用方案二作为稳压电路。3 各元器件参数计算及选择3.1 电源变压器的选择变压器副边输出电压：U2Uimin1.132/1.1v29.08v变压器副边输出电流：121o max1. .5A A故取 1 12=2A=2A。启动电路基准电源放大电路放大电路保护电保护电弄祥电路辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 9 -变压器副边输出功率：P212U260w变压器的效率为n=0.7=0.7，则原边输入功率：R P285.6w由上分析,副边输出电压可取 40V,40V,输出电流为 2A,2A,为留有余地，一般选功 率为 100100W W的变压器。3.2 集成

17、稳压器电路形式的选择78007800, 79007900 系列集成稳压器由于输出电压决定于集成稳压器为使电路正常 工作，要求输入电压 U1U1 比输出电压 UoUo 至少大（2.52.53 3）V V。输入端电容用以抵消 输入端较长接线的电感效应，以防止自激振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰。 一般取 0.10.11 1 卩 F F。输出端电容用以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声， 同时也具有消振作用。同时会在输入、输出端的电容之间接保护二极管，用来防 止在输入端短路时输出电容所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件。降压整流滤波部分所输出的正向电压，通过集成稳压管 LM7805LM7805 L

18、M7812LM7812 LM7815LM7815 和LM317LM317 可分别输出+5V+5V +12V+12V +15V+15V 和 0 015V15V 可调电压。而由降压整 流滤波部分所输出的负向电压，通过集成稳压 LM7905LM7905、LM7912LM7912、LM7915LM7915 输出 的负向电压-5V-5V、-12V-12V、-15V-15V 稳定电压。3.3 整流二极管及滤波电容的选择整流二极管选 1N4001,1N4001,其极限参数为 URM50V，而、2U256.26V，因为UOU U3S/，而 UO24V， Ui40V， UOPP5mV , , Sv2 10，所以

19、UiUi共切，滤波电容为 C C 唱 笼476 F，电容 C C 的耐压应郐育直流稳压电源的设计-10 -所以我们选用 476 F 的电容大于56.26V辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 11 -4 整体电路图工 3N259V222QVrk50 HzU1Vin VoHLrtADJR41200图 4.1直流稳压电源电路图o o D D/UW111*gnf %*：1DkOADJU2LMM7AIIW1 Vcl郐育直流稳压电源的设计-12 -5 系统测试为了确定系统与题目要求的符合程度，我们对系统中的关键部分用进行了测 试。5.1测试仪器测试使用的仪器设备如下所示:（1 1）YB4365YB4365

20、 双跟踪示波器（2 2）数字万用表5.2测试指标1 1）纹波电压纹波电压是指叠加在输出电压 U U0上的交流分量。用示波器观测其峰- -峰值， U U0PP一般为毫伏量级。也可以用交流电压表测量其有效值，但因U Ub不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。2 2）稳压系数稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起 输出电压的相对变化，即SuSuU U /U/U。U Ui/U/Ui(5.2.1(5.2.1)辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 13 -3 3）输出电阻输出电阻：放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压量 与输出电流变化量之比的绝对

21、值，即U U 0|0|1 0I5.3电路仿真1 1 ）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出 +5V+5V 稳定电压2 2）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出 +12+12 V V 稳定电压r r。U1I M317AHln Z万用郐育直流稳压电源的设计-14 -3 3）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出 +15+15 V V 的稳定电压辽宁工程技术大学电子技术课程设计- 15 -同时输出土 5V5VDiC1： 40吓C7：47cnPr220 %VM t liHidj*XMMXMML2L2111 IM7B12KCiTirrUi!LMT91KT一1 1two0j%oiMF-U2LMT912

22、CT-.u HireKMM11IB4B4?AVILwrauKc5 002 V4?oa-iii1UDU * Kiw谄吧郐育直流稳压电源的设计-16 -通过仿真软件的模拟证明：(1) 当输入电压在 220V220V 10%10%寸，输出电压为土 5V,5V, 12V,12V, 15V15V 和从 0V0V 到 15V15V 可调，输出电流大于 1A1A。(2) 输出纹波电压小于 5mv,5mv,稳压系数小于 5 5X10-310-3，输出内阻小于 0.10.1 欧。6 课程设计心得体会通过将近一周的课程设计， 使我基本掌握了直流稳压电源的基本组成部分： 电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。同时我学会了使用 multisimmultis