正负5v固定输出的三端稳压电路

1、NanHua University南华大学电气工程学院电子技术课程设计任务书设计题目：± 5V固定输出的稳压器专业：本09通信02班学生姓名:肖立传学号20094400218起迄日期：2012年1月3日2012 年 1 月 13日指导教师：黄智伟宁志刚教研室主任:王彦目录1. 电子技术课程设计任务书 22. 系统设计2.1设计目的 52.2电路设计 6221设计整流、滤波电路 63. 单元电路设计与分析3.1设计电路图73.2单元电路分析83.3 PCB的绘制104. 元件清单113.1系统测试 115. 结论 116 心得体会 127. 参考文献 13电子技术课程设计任务书1. 课

2、程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） ：一、课程设计内容题目：土 5V固定输出的稳压器 要求：输入电压为 AC 220V,输出电压为 DC ± 5V输出电流500mA。注：可以采用LM7805，LM7905等集成电路芯片制作。二、课程设计要求1. 综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电 子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。2. 一人一题，所设计的电路必须制作成功，并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己 独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。3. 课程设计设计说

3、明书（报告）应包括有： 电路工作原理分析 电路元器件参数设计计算 电路调试说明 电原理图和PCB图（必须自己画） 元器件装配图（必须自己画） 元器件清单 自己的收获和体会 要求字数不得少于 3500字 要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel等软件绘制电原理图（SCH）、元器件布局图和印制电路板（PCB4. 所有的文档和表格必须采用Word形式。5. 同类型的设计题可以组成一个设计组，组员之间可以开展研究与讨论。雷同者均计0分。6. 阅读有关芯片英文参考资料，理解资料内容。7. 英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图（不包括电原理图和PCB图）可以直接采用（pdf文档中的图可放

4、大 300倍后裁剪到 Word文档中），图中的英文可以采用英文（中文）方式 翻译在图下。8. 英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。9. 设计资料中的有关的公式可以直接采用。10. 课程设计结束，需要交制作的作品、文字稿和电子稿，采用Word文档形式。11. 成绩评定： 按ABCDE分档，其中：优秀为 A,良好为B,中等为C,及格为D,不及格为 E 课程设计设计说明书占 60%,实物制作占40%。2. 对课程设计成果的要求包括图表(或实物)等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书，语言流畅简洁，文字不得少于3500字。要求图纸布局合理，符

5、合工程要求，使用Protel软件绘出原理图(SCH和印制电路板(PCB), 器件的选择要有计算依据。3. 主要参考文献:(1)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛技能训练M.北京:北京航空航天大学出版社,(2)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训M.北京:北京航空航天大学出版社,(3)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计M.北京:北京航空航天大学出版社,(4)黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计M.北京:北京航空航天大学出版社,2007200720062006(5) 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作M.北京：北京航空航天大学出版社,2011(6) 黄智伟等基于NI multisi

6、m 的电子电路计算机仿真设计与分析M.北京：电子工业出版社,2007(7) 黄智伟.印制电路板(PCB设计技术与实践M.北京：电子工业出版社，2009(8) 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社，2002(9) 吴运昌.模拟集成电路原理与应用M.广州：华南理工大学出版社，2001年(10) 谭博学等.集成电路原理及应用M.北京：电子工业出版社，2003(11) 魏立军.CMOS 4000系列60种常用集成电路的应用M.北京：人民邮电出版社， 1993(12) 杨宝清.实用电路手册M.北京：机械工业出版社.2002(13) 陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例M.人民邮电

7、出版社1996(14) 肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路M.人民邮电出版社.20034. 课程设计工作进度计划:序号起迄日期1.2012.1.32012.1.42012.1.52012.1.62012.1.62012.1.72012.1.82012.1.92012.1.102012.1.11工作内容资料查找和阅读电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真材料购买，电路设计和 PCB设计PCB制作，电路元器件安装作品调试课程设计设计说明书写作2012.1.122012.1.13主指导教师 黄智伟 宁志刚 日期:2011 年11月21日摘要 ：随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。集成稳

8、压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍。常见的集成稳压器以三端稳压器居多，三端稳压器有两种，一种固定输出三端稳压器， 另一种可调输出三端稳压器。 固定输出又有正负之分， 78xx 系列表示固定输 出正电压，如 7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824 等， 79xx 系列也与之对应， 只是输出负电压。在这里采用正负 5v 固定输出的三端稳压电路制作正负固定输出稳压 电源。该电路把 220v 交流电压通过 12v 变压器变压，再经过整流、滤波后分别通过 LM7805 LM7905两个稳压器芯片稳压输出正负5v的

9、电压。Abstract: With the development of semiconductor techniques, regulators have also made an integrated circuit device. Integrated voltage regulator is small, an external circuit simple, easy to use, reliable and versatility, etc., so the application of a variety of electronic devices is widespread.

10、Commonintegrated three-terminal regulator to regulator majority, three-terminal regulator, there are two, a fixed output three-terminal regulator, and the other output of three-terminal adjustable regulator. Fixed output again be divided into positive and negative, 78xx series, said fixed output pos

11、itive voltage, such as 7805,7806,7809,7812,7815,7818,7824 etc., 79xx series are also corresponding, but the output negative voltage. Here using a fixed output of plus or minus 5v regulator circuit production of plus or minus three-terminal fixed output power supply. The circuit to AC voltage through

12、 the 12v transformer 220v transformer, then rectified, filtered separately through the LM7805, LM7905voltage regulator ICs with two positive and negative 5v regulated output voltage.关键词： 固定输出三端稳压器 7805 、 7905 整流滤波Key words: Fixed output three-terminal regulator 7805、 7905 Rectifier filter2. 系统方案设计2.

13、1设计目的设计并制作正负5v固定输出三端稳压电路2.2电路设计设计整流、滤波电路首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如下图所示。 理论上来说，整流电路中的电容越大越好，可以减小电路中的脉动。但并不是电 容越大电流就越大，要是需要大电流的话，可以在稳压电路的基础上加扩流电路电路的输出电压 U应满足下式：UUOmax+ (U-Uo) min+ U式中，Umax为稳压电源输出最大值；(U-Uo) min为集成稳压器输入输出最小 电压差；Urp为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U、(U-Uo) min之和的确良10% ; U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取( U-U。)min

14、、URip之和的10%。对于集成三端稳压器，当(U-U。)min=210V时，具有较好的稳压特性。故 滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压 器次级电压U2oU2=U/1.1 1.2 (20V)在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：I 2=(1.5 2)I I" (1.5 2)I o=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳=0.8,则变 压器的容量为P=U 212/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W)选择容量为20W的变压器。因为流过桥式电路中每只整流三

15、极管的电流为ID=1 / 21 maR/21 Oma=1/2 X 0.5 = 0.25(A)每只整流二极管承受的最大反向电压为Urm = . 2U max = . 2 20 (1 10%) : 31(V)选用三极管IN4001，其参数为：Id=1A, "=100V。可见能满足要求。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确25 倍。对于桥式整流电路，滤波电容 C的充电周期等于交流周期的一半，即R_C>( 2 5) T/2=2 5/2f,由于 3 = 2 n f,故 3 RC(2 5) n ,取 3 RLC= 3 n 贝UC=3 冗 / 3 R_其中R=U/I

16、 i，所以滤波电容容量为 C= 3n I i/2 n fUi = (3 nX 0.5)/ 2 nX350X22= 0.681 X 10(卩 F)取c=1000y F。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UCma=1.1 X 2lbma=1.1 X . 2 X 20" 31.1(V)综合考虑波电容可选择C=22D F,50V的电解电容。另外为了滤除高频干扰 和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个 0.010.1 yF的高频瓷片 电容。3单元电路设计与仿真3.1设计电路图(如下)基本原理：先用9v的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低5v输出的

17、稳压频的滤波电路，最后是通过 7805和7905两片稳压器芯片稳压，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的滤波，最后得到正负电源。GNDIN4<Kr11DSK-=£3VWriFJ 口的±C51正负5v固定输出三端稳压电路3.2单元电路的分析（1）电源电路本电路要求输出正负 5v直流电压，为了保证电路能够正常工作，虽然需要保证输入电压应大于输出电压 2.5v，但输入端电压与输出端电压的压差不要太大，压差过大会使损耗在 稳压器上的功耗增大，过大的稳压器损耗可能会损坏集成稳压器，使用时要保证稳压器消耗的功率不超过额定值，塑料封装（TO-220）最大

18、功耗为10w。同样电流也有限制，塑料封装（TO-220）的最大输出电流为 1.5A但需要加装散热器。如果在使用过程中不加装散热器， 为了安全起见整流后输入、输出压差控制在2.55v，输出电流不应超过 0.5A。故这里采用9v的双输出变压器。（2）整流电路采用一个桥式整流电路，该电路由四个相同的整流二极管D1-D4组成。整流后的输出电压为V仁2*r V2/=10.8v基本满足电源电路的要求二极管D1、D2、D3、D4是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为I1每个管子承受的最大反压均为V2的最大值，即V=' V2桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反压较

19、低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分利用，效率较高。(3) 滤波电路与保护二极管电路中G C6、C C8的作用为消除输人端引线的电感效应，防止集成稳压器自激振荡，还可以抑制输人侧的高频脉冲干扰，一般选择0.11卩F的陶瓷电容器，这里G、G选用220uF,G、C6选用0.33uF ;输出端电容C3、C4为高频去耦电容，用于消除高频噪声，一般选择0.11卩F的陶瓷电容器，在实际布线时尽可能的将 C3、C4、G、C6放置在集成稳压器附近这里选用 0.1uF ;输出端电容 GG用于改善稳压电路输出端的负载瞬态响应，根据负载变化情况进行 选择，一般选用 1001000

20、卩F的电解电容器,这里选用100uF。VD、VD是保护二极管，用 来防止在输出端电压高于输人端电压时，防止电流逆向通过稳压器而损坏器件，采用IN4007，耐压为 1000V。(4) 三端固定输出集成稳压器稳压器内部电路由恒流源、基准电压源、取样电阻、比较放大、调整管、保护电路、温度补偿电路等组成。输出电压值取决于内部取样电阻的数值。根据电路要求这里采用LM7805和LM7905，其引脚如下所示集成稳压器内部结构如下图所示:工作原理：图中三极管为调整管，它工作在线性放大区，故又称为线性稳压电源（还有一种稳压电路，调整管工作在开关状态下），D1为基准电压源，后面三个电阻，组成取样电路，把取样结果与

21、基准电压源之差进行放大。当负载Ui （或负载电流Io减小），引起采样输出电压 Uo增加时，采样电路将这一变化送到 A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大， 运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。同理，当输入电压 Ui减小（或负载电流增大），弓I起Uo减小时，电路将产生相反的稳压过程。三端固定输出电压集成稳压器，因内部有过热、过流保护电路，因此它的性能优良，可靠性高。又因这种稳压器具有体积小。用方便、价格低廉等优点，得到广泛应用。2.3原理图的PCB绘制: P104oh5cU2口 r1Xouo D

22、9?C3-oD22o o mo o o o3p4.元件清单元件清单名称及标号型号及大小封装形式数量变压器220V-12V无1整流桥KPBC610自己画的1个电容电解电 容220uFRB.3/.62个10uFRB.2/.42个陶瓷电 容0.33uFRAD-0.22个0.1uFRAD-0.12个保护二极管IN4007DIODE-0.41个IN4007DIODE-0.41个稳压器LM7805TO-2201个LM7905TO-2201个4. 1系统测试整个稳压电路系统由变压、整流、滤波、稳压四个部分组成，用万用表分别对这几部分进行测试，可得出如下测试表格。双向变压器输岀电压整流桥输岀电压最终输岀电压理

23、论值9v9v+5v 和-5v测试值9.01v8.99v+4.99v 和-4.93v5.结论本课程设计运用了模拟电路的基本知识，通过变压，整流，滤波、稳压等步骤，输出理论输出值为正负 5v,而实际输出为正 4.99v和负4.86v的直流电压。总结如下：优点：该 电路设计简单。输出电压稳定，纹波值小，而且使用的元件较少，经济实惠，输出功率大， 调整管可承受的范围也很大。 缺点： 输出电压不可调， 有时需要扩大输出电压的调节范围， 故使用不方便。可设计一个可调输出三端稳压电路。6 心得体会通过这次课程设计， 是我更加扎实的掌握了有关电子设计方面的知识， 加强 了我的动手， 思考和解决问题的能力。 在

24、设计过程中虽然遇到了不少的问题， 但 经过多次的查阅资料和请教同学， 终能将问题圆满解决。 但是也暴露了我在这方 面的知识欠缺和经验不足。 实践出真知， 通过亲自动手制作， 使我更加明白了实 践的重要性。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正， 不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫 大焉”的知行观。 这次课程设计终于顺利完成了， 在设计中遇到了很多问题， 最 后在老师的指导下， 终于游逆而解。 在今后社会的发展和学习实践过程中， 一定 要不懈努力， 不能遇到问题就想到要退缩， 一定要不厌其烦的发现问题所在， 然 后一一进行解决， 只有这样， 才能成功的做成想做的事， 才能在今后的道路上劈 荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能 得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同 时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的 空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次 课程设计，我掌