A±5V简易直流稳压电源设计

1、PAGE -PAGE . z -. - 考试资料网络高等教育专 科 生 毕 业 大 作 业题 目：5V简易直流稳压电源的设计学习中心：层 次： 高中起点专科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级：学 号：学 生：辅导教师：完成日期： 2021年 2 月 -. z容摘要本文主要论述了直流稳压电源的设计原理和实现方法。直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四局部构成。本次设计选用了7805、7905输出正负5V的电源作为数字电压表的工作原理。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc318296805容摘要 PAGEREF _Toc318296805 h I

2、HYPERLINK l _Toc318296806引言 PAGEREF _Toc318296806 h 1HYPERLINK l _Toc3182968071 根本电路原理分析 PAGEREF _Toc318296807 h 2HYPERLINK l _Toc3182968081.1 整体电路框图 PAGEREF _Toc318296808 h 2HYPERLINK l _Toc3182968091.2 电路原理分析 PAGEREF _Toc318296809 h 2HYPERLINK l _Toc3182968102 实验电路与元件参数选择 PAGEREF _Toc318296810 h 6

3、HYPERLINK l _Toc3182968112.1 实验电路 PAGEREF _Toc318296811 h 6HYPERLINK l _Toc3182968122.2 元件介绍 PAGEREF _Toc318296812 h 6HYPERLINK l _Toc3182968132.3 原件参数计算与选择 PAGEREF _Toc318296813 h 7HYPERLINK l _Toc3182968143 总结 PAGEREF _Toc318296814 h 9HYPERLINK l _Toc318296815参考文献 PAGEREF _Toc318296815 h 10引言交流电网2

4、20V的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。此次的课程设计，要求输出5V稳定电压。要能顺利完成这一设计，需要不仅熟悉了解课本上的知识，还要学会将理论知识应用到

5、实践中，利用书籍资料来帮助自己。本文设计要求的技术参数和设计要求：容量：5W输入电压：交流220V输出电压：直流5V输出电流：1A1 根本电路原理分析1.1 整体电路框图图1-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换整体电路由以下四局部构成：电源变压器：将交流电网电压U1变为适宜的交流电压U2。整流电路：将交流电压U2变为脉动的直流电压U3。滤波电路：将脉动直流电压U3转变为平滑的直流电压U4。稳压电路：当电网电压波动及负载变化时,保持输出电压Uo的稳定。1.2 电路原理分析本次设计首先采用变压器把220V交流电变成所需要的电压。利用二极管的单向导电性，可以设计出把交流电变成直流电的电路；再根据电

6、容的滤波作用，输出纹波较小的直流电，从而得到平滑的直流电压；最后通过稳压块的稳压作用，就可以得到输出稳定的直流电。由输出电压U0、电流I0确定稳压电路形式。通过计算极限参数(电压、电流和功率)选择器件有稳压电路所要求的直流电压(Ui)、直流电流(Ii)输入确定整流滤波电路形式,选择整流二极管及滤波电容并确定变压器的副边电压Ui的有效值、电流Ii(有效值)即变压器功率。由电路的最大功耗工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。在电子电路中，通常需要电压稳定的直流电源供电，小功率稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波和稳压四局部电路组成。下面分别就稳压电源的四个组成局部分别分析其原理。(1)电源变

7、压器电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。根据设计要求，输出最大电源为+10V/1A，因此，输出的最大功率为10W。另外，为了输出正、负电压，考虑到每个稳压集成块的压降为3V左右，所以可以选择220V/16V / 10W的变压器。(2)整流电路整流电路一般由单项导电性的二极管构成，经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整流电路。如图2-2所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。电路中采用了4个二极管，组成三项桥式整流电路。整流过程中，4个整流管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向一致，形成全波整流，将变压器处的交流电压变成了脉动直流电压。图1-2

8、 整流电路整流电路的参数如下：输出电压平均值：输出电流平均值：平均整流电流：最大反向电压：整流二极管的选择：，3滤波电路交流电经整流电路后可变为脉动直流电，但其中含有较大的交流分量，为使设备上用纯洁的交流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。常见的滤波电路有：电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及P型滤波电路。在此电路中，由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果，应选用此电路。在参加电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以到达滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。因为电容放电的时间常数越大，放电过程

9、越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容， 一般选取。图1-3滤波电路4稳压电路经过整流和滤波后得直流电压，会由于电网电压的波动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下，这种输出电压的变化波动显得太大，仍需进一步对其稳定，这就需要采用稳压电路。目前常用的稳压电路有并联式稳压电路、串联稳压电路以及集成式稳压电路。由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管平安工作区保护电路，因而工作是比拟稳定的，电路图1-4 输出正电压电路图1-5 输出负电压电路也相比照拟简单。为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压至少高出2.5V3V。电路如图

10、1-4、图1-5所示。电容C1可防止自击振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰，一般取0.11uF。输出端电容C2可以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消除自击振荡的作用。2 实验电路与元件参数选择2.1 实验电路图2.1 实验电路图78和79系列分别是正电压和负电压串联稳压集成电路，体积小、集成度高、线性调整率和负载调整率高，在线性电源时代占领了很大市场。LM7805为固定+5V输出稳压集成电路(采取特殊方法也可使输出高于5 V)，最大输出电流为1A，标准封装形式有TO-220、TO-263。78和79系列集成电路应用相对固定，电路形式简单，只是正负直流电压输出时应注意变压器最小输

11、出功率和最小输出电压，如下图。78系列和79系列稳压前后直流电压差为23V。由于为正负双电源输出，稳压前后直流电压差应为56V2.2 元件介绍1三端集成稳压器集成稳压器具有输出电流大，输出电压高，体积小，可靠性高等优点，在电子电路中应用广泛。集成稳压器的主要技术指标，包括额定输人电压、输出电压围、输出电流围、稳压系数和温度系数等等。额定输人电压是指使直流稳压电源正常工作的输人直流电压的围。输出电压围是指直流稳压电源能够稳定输出的直流电压围。如固定输出6V、9V、12V、15V等等。连续可调的直流电源可在一定电压围输出，如集成稳压器CW138的输出电压可在一连续可调。输出电流围是指直流稳压电源在

12、正常工作条件下所允许输出的电流围。如由集成稳压器构成的直流稳压电源，最大输出电流为5A稳压系数是指当负载和环境温度不变时, 输出电压的相对变化量。它是衡量直流稳压电源对电网电压即输人交流电压波动的适应能力，即稳压性能好坏的标志。一般情况，其数值越小说明输出电压越稳定。温度系数是指直流稳压电源的输入电压和负载均不变时，由于环境温度变化引起的输出电压变化量与温度变化量之比。该系数越小，说明直流稳压电源受环境温度的影响也越小, 输出电压越稳稳压器L78、79系列集成稳压器是一种有广泛用途的三端集成稳压器。W78系列三端集成稳压电路具有固定输出正电压，L79系列三端集成稳压电路具有固定输出负电压。这两

13、个系列稳压器都具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管平安工作区保护电路，因而他的工作是比拟可靠的。字母后面的数字表示输出电压，电压等级：5V、6V、8V、12V、15V、18V、24V 。如设计一个输出、的线性直流稳压电源，选择L7815、L7905。三端固定稳压器考前须知：1防止输入输出接反，损坏器件；2防止稳压器浮地故障；3如果输出电压|V0|7V，应接保护二极管4输入电压不能超过Vima*78系列VIma*=35V，79系列VIma*=-35V5输入电压必须大于VImin78系列，VImin7V，79系列，VImin-7V6输出电流不能超过最大值IOma*7加散热片2整流桥整流桥的

14、作用是将交流电转变为直流脉动电压。整流桥堆产品是由四只整流硅芯片作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。最大整流电流从0.5A到100A，最高反向峰值电压从50V到1600V。一般整流桥命名中有3个数字,第一个数字代表额定电流;后两个数字代表额电压。本实验用RS307，即额定电流3A，额定电压1000V。2.3 原件参数计算与选择1稳压器要求输出+5V、-5V的直流电，选择选择L7805、L7905。2变压器为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压自少高出2.5V3V，且。所以变压器的输出电压的平均值至少应为8V，因此选择双8V/8W的变压器。3

15、电容大小的选择对于滤波电容C来说 ，即滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容。又因为输出最大电流为1A，故可估算出RL围，取RL为18，求得C约为2200uF。故电容C选择2200u/25V的电解电容。电容C1一般取0.11uF，在此取C1=0.33uF。电容C2一般取0.1uF，C0应取0.22nF。3 总结交流电网220V的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。本设计的特点是由220V电压由变压器转变成有效值5V的双通道输出电压，将输出的2个支路的输入端均并联到整流局部，得到输出波纹较大的正负两直流输出，由于电压波纹较大，要经过大电容的滤波，从而得到较稳定的直流输出，但是所得的电压不是我们任务设计的要求，所以还要经过稳压片