V直流稳压电源设计《电子技术》课程设计.doc

德州学院机电工程系Mechanical and Electranical Engineering Department of Dezhou University电子技术课程设计说明书设计题目 +5V直流稳压电源的设计专 业 自动化班 级 一班姓 名 指导老师 贺廉云设计时间 2011年6月20日2011年6月24日课程设计说明书目录一 课程设计的目的 基本任务和要求.1二直流稳压电源的硬件电路.1三 单元电路原理说明2四 课程设计总结5五 参考文献5+5V直流稳压电源的设计 一 课程设计的目的 基本任务 要求和基本思路1.课程设计的目的（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；（3）了解直流稳压电源电路的基本原理及相关模块逻辑功能和使用方法；（4）学习掌握硬件电路设计的全过程。2.课程设计的基本任务设计一个直流稳压电源电路。3.课程设计的要求（1）查阅所用器件技术资料，详细说明设计的直流稳压电源电路工作流程；（2）输入交流220V，f=50Hz；输出5V电压。（3）具有过电流及短路保护功能。 4.课程设计的基本思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。二直流稳压电源的硬件电路直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。其中C1电容是1000uf，C2是470uf。三单元电路原理说明 1.电源变压器 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。2整流电路整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流电路常采用二极管桥式整流电路，电路如上图所示。在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1 RL D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2 RL D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即ID = IL2 = 0.45 U2RL。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为0.707U2 (U2是变压器副边电压有效值)。3.滤波电路滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uCu2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。RL、C对充放电的影响：电容充电时间常数为rDC，充电速度快；RLC为放电时间常数，放电速度慢。电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大。在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.11.2)U2。4.稳压电路稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI 稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。四 课程设计总结通过这次课程设计学会了如何运用图书馆中各种资料来考虑问题，并且又加深了所学过的很多知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。通过直流稳压电源的设计，明白了稳压电源的工作原理。在这次设计中依然发现自己的很多不足，书本上的知识还是没有好好的消化掉。五 参考文献（1）童诗白模拟电子技术基础北京：高等教育出版社，2002（2）张建华数字电子技术北京：机械工业出版社，2004