第六课：基于7805的直流稳压电源设计.doc

基于基于 78057805 的直流稳压电源设计的直流稳压电源设计 目目 录录 1. 直流稳压器的发展- -1 1.1多端可调式集成稳压器- -1 1.2 三端固定式集成稳压器- -1 1.3 三端可调式集成稳压器- - 1 1.4 跟踪集成稳压器- - 1 2. 芯片电路原理图、外形及使用要求- 1 3. 稳压电路的质量指标-2 3.1 稳压系数 Sr-2 3.2 负载调整特性I- - 2 3.3 输出电阻 RO-2 3.4 纹波抑制比 SR-3 4. 设计题目及要求-4 5. 元器件选型-4 5.1 确定稳压器型号，输入电压和输入电流- - 4 5.2 桥式整流二极管参数要求- - 4 5.3 滤波电容- - 4 5.4 电源变压器容量- - 4 5.5 发光二极管指示灯的参数- - 4 6. 测量与调试-4 7.protel 原理图- - 5 8.元器件列表-5 结论-6 参考文献-7 致谢-8 1 一一. . 直流稳压器的发展直流稳压器的发展 所谓集成稳压器,就是用半导体工艺和薄膜工艺将稳压电路中的二极管、三极管、电 阻、电容等元件制作在同一半导体或绝缘基片上,形成具有稳压功能的固体电路. 集成稳压器在近十多年内发展很快.按电路的结构方式分,有单片式集成稳压器和组合 式集成稳压器.按电路的工作方式分,有线性集成稳压器和开关式集成稳压器.按管脚的连接 方式分,有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器.按制造工艺分,有半导体集成稳压器,薄膜 混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器. 集成稳压器是在半导体硅片上使用外延、氧化、光刻、扩散和金属蒸发等工艺制作而 成的稳压电路.这种集成稳压器的各种元件在同一工序中制成. 常用的集成稳压器有下列几种. 1 多端可调式集成稳压器 这种稳压器取样电阻和保护电路的元件需要外接,它的外接端比较多,便于适应不同的用法。 它的输出电压可调，以满足不同输出电压的要求。目前国内生产的这类产品有 WB712、WB724、WA705WA724、5G11、5G14、CW611、CW616、BG602、CW200 系列。 2 三端固定式集成稳压器 这类稳压器有输入、输出和公共端 3 个端子，输出电压固定不变，CW7800 系列的输出电压 为 5，6，9，12，15，18，24V 共 7 个档次，它们型号的后两位数字即表示输出的电压值， 比如 CW78M00 系列输出电流为 0.5A；CW78L00 系列，输出电流为 0.1A。这类产品具有使用 方便、性能稳定、价格低廉等优点，得到了广泛的应用。 3.三端可调式集成稳压器 它有三个接线端：输入端、输出端、和调节端。在调节端外接两个电阻可对输出电压做连 续的调解。在要求稳压精度较高，且输出电压须在一定范围内做任意调节的场合，可选用 这种集成稳压器。目前国内产品有 CW117、CW217、CW317、CW137、CW237、CW337 等系列。 4.跟踪集成稳压器 有很多电路需要正负电源来组成，而用跟踪式集成稳压器更为理想。跟踪稳压器能保证正 负输出电压始终是平衡的，它的中点始终为地电位，并有自动跟踪能力，这类稳压器有 LMY10、MC1568、MC1468 等。 二、芯片电路原理图、外形及使用要求二、芯片电路原理图、外形及使用要求 1.原理图如图(1)所示: 2 图图(1)(1) 2. 外形图如图(2)所示: 图(2) 使用要求:输入电压比输出电压至少大 2V 以上,但也不宜过大 三、稳压电路的质量指标三、稳压电路的质量指标 稳压电路的技术指标分为两类：一类是特性指标，用来表示稳压电源规格，有输入电压， 输出功率或输出直流电压和电流范围等；另一类是质量指标，用来表示稳压性能，有以下 几种指标： 1稳压系数 Sr （1） 稳压系数又称电压调整特性：在负载不变的条件下，稳压电路的输出电压相对变化 量与输入电压相对变化量之比 3 （） 该指标反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳定性的影响 2负载调整特性I （1）.负载调整特性：稳压电路在输入电压不变的条件下输出电压的相对变化量与负 载电流变化量之比 （2）.该指标反映了负载变化对输出电压稳定性的影响 3输出电阻 RO （）.输出电阻：输入电压 UI 不变时，输出电压变化量与负载电流变化量之比 （2）. RO 越小,负载变化对 UO 变化的影响越小,表示带负载能力越强 4纹波抑制比 SR （1）.纹波抑制比：稳压电路输入纹波电压峰值 UIP 与输出纹波电压峰值 UOP 之比，并取 电压增益表示式,即 （）.该指标反映稳压电路输入电压 UI 中含有 100HZ 交流分量峰值或纹波电压的有效值 经稳压后减小程度 四、设计题目及要求、设计题目及要求 设计一直流稳压电源，要求电源电压为+5，工作是最大电流为 100mA.试用三端式集 成稳压器构成并确定桥式整流二极管参数，滤波电容参数和电源变压器的容量设交流 电源的频率为 50Hz,小容量变压器效率 T=0.6. 五、元器件选型五、元器件选型 采用的直流稳压电源系统如图(3)所示: 4 图(3) (1)确定稳压器型号，输入电压和输入电流 要求 UO=+5V,故选用 7805 型号;稳压器压差 UI-UO 2V,取 3V,整流桥上的压降为 20.3=0.6V.故输入电压 UI=5+3+0.6=8.6V;滤波电路的负载电流 IO=IO(max) +IQ=100+8=108mA. 电源变压器的副边电压有效值: U2=U2= 所以变压器的输出电压取 7.5VV UI 3 . 7 2 . 1 6 . 8 2 . 1 V5 . 7 整流滤波电路的等效负载： 3 . 83 108 5 . 72 . 1, RL (2)桥式整流二极管参数要求 正向平均电流:mA IIIODF 54 2 108 2 1 最大反向电压：V UU RMAXRM 6 . 105 . 72 (3)滤波电容：FF T C RL 60002600 3 . 83 2 20 )53( 2 )53( 10 3 , 取 C=2200F 电容器耐压：V UUCM 6 .102 2 取25V，故电容器参数 C：2200 F/ 25V ucm (4)电源变压器容量 副边电流有效值 :I2(1.52) IO = (1.52)108mA=162 216mA 取 I2 为 200mA 副边容量:P2=U2I2=7.50.2VA=1.5VA 原边容量:因 T=0.6,故 5 2.5VA 6 . 0 5 . 1 2 1 T P p 故平均容量为：VA pp P 2 2 5 . 25 . 1 )( 2 1 21 取 P=5VA. 其他电容根据经验可取 0.33F/ 25V，0.1F/ 25V 和 1000F/ 25V （5）发光二极管指示灯的参数 已知发光二极管的压降为 0.7V/10mA 所以要串接一个电阻 430 01 . 0 7 . 05 1R 这里取电阻 R1=470 欧姆 六、测量与调试六、测量与调试 根据实验要求将已做好的+5V 电源加上 25电阻作为负载供电,并用示波器测量其输出端 的电压波形,观察其交流档的波形峰值为 0.2*0.6V 并通过换算可得纹波系数: %5 . 4%100 5 23 . 0 5 212 . 0 Sr 七、七、protelprotel 原理图如图原理图如图(4):(4): 图(4) 八、元器件列表八、元器件列表: : 电流耐电压功率/型号个数 一般电容 0.1 =25V1 0.33 =25V1 电解电容 2200 =25V1 1000 =25V1 电阻器4701 6 变压器输出电压 7.5V 220-7.5V1 整流桥1 发光二级 管 10mA=0.7V1 LM78051 散热片1 两输入端 的 COM 口 2 总总 结结 主要实现了基于 LM7805 稳压直流电源的硬件设计。本文的主要工作内容由三个主要 方面组成，一部分是变压器的设计，一部分是滤波电路的设计，另一部分是 7805 输入输出 端的设计。其中主要的工作内容如下： 1) 学习主芯片的功能及其应用； 2) 完成稳压直流电源的硬件总体设计方案； 3) 用 PROTEL 画出原理图和实现的印刷电路板图； 4) 进行电路板焊接和调试。 本设计中存在的问题有如下几个： 1) 电路板设计存在一些不规范的问题； 2) 没有实现直流稳压电源的 5V 精确输出； 3)