正负两路输出的直流稳压电源设计论文.doc

网络教育学院电 源 技 术课 程 设 计 题 目：正负两路输出的直流稳压电源设计 学习中心： 湖北宜昌奥鹏 层 次： 高中起点专科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2011年 秋 季 学 号： 081299109010 学 生： 周 建 辅导教师： 完成日期： 2011 年 8 月 13 日技术参数和设计要求： 1. 额定输出功率：5W2.输入：交流220V3. 输出电压：+15V与-5V（共地）目 录技术参数和设计要求1目录.2前言3正文.31、系统电路设计42、系统功能及其说明.42.1、变压器.42.2、整流电路.42.3、滤波电路.52.4、稳压电路.53、元器件的选型及用除.63.1、变压器.63.2、整流器.63.3、滤波电容.63.4、稳压器.7总结8参考文献8前 言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-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。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。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。提供这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。正 文1、系统电路设计电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。如图1所示整体设计框图。图1直流稳压电源框图直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图所示。电网供给的交流电压u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。由系统设计框图设计出来的电路图主要器件有变压器、整流桥堆、集成稳压LM7905，LM7815、滤波电容组成，其电路图如图2所示。图2 直流稳压电源电路图2、系统功能及其说明本设计的+15V和-5V直流稳压电源的主要功能为把输入的220V交流电压通过变压器的降压，整流，滤波和稳压等转化为所需要的+15V和-5V双路输出直流低压。使用时只需插上插座，将用电器直接与该器件的输出端相连接即可。以下为电路中各个环节的功能介绍。2.1、变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器的基本原理是电磁感应原理。个参数如上图所示。2.2、整流电路整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。本次设计为桥式整流滤波电路，就是四个二极管两两并联后接入输出电压分别把正负电压整流在输出时候获得了正负输出的两次的整流电压。其电路图如图3所示。图3 桥式整流电路2.3、滤波电路滤波电路通常由具有储能特性的电容、电感等元件组成，它能将脉动直流电中的脉动交流成分尽量滤除掉，而只留下直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载以及温度发生变化时，滤波器输出直流电压值也将随之变化，因此，此时的直流电压不稳。其电路图如图4所示：图4滤波电路2.4、稳压电路稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联型线性稳压电路和开关型稳压电路等。本次设计所用的为固定集成稳压器LM7815和LM7905，其本身不能产生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。三端稳压器的三端是：输入端子Ui、输出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图5所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，UoCOM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压Ui或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定。图5三端稳压器的内部等效电路3、元器件的选型及用除3.1、变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器的基本原理是电磁感应原理。3.2、整流器二极管的基本性质是“单向导电”，交流电流过时，只有正（或负）半周时电流能流过，而在负（或正）半周时，电流是截止的，就是说，只有半个周期的电流流过，另半个周期因为电流方向是相反的不能流过，这样在电路中就只有一个方向的电流了，也就是把交流电变成了单身脉动电流，这就是它能整流的基本原理。3.3、滤波电容电容由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电解电容其作用是：隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。 1uF/100V，0.1uF/100V，0.01uF/100V，0.0033uF/100V等为无感CCB电容。作用如下： 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流3.4、稳压器该稳压器的三端是输入端子Ui、输入出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图5所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，UoCOM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压Ui或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定，其属于78XX正压系列。78XX正压系列系列输出电压有5、6、8、10、12、15、18、20、24V等，输出电压精度基本上为4%；79XX负压系列。79XX负压系列系列输出电压有5、6、8、10、12、15、18、20、24V等，输出电压精度基本上为4%。该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。总结衷心感谢指导老师的悉心指导和热情帮助，在我论文完成过程中提供了许多宝贵意见，让我学到了许多知识，开阔了眼界，增强了我的动手实践和动脑的能力。并感谢所有教过我的老师以及为我的论文提供参考资料的同学们。在这实践学习中，通过老师细致的讲解和自己课间查资料，了解了直流稳压电路的基本构成部分，即变压部分、整流电路、滤波电路和稳压电路，以及+15V和-5V直流稳压电源的制作。经过这段时间的努力及之前知识的积累，在老师和同学的帮助下终于完成了此设计的所有工作。通过这次的设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手操作能力和动脑思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识得到了巩固。由于我的设计需要绘图，我在同学的帮助下学习及巩固使用Protel绘图工具，并且现在能熟练的运用其进行绘图，我认为这是我在整个设计过程中得到的最好的回报。但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，