模拟电路一个5v直流稳压电源设计报告

模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计 题题 目 目 220V220V 交流电转换成交流电转换成 5V5V 直流电的电源直流电的电源 设计设计 课程名称 模拟电子技术课程设计课程名称 模拟电子技术课程设计 学学 院 大数据与信息工程学院院 大数据与信息工程学院 专专 业 电子信息工程业 电子信息工程 年年 级 电信级 电信 151151 姓姓 名 名 夏成权夏成权 学号 学号 15008901821500890182 指导教师 段渝龙 李国良 张盛耀指导教师 段渝龙 李国良 张盛耀 2017 年 7 月 10 日 220V220V 交流电转换成交流电转换成 5V5V 直流电的电直流电的电 源设计源设计 一 需求 随着科技不断的发展 电子产品的快速发展给我们的生活带来了很多的便 捷 但是大多数电子产品都无法直接利用 220V 的家用电作为能源 电子产品的 能源一般来自两个方面 一 使用可以输出直流电压的电池 由于普通干电池 的使用周期很短 出于对经济的考虑 大多数人选择锂离子或镍氢充电电池 而充电电池都需要充电器 二 使用电源适配器 使用适配器将 220V 交流转化 为合适的直流 因此 对于一个电子产品来说 不管使用哪种能源 一个匹配 的电源适配器 直流电源 是必不可少的 然而我们周围的电源多为 220v50HZ 的交流电 所以我们需要设计电路将频率为 50Hz 有效值为 220V 的单相交流 电压转换为幅值稳定 输出电流为几十 A 以下的直流电压 本设计是要设计一 个 5V 直流电源供电 二 设计目的 将频率为 50Hz 有效值为 220V 的单相交流电压转换为幅值稳定为 5v 的直流电压 制作此电源为后面的电子电路及设备提供稳定的直流电供电 三 设计思路 1 一般直流电源有四个组成部分 电源变压器 将电网交流电压U1变为整流电路所需的交流电压U2 整流电路 将变压器次级输出的交流电压变成单向的脉动直流电压U0 滤波电路 消除脉动电压中的谐波分量 输出比较平滑的直流电压U1 稳压电路 能在电源电压或负载电流变化时 保持输出直流电压的稳定 主要以这四个基本组成部分为基础 展开设计一个 5V 直流电源供电的电 路 在输入端加一个插头方便从生活用电中得到输入 在输出端加一个接线端 子 以便供给输出端 这样的话大概的一个模型就展现出来 考虑到直流电流 电源 我们用四个 1N4007 四个晶体管构成桥式整流桥 将 220V50Hz 的交流 电转换为直流电 以电容元件进行整流 因为我们要输出 5V 的电压 所以选用 LMLM7805 输入电压为 10V 最小输入电压 7V 输出电压为 5V 输出最大电流为 1A 三端稳压器 四 需要仪器及设备 万用板一个 1N4007 晶体管四个 220 伏至 8 伏 50交流变压器一个 电解 电容 2200 F 一个 电解电容 100 F 一个 电容 0 1UF 两个 LM7805 三端稳 压器一个 电烙铁一个 松香若干 锡丝若干 导线若干 接线端子 五 设计方法 1 设计原理连接图 2 2 按照原理图分步设计 1 变压器变压 变压器是这一电源电路起始部分 将 220V 的电网电压转变为本设计所需的 较低的电压 8V 左右 就可以进行下一阶段的整流部分 一般规定 U1 为变压 器的高压端 U2 为变压器的低压端 由 U1 N1 U2 N2 得 U1 侧的线圈要比 U2 侧 的线圈要多 这样就可以将 220V 的电网电压降低 故需要 220 伏至 8 伏 50W 交流变压器一个 如图所示 2 单相桥式全波整流电路 将交流电网电压转换为所需电压 整流电路由四只整流二极管组成 理想 的二极管 二极管正向导通时电阻为零 反向导通时电阻无穷大 在 U2 的正半 周 电流从变压器副边线圈的上端流出 经过二极管 D1 再由二极管 D4 流回 变压器 所以 D1 D4 正向导通 D2 D3 反向截止 产生一个极性为上正下负 的输出电压 在 U2 的负半周 其极性正好相反 电流从变压器副边线圈的下端 流出 经过二极管 D2 再由二极管 D3 流回变压器 所以 D1 D4 反向截止 D2 D3 正向导通 桥式整流电路利用了二极管的单向导电性 利用四个二极管 是它们交替导通 从而负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压 单相桥式 整流电路如图所示 3 电容滤波 本设计的滤波电路采用的是电解电容和一般电容并联方式滤波 当电解电 容两端电压升高时 电解电容充电 电压降低时 电解电容放电 让电压降低 时的坡度变得平缓 从而起到滤波的作用 电解电容单位体积的电容量非常大 能比其它种类的电容大几十到数百倍 电解电容并 滤波电路如图所示 4 直流稳压 三端稳压器 因为我们要输出 5V 的电压 所以选用 LMLM7805 输入电压为 10V 最小输入电压 7V 输出电压为 5V 输出最大电流为 1A 三端稳压器 a 总电路如下 如图所示电路为输出电压 5V 输出电流1 5A 的稳压电源 它主要由电源变 压器 桥式整流电路 D1 D4 滤波电容 C1 C3 防止自激电容 C2 C3和一只 固定式三端稳压器 LM7805 组合而成 220V 交流市电通过电源变压器变换成交流低压 再经过桥式整流电路 D1 D4和滤波电容 C1的整流和滤波 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 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 六 参数分析 1 输出滤波电容 C4 参考输出电流 所以输出滤波电容 C4 100UF 2 稳压器 因为要输出5V 的电压 所以选用 LM7805 输入电压为10V 最小输 入电压7V 输出电压为5V 输出最大电流为1A 虽然 LM7805最大电流是一安培 但实际使用一般不要超过500mA 否则会发热很大 容易烧坏 一般负载电有 200mA 以上时需要散热片 3 滤波电容 C1 4 稳压器前取小电容 故 C2 C3 0 1UF 5 变压器 变压器是这一电源电路起始部分 将220V 的电网电压转变为本设 计所需的较低的电压 9V 左右 就可以进行下一阶段的整流部分 故需要 220伏至9伏 交流变压器一个 6 整流二极管 在含稳压器 LM7805的电路中的二极管选择 由于二极管最大 瞬时反向工作电压 URM 1 414U2 8 1 414 11 312V 因为 IN4007 1N4007电流 特性1A 耐压50V 的反向击穿电压大于50V 额定工作电流 I 1A Iomax 故整流二 极管选用 IN4007 只要求其最高反向工作电压大于U2 即大于11 312V 保2 证在反向时不会被击穿 我采用的是1N4007 六 仿真 仿真结果与预期结果相差不大 因实验存在误差 七 结论 1 电路实现功能 该电路将输入家用 220v50HZ 交流电 经过全桥整流 稳压后输出稳定的 5v 直流电 2 达到指标 方便实用 输出电压稳定 电路能带动一定的负载 2 应用领域 本稳压电源可作为 TTL 电