简易直流稳压电源设计.doc

简易直流稳压电源设计 网络教育学院电 源 技 术课 程 设 计 题 目： 简易直流稳压电源设计 学习中心： 陕西电大汉中分校奥鹏中心层 次： 高中起点专科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 年 秋 季 学 号： 091068109026 学 生： 崔 燕 辅导教师： 刘鹏 完成日期： 2011年 2 月 12日 摘 要本文介绍了直流稳压电源的工作原理，它是一种简易直流稳压电源，主要是采用一些简单的电子元件即可它是采用由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个核心部分组成，整流电路是采用桥式全波整流（1N4001整流管）；滤波电路是以电容（1000uF/35v）滤波；稳压电路是采用集成稳压器（CW7812型号）。变压电路用变压器将交流电路变成所需的电压。整流电路用二极管对交流进行整流。滤波电路由电容器将脉动电流变成直流。稳压电路是把直流输出电压稳定化。本设计也可以用其它的方案实现。关键词：直流稳压电源；降压变压器；桥式整流电路；极性电容；电容滤波电路；三端集成稳压器目 录摘要1设计题目及要求3绪论4第一章 系统分析51 直流稳压电源的基本原理52 设计方案的选择与论证63 电源变压器的选择74 整流电路75 稳压电路86 直流稳压电源的参数设计方法9第二章 各部分原理10 1 电源变压器.102 整流电路 113 滤波电路 114 稳压电路 11心得体会 12参考文献 13附录 14 设计题目：简易直流稳压电源总 则：使用三端集成稳压器设计一个直流稳压电源，电源应具有一定实际使用价值。撰写要求：（1）画出所设计的直流稳压电源的系统框图；分析各组成部分的功能。（2）各个功能模块的设计，计算元件参数并给出参数选择的依据，并按工程实际确定元件参数的标称值。具体参数要求：变压器的额定电压、额定电流、额定容量、电压比；整流器件型号；电阻的阻值和功率；电容的容值和耐压以及类型；稳压IC型号等。（3）技术参数和设计要求： 额定输出功率：5W 输入：交流220V 输出电压：6V（4）对所设计电源指标进行评价并做总结（需要说明的问题）。（5）正文字数4000字符左右。绪 论直流稳压电源具有体积小、重量轻、效率高、对电网电压及频率的变化适应性强、输出电压保持时间长、有利于计算机信息保护等优点，广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。 电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50HZ的交流电经过电源变压器，整流，滤波和稳压这四个基本部分后获得。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压点路的作用是将当输入交流电源电压的波动、负载和温度的变化时，维持输出直流电压的稳定。 由于集成稳压器具有体积小、重量轻、使用方便和工作可靠等优点，应用越来越广泛。国产的稳压器种类很多，主要分为两大类。稳压器中的调整元件工作在线性放大状态的称为线性稳压器，调整元件工作在开关状态的称为开关稳压器。在电子仪器仪表中，经常要求有稳定的直流电源，所以在整流滤波后面，通常需要接直流稳压电路。 一切电子设备都离不开电源，没有电源或电源出了故障，整个电路就要停止工作，所以说电源是电子设备的核心。电子设备不但需要电源，还需要考虑电源的性能，因为电源的性能在很大的程度上决定了现代电子设备的性能。电源是现代电子技术的重要基础之一。直流稳压电源是电源的基础技术，是最基本的稳压电路。第一章 系统分析1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用：（1） 电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。（2） 整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。各滤波电容C满足RC（35）T/2，式中T为输入交流信号周期，R为整流滤波电路的等效负载电阻。三端集成固定电压输出稳压器由于输入电压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。2、设计方案的选择与论证 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ （a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI （b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程方案：由固定式三端稳压器（7812）组成由固定式三端稳压器（7812）输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+12V，它属于CW78*系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定。3电源变压器的选择电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中我用的是降压变压器，它的作用是将来自电网的220V交流电压u1变为整流电路所需要的交流电压u2。，其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率 副边功率 效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。4、整流电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为： 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 流过每只二极管的平均电流为： 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。5、稳压电路三端集成稳压器。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。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。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。固定电压输出稳压器常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI - Uo 2V。稳压器的静态电流Io = 8mA。当Uo = 5 18V时，UI的最大值UImax= 35V；当Uo=18 24V时，UI的最大值UImax = 40V。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路见附录图A所示。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。输出压Uo的表达式为：Uo1.25（1R2/R1）式中R1一般取120240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压。（2）可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2 37V，最大输出电流Iomax =1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：UI -Uo = 3 40V。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路见附录图B。6直流稳压电源的参数设计方法：稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压Uop-p等性能指标要求，正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。直流稳压电源的参数设计可以分为以下三个步骤：根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确定稳压器的型号及电路形式。根据稳压器的输入电压，确定电源变压器副边电压u2的有效值U2；根据稳压电源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2；根据P2，从表1查出变压器的效率，从而确定电源变压器原边的功率P1。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。设计参数如下： 选择集成稳压器，确定电路形式集成稳压器选用CW7812，其输出电压范围为：Uo=12V，最大输出电流为500mA。所确定的稳压电源电路如图2所示。 图二图2中，(C1, C3为钽电溶，C1 = 1000F/35v，C2 =0.33F，C3 = 0.1F，二极管用IN4001)选择电源变压器由于CW7812的输入电压与输出电压差的最小值，所以输入电压 UI = 12+3=15v，所以U2=15/1.2=12.5V， 取 U2=18V变压器副边电流：I2=508*(1.52)=7621016mA,取I2=1000mA,因此，变压器副边输出功率：P2= 18v,由于变压器的效率可选，所以变压器原边输入功率P1=25w，为留有余地，选用功率为30W的变压器。选用整流二极管和滤波电容由于：URM =25V,IN4001的反向击穿电压URM25V,额定工作电流，故整流二极管选1N4001.所以，滤波电容： C(35)/R=10002016uF电容的耐压要25V,故滤波电容C取容量为1000uF，耐压为的电解电容第二章 各部分原理 在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，小功率的稳压电源是由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成。1、电源变压器过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。因本设计输出电压为12V，故变压器输出电压V2=18V，即变比为0.7。2、整流电路 直流电路的任务是将交流电压变为直流电压。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。因此二极管是整流电路的关键元件。本设计采用单相桥式整流电路，我们采用的是1N4001整流二集管。3、滤波电路 滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成(如:电感 电溶元件)。由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即C具有平波作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加时，它能把能量存储起来，而当电流减小时又能把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感也具有平波作用。4、稳压电路 在这里我们采用串联集成式稳压电路。三端集成稳压器是我们最常用的一种稳压器。它的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。它的作用是由于输入电压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调整管T1与负载电阻RL相串联，组成串联式稳压电路。T2与稳压管DZ组成采样比较放大电路，当稳压器的输出负载变化时，输出电压VO应保持不变，稳压过程如下：设输出负载电阻RL变化，使VO ，则VB2VC2 IB1 VCE1VO。心得体会在老师的细心地指导下，及在同学的帮助下，使我们顺利的完成本次课程设计1、通过本次实验设计，掌握了直流稳压电源的电子电路的设计与制作，掌握了CW7812芯片的原理与作用，使我学会了如何去检查电路中的错误。2、在制作电路时，深深体会到连接电路时一定要细仔细，一定要确保每条线路接触性良好。为保证接出的电路不出现错误，在接线时不能只看着电路原理图去接，应该先把电路图中的每个元件的原理和用途搞清楚，明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应，最主要的是搞清楚元件与