多路输出直流稳压电源的设计

课程设计任务书学生姓名专业班级电子科学与技术指导教师工作单位信息工程学院题目多路输出直流稳压电源设计一、初始条件可选元件变压器/15W/12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自备元器件。可用仪器示波器，万用表，毫伏表二、要求完成的主要任务（1）设计任务根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。（2）设计要求要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压电源输出12V/1A，5V/1A，一组可调正电压318V/1A。选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做用PSPICE或EWB软件完成仿真）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。三、时间安排1、2011年12月31日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。2、2011年12月31日至2012年1月4日完成资料查阅、设计、制作与调试；3、2012年月4日至2012年1月5日完成课程设计报告撰写。4、2012年1月6日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名年月日系主任（或责任教师）签名年月日目录1绪论32设计内容及要求421设计的目的及主要任务4211设计目的4212设计的主要任务及性能指标422设计思想及过程4221直流稳压电源设计思路4222整体设计过程53设计原理及单元模块设计531电源变压器632整流电路733滤波电路834稳压电路94课程设计心得体会10参考文献10附录1电路图设计11附录2元器件清单及相关参数111绪论在当今社会中，各类电子产品极大地满足了我们的需求，但是任何电子设备都需要一个共同的电子电路电源电路，在电子电路和电气设备中，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，直流稳压电源可分为两类，一类是化学电源，如各种各样的干电池、蓄电池、充电电源等电源；其优点是体积小、重量轻、携带方便等；缺点是成本高、易污染。另一类是稳压电源，它是把交流电网220V的电压降为所需要的数值，然后通过整流、滤波和稳压电路，得到稳定的直流电压，这是现实生活中应用比较广泛的一类。在大二的上学期我们学习了模拟电子技术基础，在第十章，学习了有关直流稳压电源的一些知识。通过学习，我们知道了直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。如图所示图11集成直流稳压电路图上图中，输入220V、50HZ的交流电压将通过电源变压器变为我们需要的电压、然后再经过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。因为此脉动的直流电压含有较大的纹波成分，必须经过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但此电压还是会因为电网电压的波动、负载和温度的变化而变化。因此，在经过整流、滤波电路之后，还要接上稳压电路保证输出稳定的直流电压2。这次的设计要求输出12V/1A，5V/1A，一组可调正电压318V/1A的电压电路，整个过程都需要我们自行完成，这就要求我们不仅要熟悉电路知识，学会查阅资料来帮助我们，而且要有熟练的动手能力，这对我们会有极大的帮助。通过这次的课程设计使我们在理论计算、结构设计、动手方面、查阅设计资料和计算及应用等方面的能力得到了很好的提高。使我们进一步巩固了所学的理论知识，端正了学风，培养了严肃认证实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神3。2设计内容及要求21设计的目的及主要任务211设计目的掌握直流稳压电源的工作原理，学会选择用变压器、整流器、滤波器和稳压器四部分构成直流稳压电源的方法；掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力；学会直流稳压电源的主要性能参数及测试方法。212设计的主要任务及性能指标要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压电源输出12V/1A，5V/1A，一组可调正电压318V/1A。选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做用PSPICE或EWB软件完成仿真）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。22设计思想及过程221直流稳压电源设计思路（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。其中1）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。2）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。3）滤波电路由于经过整流的直流脉冲电压还含有较大的纹波，因此需要设计滤波电路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。4）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、负载的变化而变化。222整体设计过程首先根据已学的理论知识进行理论计算定出各个元件，然后画出电路图，再在仿真软件中进行仿真，完成电路仿真、检查错误及改正，最后得出正确的参数及电路图。最后根据仿真结果购买元件，在实验室进行硬件仿真，调试出结果后，焊接电路，最后撰写实验报告书。3设计原理及单元模块设计集成稳压电源有四部分组成如下图图12稳压电源的构成图图13整流及稳压过程31电源变压器图14电源变压器（1）电源变压器是将输入的220V交流电压U1转变为整流电路所需要的交流电压U2。但是变压器有一定的功耗所以它的输出功率要小于输入功率即P2/P1。P2是变压器的副边功率，P1是变压器的原边的功率。因为至此时输出多端所以选择中间抽头的多路输出变压器。输出12V、和24V对应于78、79系列和LM317系列4。（2）选择电源变压器1确定副边电压U2根据性能指标要求UOMIN3VUOMAX18V又UOMAXUIUOMINUIUOMINUIUOMAX其中UIUOMIN3V，UIUOMAX40V18V3VUI3V40V21VUI43V在此范围内选择UI22VUO1根据UO1（1112）U2可得变压的副边电流U2U1/11519V2确定变压器副边电流I2IO1IO又副边电流I2（1520）IO1取IO1IOMAX1AI2151A15A3）选择变压器功率变压器的输出功率POI2U219W所以选择正负双12V/20W的变压器32整流电路（1）整流电路利用单向导电元件，把50HZ的正弦交流电压变成脉冲的直流电单相桥式整流电路如下图，四支整流二极管D1D4形成电桥。在V2正半周。电流从变压器副边线圈上端流出，只经过D1流向RL,在由D3留回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。电流通路用实线箭头表示。同理在V2负半周时，D2、D4正向导通，D1、D3反偏截止。在负载上产生上正下负的输出电压。电流通路如图的虚线箭头表示。综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。图15桥式整流电路的工作波形（2）选择整流电路中的二极管变压器的副边电压U212V桥是整流电路中的二极管承受的最高反向电压为1414U217V桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为IO/208/204查手册选整流二极管IN4007，其参数为反向击穿电压U50V17V，最大整流电流I1A04A33滤波电路（1）滤波电路可以讲滤波电路输出电压中的交流成分大部分滤除，从而得到比较光滑的直流电压。（2）滤波电路中滤波电容的选择滤波电容的大小可用式C（IOT）/UI求得。1）求UI根据稳压电路的稳压系数的定义设计要求UO15MV，SV0003SVUOUI/UOUIUO3V18VUI14V代入上式，则可求得UI2）滤波电容C设定IOIOMAX1A，T001S则可求得C4285UF电路中滤波电容承受的最高电压为1414U217V，所以所选电压的耐压应大于17V。注意因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布，易引起自激振荡，形成高频干扰。所以稳压器的输入断肠并入辞职小容量电容来抵消电感效应，一直高频干扰。图16RC滤波电路34稳压电路由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动、负载和温度发生变化而变化，所以，为了维持输出直流电压稳定不变，还要加上稳压电路。集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器。可以分为固定式和可调式，按正负的输出电压还可分为CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器可以连续输出可调正电压，337系列则是可调负电压。它们的可调范围为1237V，最大输出电流为15A。三端集成稳压器还有78、79系列分别对应正电压输出和负电压输出79系列和78系列的外形相似但是连接不同，79的1端接地，2端接负的输入。3端接输出。图17固定式三端稳压器的引脚图与应用电路5图18可调式三端稳压器的引脚图及应用电路选择稳压器型号为LM7805、LM7812、LM7905、LM7912和LM317。78系列分别输出正5V和正12V，79系列分别输出负5V和12V。317系列则输出1237V的可变电压，最大输出电流为15A4课程设计心得体会因为之前做过模电实验考试，做的就是直流稳压电源，所以愿意为很简单。弹坐起来却不是那么容易，实际做了好多次才最终成功了。通过这次的课程设计了解了电源制作的整个过程，还有它的工作原理，在和课本上的知识对照更加理解了电源的原理。通过仿真软件对其仿真，检查错误等，也使得对此软件有了一个了解。但还是不是很熟悉要继续深层次的加深理解多运用软件进行电路的仿真。通过这次设计电源的课程设计方案，了解了直流稳压电源的方案论证和模块之间的联系以及元器件的选取，让我们更加进一步的刘杰直流稳压电源的工作原理和它的性能指标。但在购买元器件的过程中有很多的不便，比如没有预定的原件或者原件的性能不符等，这就要求我们要善于变通，用不同的角度来考虑问题从而达到预定的效果。这次设计之后，我认识到自己只有在实践中才能真正的了解电路了解自己的知识掌握程度，加深对知识的理解程度。但是由于时间安排在期末考试期间，准备不是很充分，因而在时间上有点冲突，来不及认真思考，但是在报告上花了很多时间，因为是第一次写这种报告，所以，格式还有对WORD的运用不是很好，会造成报告有些许的错误。因而值得我们下次实验报告要更加的认真，好好改进，对文档的操作更加熟练，对报告的形式更加有把握，内容更加充实完善。参考文献1周政新电子设计自动化实践与训练（第三版）北京中国民航出版社，20002童诗白模拟电子技术基础（第二版）北京高等教育出版社，19983谢自美电子线路设计、试验、测试（第二版）武汉华中科技大学出版社，20004康华光电子技术基础模拟部分（第四版）武汉华中科技大学出版社，19985吴友宇模拟电子技术基础（第一版）北京清华大学出版社，2009附录1电路图设计图19多路输出直流稳压电源电路图附录2元器件清单及相关参数名称型号数量备注变压器24V/25W1IN40011IN54011二极管IN400781000UF/50V3470UF/50V3