固定直流稳压电源设计模拟电子技术要点

1、成绩课程设计说明书题目固定直流稳压电源设计课程名称： 模拟电子技术学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：学 号：专业班级：指导教师：2015年 6月 6日课程设计任务书设计题目固定直流稳压电源设计学生姓名疋4宀电子信息与电气工士 ,仁如工斤所在学院丁口严忆宀专业、年级、班程学院设计要求：1设计制作一个直流稳压电源电路；2、 输入电压为220V的交流电压，频率为 50Hz ；3、输出直流电压为+5V、-5V两种稳定电压；4、取大输出电流为lomax=0A ；5、纹波电压小于 10mV，稳压系数 Sr小于5%。学生应完成的任务：1、 通过查阅资料设计固定直流稳压电源的电路，并用Multisim进行

2、仿真。2、 运用Altium Designer对仿真电路进行原理图绘制，PCB设计。3、制作电路板并焊接元器件。4、调试电路板使其正常工作。5、上交电路板，书写课程设计论文。参考文献：1 童诗白模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005.2 臧春华电子线路设计与应用M.北京：高等教育出版社，2005.3 邱关源，罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4 刘文洲，谷树忠.Altium Desig ner教程M.北京：电子工业出版社，2010.工作计划：5. 26 5. 27课程设计说明、 Multism电路仿真与设计；5. 29 5. 30 用 Altium Desi

3、gner 设计原理图、 PCB 图；6. 3-6.4制板，发器件，焊接；6. 5安装调试书写课程设计报告；6. 6指导教师验收课程设计电路结果。固定直流稳压电源设计 摘 要：本文主要是采用变压、整流、滤波、稳压的流程思路将输入220V交流电转换成输出稳定电压 5V的直流电源。其中，稳压电路米用 三端固定输出集成稳压器 LM805 达到稳压效果，因此系统可根据实际 需要对其设计进行适当的修改。本系统设计方便简单、易学易改、成本 低廉、功能实用。关键词 ：变压；整流；滤波；稳压目录1. 设计背景 11.1背景分析 11.2直流电源的组成及各部分的作用 12. 设计方案 22. 1整流电路 22.2

4、稳压电路 22.3固定直流稳压电源电路设计 23. 方案实施 33. 1 Multisim 电路仿真 33. 2 Altium Designer设计原理图及 PCB设计43. 3电路板的制作与调试 54. 结果与结论 55. 收获与致谢 66. 参考文献 67. 附件1. 设计背景1.1背景分析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的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。变压器把市电交流电压变为所需要的低压 交流电；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；稳压电路的作用是 当输入交流电

5、压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。1.2直流电源的组成及各部分的作用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1.1所示。图1.1稳压电源的组成框图变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如上图所示。 可以看出，整流后还含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况 下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤 波电路为无源电路，所以接入负载后会影响其滤波效果。对于稳定性

6、要求较高的电 子电路，需要对其进行稳压处理。交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载发生变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直 流电压基本不受电网电压波动和负载电阻的变化而变化，从而获得足够高的稳定 性，满足要求较高的电子电路的供电。2. 设计方案2.1整流电路整流电路采用桥式整流电路，电路如图 2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3 D4截止；u2的负半周内，D3 D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻 RL且方向是一致的。电路的输出波形如图 3所示。图2.2整流输出电路（a）桥式整流 （b）输出波

7、在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电， 所以流过每个二极管1的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即lf=2I。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为2U2（U2是变压器副边电压有效值）。2. 2稳压电路因为要求输出电压为土 5V,所以选择固定的三端集成稳压器。集成稳压器，常见主要有78L+、78M+、LM7805、LM7905。 78系列稳压器输出正电压，79系列稳压器负电压， 最大输出电流lomax为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路， 具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。如果将调整管、比较放大电路、基准电源、取样电路及连接导线等制作在一片硅片上，就构成了集

8、成稳压电路。其中，三端集成稳压器因其体积小、性能稳定、价格低廉、使用方便，目前得到了广泛应用。2.3固定直流稳压电源电路设计变压器的选取：通过查询7805,7905芯片手册得知两芯片的输入电压得达到 13V 才能正常工作，故变压器输出电压有效值U2 .13/1.2、11V，由于要求输出的电压为正负两组，所以设计中选取 220V转土 15V交流变压器。整流二极管的选取：选取整流二极管时，主要考虑其反向耐压值，在整流电路 中，最大电压不超过1.1 2U223V，整流二极管耐压值大于其即可，设计中选取1N4007，其反向耐压值为1000V,满足设计要求。滤波电容的选取：选取滤波电容是主要考虑其耐压值

9、及其容值， 在滤波电路中， 同整流电路，最大电压不超过1.1. 2U2 : 23V，根据公式RLC =(35)T/2，可以算 出C。设计中选取容值2200uF，耐压值50V的电容。三端稳压芯片的选取：由于设计要求输出+/-5V两组稳定电压，所以选取LM7805，LM7905两组芯片，即可稳定输出两组电压。3. 方案实施3.1 Multisim电路仿真对固定直流稳压电源仿真的电路如图 3.1所示，仿真结果如图3.2所示，正向 输出压为+5.003V，反向输出电压为-5.675V,考虑到由于Multisim内部器件参数的 影响，使仿真产生较大误差，总体满足设计要求。XSC1VI220 Vrms50

10、 Hi1N4001GPLISEU1 LM780&CTLM79O5CT1N4CTO1GP图3.1电路仿真图3.2仿真结果3. 2 Altium Designer设计原理图及 PCB设计根据Multisim仿真的电路图绘制原理图（如图 3.3所示），选取合适的封装， 导入到PCB设计界面中，对器件进行整体布局，设置布线规则，对其进行布线， 在绘制PCB过程中，应注意焊盘不应过小，导线不易过细且不交叉，绘制后的PCB 如图3.4所示。图3.3原理图-6 -3.3 电路板的制作与调试将绘制好的 PCB 图打印出来，通过热转印机将其转印到覆铜板上， 放到腐蚀液 中进行腐蚀，之后用钻台给板子钻孔，

11、擦去油墨，焊接元器件。在焊接过程中，应 注意电容和二极管的正负极。对焊接好的电路板进行调试，检查是否有虚焊以及短 路情况。检查无误后就可以上电检测，并用万用表测试其输出电压。4. 结果与结论由于采用的是由变压、整流、滤波、稳压的流程思路将 220V交流电压变换成 5V的直流电源，而其中主要是以三端固定稳压器。LM7805 构成的稳压电路设计作为设计的重点核心内容。三端固定稳压器LM7805的使用使系统具有功能强、性能可靠、成本低、方便易学等的特点。为满足 设计需要，使用滤波电路的过滤， 输出端产生了精度高、 稳定度好的直流输出电压。 在我们设计和调试的过程中，也发现一些问题，滤波电路滤除整流后

12、电压中总是还 含有交流成分，使之不能成为平滑的直流电压，从而为整个电路的下步步骤带来了 较大的影响。另外，当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，直接影响了输 出直流电源稳定。因此，如果设计能够单一化，那么整个电路的误差将会大大的减 小，为整个电路带来更精确的结果，是调试现象更加显著。5. 收获与致谢通过本次设计，我学会了知识和技能。在本次的设计中，我选择了直流稳压电 源为设计题目。这是一个主要以模电为核心的设计课题。通过这次设计强化了我在 大学期间所学的基础课及专业课的认识和理解，巩固了我的整体知识体系结构，并 且通过自行设计电路图我熟悉了各种制图的工具软件，其实主要使用了AltiumDe

13、signer 这一工具软件。另外，在设计过程中，熟悉掌握了电路元器件的选择方法， 特别是集成三端固定稳压器的型号参数及应用。最后，通过调试使我掌握了直流稳压电源的调试与测试方法最后，通过这次毕业设计还使我了解了科学论文的写作规范，熟悉了 Office 办 公软件的使用。这次的毕业设计对我而言并不是简单的完成一个课题，而是巩固了 我的专业知识，练习了我的实践操作能力和解决问题的能力。6. 参考文献1 刘文洲，谷树忠 . Altium Designer 教程 M . 北京：电子工业出版社， 2010.2 邱关源，罗先觉 . 电路（第五版） M . 北京：高等教育出版社， 2006.3 童诗白 . 模拟电子技术基础 M . 北京：高等教育出版社， 2005.4 臧春华 . 电子线路设计与应用 M . 北京：高等教育出版社， 2005.7. 附件图 7.1 与图 7.2 为电路实物图- 8 -表7.3为本次课程设计用到的元器件清单表。表7.3元器件清单排针21N400