朱迪04直流稳压电源

1、1 设计任务描述1.1 设计题目：直流稳压电源1.2 设计要求 设计目的(1) 掌握反激式开关电源或线性开关直流电源的构成、原理与设计方法；(2) 熟悉模拟元件的选择、使用方法。 基本要求（1）220V交流输入电压，+9V直流输出电压；（2）使用集成三端稳压器进行稳压输出，输出纹波系数<1%；（3）输出功率>6W 发挥部分（1）负载短路（输出过流）保护，输入过压保护；（2）多路输出电压±12V； 2 设计思路本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。变压电路：将交流电网220V的电压变成所需要的电压值。整流电路：将交流电压变成脉动的直流电压。滤波电路：

2、由于经过整流的脉动直流电压还含有较大的纹波，因此需要设计滤波电路加以滤除。稳压电路：在电网电压波动、负载和温度变化时，依然维持输出直流电压稳定。关于发挥部分，我选择的是输出电压线性可调和估算出线性电源效率（>0.4），要使输出电压线性可调就要在电路中加上适当阻值的滑动变阻器，而要选用适当阻值的输出电阻。多路输出±12V。通过用LM7812，LM7912来输出±12V。3 设计方框图220 交 流 输 入 稳 压 电 路 滤 波 电 路 直流电压输出图3.1 稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 图3.2 整流与稳压过

3、程4 各部分电路设计及参数计算 4.1电源变压器 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。因为要最终通过78、79系列和LM317系列输出正向最大18V负向最大12V的电压，所以选择带有中间抽头的可调变压器。考虑到今后的功率需要，将输入电压调至14V。这样输出功率为12W。两个14V的输出分别给78、79系列使用，中间抽头作为固定电压输出部分的地。 图电源变压器 图变压器降压 4.2 整流电路整流电路有半波整流电路与单相桥式整流电路。半波整流电路的特点是输出电压波形为输入正弦波电源波形的正半周期，所以输出电压脉动很大，直流分量较小，整流效率较低。另一种是单向

4、桥式全波整流电路。如下图，四肢整流二极管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流回变压器，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。图单向桥式全波整流电路图 半波整流电路输入输出波形对比图单向桥式全波整流电路输入输出波形对比整流电路参数计算 变压器的副边电压U2=14V 桥式整流电路中的二极管承受的最高

5、反向电压为：Udm=1.414U2=19.7V 单向全波整流电路中二极管承受的最高平均电流为： Id=Iomax=1A 查手册选整流二极管1B4B42，其参数为：反向击穿电压UBR=50V>19.7V 最大整流电流IF=1A 图整流电路4.3 滤波电路经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用，一般有电抗元件组成，如在电阻两端并联电容器C，或在整流电路输入端与负载间串联电感器L，以及有电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。在这里选择用电容滤波，适合小电流负载。图几种不同的复式滤波电路滤波电路的原理是利用电容与电感元件在电路中的储能作用，当电源提供的电压升高时电容能把部分能量存储起

6、来，而当电源提供的电压降低时电容又能把电场能释放出来，这样就会使负载电阻两端的电压比较稳定平滑，电容就是通过这种方式达到了滤波的目的。 图电容滤波电路4.4 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。由于电源要求的输出功率较小，为了简化电路并提高电路的稳定性，因此选择集成稳压器。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1.237

7、V，最大输出电流为1.5A。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 集成稳压器LM78xx4.4.1稳压电路设计及其参数计算图 集成稳压器LM79xx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。（1）固定电压输出稳压器常见的有 LM78 系列三端固定式正电压输出集成稳压器； LM

8、79 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。图 LM7812CT稳压电路及输出电压值图 LM7912CT稳压电路及输出电压值 5 工作过程分析 本次设计的线性直流稳压电源，实现了220V交流输入电压，9V直流输出电压，输出纹波系数<1

9、%，负载短路（输出过流）保护，输入过压保护；多路输出电压，±12V的发挥部分的要求。本电路主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。电源变压器将交流电压转换成所需的交流电压值，然后分别经过整流电路的整流作用，滤波电路的滤波作用，稳压电路的稳压作用对交流电压进行一系列的处理，最终得到要求的直流9V的稳定电压。单相桥式整流电路使流过负载端电阻的电流方向始终保持一致，避免了整个周期内电流有两个流向，将交流电压变成了直流电压。滤波电路大幅度减小了电压的波动范围，使其达到电压平稳的目的。而整流电路的作用是进一步地减小从滤波电路出来的电压的纹波，使其成为真正平稳的直流电压。6 元

10、器件清单 序号元件名称规格及用途数量1电源变压器TS_AUDIO_VIRTUAL12整流二极管1B4B42 43滤波电容680mF14电容30nF100uF1uF3225三端集成稳压器LM7809CTLM7912CTLM7812CT1116电阻70050041.85k11117主要元器件介绍7.1 整流二极管1B4B42整流二极管IN4B42，其参数为：反向击穿电压UBR=50V>19.7V ，最大整流电流IF=1A7.2 稳压器LM7912CT# 元件 #数据库名称: 主数据库系列组: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名称: LM7912CT作者: JVT日期: M

11、arch 17, 2000功能: 描述: Iout=1.5: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220热敏电阻连接：: 40.00热敏电阻状况：: 2.00功耗: 2.00降值拐点：: 0.00最低工作温度: 0.00最高工作温度: 125.00静电放电：: 0.00# 符号 #符号(ANSI) 符号(DIN) 引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组GND 1 GRP:A A:GND 包括 IN 2 GRP:A A:INPUT 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.3 稳压器LM7812CT# 元件 #数据库名称: 主数据库

12、系列组: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名称: LM7812CT作者: DMN日期: February 03, 2005功能: 描述: Iout=1.0: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220热敏电阻连接：: 50.00热敏电阻状况：: 4.00功耗: 2.00降值拐点：: 0.00最低工作温度: 0.00最高工作温度: 125.00静电放电：: 0.00# 符号 #符号(ANSI) 符号(DIN) 引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GN

13、D 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.4 稳压器LM7809CT# 元件 #数据库名称: 主数据库系列组: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名称: LM7809CT作者: JG日期: September 14, 1998功能: 描述: Iout=1.8: Vout=1.2-37: Pd=2.0: Package=TO-39(H03A)热敏电阻连接：: 140.00热敏电阻状况：: 12.00功耗: 2.00降值拐点：: 0.00最低工作温度: -40.00最高工作温度: 125.00静电放电：: 0.00# 符号 #符号(ANSI) 符号(DIN) 引脚信

14、息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GND 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 小结通过本次的模拟电子课程设计,让我们对线性直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标有了更深入和细致的了解。与次同时，此次课程设计也让我们充分地认识到我们在学习这门课程中存在的不足之处。在整个的电路设计过程中，我们遇到了很多的问题，从根本不了解自己设计的电路到掌握基本的电路模型，到绘制出基本电路，再到元器件的选定以及其参数的确定。但是我们通过查阅资料和不断的努力解决了这些问题。而在解决这些设计问题的

15、同时自己收获颇多。在这次课程设计实践课中，我们学到了很多教科书以外的知识，不仅仅是掌握了自己设计的电路的相关知识，更重要的是掌握了设计的原理和思路，解决问题的办法和怎样有效地利用同图书馆和网络的资源来帮助自己学习。实践课对我们理论课的学习也很有帮助，能让我们更深入细致地掌握书上的内容，让我们对书中一些细节问题也做了深入的研究。在做课程设计之前，我首先仔细阅读并研究了教材中所有有关课设部分的章节，之后，又利用图书馆的资源和网上资源，对课设电路做了具体的了解和分析。有关计算部分我也参考了很多的资料，但有的元件的参数还是不明白为何设成这样，只好参考经典值。单元电路的每一部分我都经过了比较认真的考虑，

16、比较了很多类似的电路，也参考了很多资料才决定每一部分应该用哪一种元件。虽然每一部分都是经过详细的分析才搭成的电路，但设计后的完整电路并没有达到预想的效果，然后我们又开始重新分析和计算，经过很多次的修改后才做出了符合要求的电路。在这个过程中，我们不断的摸索，不断的进步，经过多次的失败，经过几天的坚持努力，不断研究和摸索，最后完成了这项任务。在以往的学习中，我总感觉对课本知识掌握的不够牢固，理解的不够深入，不会融会贯通，通过这次的课程设计，我才学会了怎样对书本有更深入的了解，怎样把理论与实践更好地联系起来。这次的课程设计，让我知道了该怎样学习，也让我把所学的模拟电子知识得到了运用，让我的学习能力和

17、设计能力都有了更进一步的提高。在这次课程设计过程中，我遇到了几个自己不能解决的问题，通过老师和同学的帮助最终把问题解决，在此，我也看到了自己的一些不足之处，这让我明确了今后的努力方向。很庆幸能有这样一次课设的机会，让我学尝试了理论与实际的结合，让我学到了很多知识，让我认识到了自己的不足，让我明确了努力的方向。在以后的学习生涯中我会不断的完善自己，用更多知识来丰富和充实自己，为自己以后的人生道路打下坚实的基础！致谢 此次课程设计已接近尾声，但在此期间我们收获颇丰。首先，在此感谢曲延华老师的大力支持和耐心的指导。此次课程设计中我们遇到了好多困难，开始的时候我们都不知道如何入，是曲老师的指导让我们对所设计的课题有了基本的了解，并且