集成直流稳压电源的课程设计说明书

1、摘要随着科学技术的发展，电子电气设备已广泛应用于日常生活、科研、学习等方面。电源作为电气电子设备不可缺少的供能元件，对电源的需求与日俱增，对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。电源的研发已成为新技术、新设备开发的重要环节，对推动科学技术的发展发挥着重要作用。本设计主要采用串联稳压电路设计直流稳压电源，并通过相关知识计算出各电路中各器件的参数，使电路性能满足稳压率、电流稳压的设计要求率、负载调整率、纹波电压等指标。关键词：直流；稳压电源；串联线性稳压器；开关稳压电源目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc11525 1 简介 PAGEREF _Toc11525

2、 1 HYPERLINK l _Toc28140 2 设计任务 PAGEREF _Toc28140 2 HYPERLINK l _Toc672 2.1课程设计的目的和意义 PAGEREF _Toc672 2 HYPERLINK l _Toc14138 2.2课程设计任务和要求 PAGEREF _Toc14138 2 HYPERLINK l _Toc5761 2.3实验设备 PAGEREF _Toc5761 2 HYPERLINK l _Toc16860 2.4课程设计技术指标 PAGEREF _Toc16860 2 HYPERLINK l _Toc25322 3一体化直流稳压电源的工作原理 P

3、AGEREF _Toc25322 4 HYPERLINK l _Toc23120 3.1集成直流稳压电源概述 PAGEREF _Toc23120 4 HYPERLINK l _Toc22689 3.2变压器第 PAGEREF _Toc22689 4部分 HYPERLINK l _Toc5015 3.3整改 PAGEREF _Toc5015 第四部分 HYPERLINK l _Toc22184 3.4过滤部分 PAGEREF _Toc22184 5 HYPERLINK l _Toc12428 3.5电压调节部分 PAGEREF _Toc12428 5 HYPERLINK l _Toc31946

4、4电路设计与调试 PAGEREF _Toc31946 6 HYPERLINK l _Toc192 4.1一体化直流稳压电源的设计与调试 PAGEREF _Toc192 6 HYPERLINK l _Toc6015 4.1.1一体化直流稳压电源参数计算原理 PAGEREF _Toc6015 6 HYPERLINK l _Toc5454 4.1.2集成直流稳压电源元件的选择 PAGEREF _Toc5454 6 HYPERLINK l _Toc6128 4.1.3集成直流稳压电源电路板实物 PAGEREF _Toc6128 图7 HYPERLINK l _Toc5451 5实验结果分析 PAGER

5、EF _Toc5451 8 HYPERLINK l _Toc24871 5.1集成直流电源电路分析 PAGEREF _Toc24871 8 HYPERLINK l _Toc30397 5.1.1整流部分（电路第一部分） PAGEREF _Toc30397 85.1.2 集成稳压部分（电路的第二部分） .8 HYPERLINK l _Toc15276 5.2一体化直流稳压电源结果分析 PAGEREF _Toc15276 9 HYPERLINK l _Toc18492 5.2.1 整改部分结果 PAGEREF _Toc18492 9 HYPERLINK l _Toc2847 5.2.2 过滤零件结

6、果 PAGEREF _Toc2847 9 HYPERLINK l _Toc22701 5.2.3 电压调节结果 第 PAGEREF _Toc22701 10节 HYPERLINK l _Toc32143 5.3集成直流稳压电源一般电路 图 PAGEREF _Toc32143 12 HYPERLINK l _Toc13746 6总结 PAGEREF _Toc13746 13 HYPERLINK l _Toc27295 到 PAGEREF _Toc27295 14 HYPERLINK l _Toc32455 参考文献 PAGEREF _Toc32455 151 简介在电子电路和电子设备中，通常需要

7、电压稳定的直流电源。作为电子电路中不可缺少的一部分，其作用之一就是为各级电路中的晶体管提供适当的偏压，其次作为整个电子电路的能量来源。它由电源变压器、整流器、滤波器和稳压电路四部分组成。电源变压器将交流电网220V的电压变为所需的电压值，再通过整流电路将交流电压转换成脉动的直流电压。由于这种脉动直流电压也包含较大的纹波，因此必须通过滤波电路将其滤除，以获得平滑的直流电压。然而，这样的电压也会随着电网电压波动（一般约为10%的波动）、负载和温度的变化而变化。因此，在整流滤波电路之后，需要连接稳压电路。稳压电路的作用是在电网电压波动、负载和温度变化时保持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的历史可以追

8、溯到十九世纪。当爱迪生发明电灯泡时，他考虑过稳压器。二十世纪初，就有了铁磁稳压器和相应的技术文件。有人设计了一种管状直流稳压器。 1940年代后期，电子器件与磁饱和元件组合，形成电控磁饱和交流电压调节器。 1950年代晶体管的诞生，使晶体管串联可调稳压电源成为直流稳压电源的中心。 1960年代后期，研究人员对稳定电源技术进行了新的总结，使开关电源和晶闸管电源得以迅速发展。同时，集成稳压器也在不断发展。直到今天，在直流稳压电源领域，以电子计算机为代表的电源要求电源电压低、电流大，多为开关电源。小电流、低压电源使用集成稳压器。社会在进步，社会在向前发展，只有掌握先进技术，具备一定的动手能力和设计能

9、力，才能在激烈的社会浪潮中站稳脚跟；因此，我们选题直流稳压电源的目的，一方面加深了对直流稳压电源的认识；另一方面，巩固所学知识，提高动手制作能力和设计能力。同时为我们以后学习相关专业知识打下基础和积累经验，也对我们以后的工作有帮助。2 设计任务2.1 课程设计的目的和意义通过一体化直流稳压电源的设计、安装和调试，需要学会：（1）选用变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。2.2 课程设计任务及要求一体化稳压电源主要技术指标(1)同时输出15v电压和500mA输出电流；(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5

10、10(-3)，输出电阻小于0.1；(3)增加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。设计要求(1) 电源变压器仅供理论设计。(2)合理选用集成稳压器和扩流晶体管。(3) 保护电路应为限流型。(4)完成整个电路的理论设计，安装调试，绘制电路图，制作印刷版。(5)编写设计报告和调试总结报告。2.3 实验设备电脑、示波器、PCB制作工具（包括：烙铁、剪刀、焊锡丝、焊锡、镊子等）其他焊接工具）、元器件：电阻器、电位器、电容器、稳压器、交流电源、电源连接器、IC插座、电线等。2.4 课程设计技术指标电路设计的技术指标是按照学生的学号给出的，原则上是XX。例如：一个学号为21号的学生，当你有特殊的指标要求，

11、比如脉宽X.Xms时，可以认为是2.1ms。如果是单个学号的学生，则整数位被视为零值。需要调整参数的元件需要使用可调参数装置，例如电位器。相关电路自行设计。修改后的电路应有防止电源正负极短路的措施。3 一体化直流稳压电源的工作原理3.1集成直流稳压电源概述1 直流稳压电源一般由电源变压器T、整流器、滤波电路和稳压电路组成。基本框图和各部分的波形如图 3.1 所示。图 3.1 直流稳压电源基本框图2直流电源的性能指标参数(1) 输入电压U i 。电源所需的（交流）输入电压在我国一般为220V、50Hz交流电。(2)额定输出电压Uo，电源输出稳定的直流电压值。(3) 最大输出电流 Im 。电源在额

12、定输出电压Uo下所能提供的最大输出电流。有时也用最大输出功率Pm来表示。(4)稳压系数Sr。当负载不变时，稳压电路输出电压的相对变化与输入电压的相对变化之比。本设计主要讨论了将电网电压的单相交流电转换为直流电源的方法和原理、实现的电路以及直流电源的性能指标。3.2变压器部分电源变压器T的作用是将电网的220V交流电压转换为整流滤波电路所需的交流电压ui 。在本设计中，为了安全起见，直接使用二次电压ui。3.3整改部分工作原理：整流滤波电路的作用是将ui转换成脉动直流电压。然后，纹波被滤波电路滤除，输出直流电压UI。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波等。其中，桥式整流电

13、路由四个二极管组成的桥组成，桥的两组相对节点分别连接变压器的次级绕组和负载。该电路的画法有3种，如下图所示。运行时，D1、D2和D3、D4依次导通。在u 2 的正半周，二极管D1、D2正向导通，而D3、D4反向截止，形成负载电流i 0 。i 0 的流动路径为：a D1 R L D2 b a , u 0= u2 ;在u2的负半周，二极管D3和D4正向导通，而D1和D2反向截止，形成负载电流i 0， i 0 流路为： b D3 R L D4 a b , u 0 = - u2。可以看出，无论哪两个二极管导通，负载电流的方向都是一样的。如电路图3.3。图 3.3 三桥式整流电路3.4过滤部分整流后，输

14、出电压在正负方向上没有变化，但输出电压波形仍保持波动较大的正弦波形状。为了获得平滑的直流电压波形，需要采取滤波措施。3.5电压调节部分稳压部分是使用W78系列和W79系列的芯片。需要注意的是，在输入端和公共端之间要加一个电容，以防止自激振荡，提高三端集成稳压器的性能。也应加在输出端和公共端之间。用于减少输出纹波和低频毛刺的电容器。4 电路设计与调试4.1一体化直流稳压电源的设计与调试4.1.1一体化直流稳压电源参数计算原理(1) 稳压系数 Sr稳压系数又称输入稳定系数，反映了输入电压Vi变化时输出电压V O 保持不变的能力。 Sr越小，稳压性能越好。(4.1)(2) 电压调整率SvSv 只考虑

15、输入电压变化引起的输出电压相对变化。(3) 电流调节率 SiS I 仅由输出电流的变化引起的输出电压的相对变化。(4) 纹波抑制比 Sr输入和输出条件不变时输入纹波电压的峰峰值VIP-P与输出纹波电压的峰峰值VOP-P之比。稳压系数r的定义是负载是固定的，是稳压电路输出电压的相对变化与输入电压的相对变化之比。温度系数Sr反映了温度变化对输出电压的影响；输出电阻Ro反映了负载电流变化对输出电压的影响；纹波电压是指稳压电路输出端交流分量的有效值，代表输出电压的微小波动。可以看出，上述系数越小，输出电压越稳定。4.1.2集成直流稳压电源元件的选择见表 4.1表 4.1 集成直流稳压电源组件电容二极管

16、三端集成稳压器100.10.33IN4002LM7815LM79154.1.3一体化直流稳压电源电路板实物图如图4.1所示图 4.1 一体化直流稳压电源实物图5 实验结果分析5.1集成直流电源电路分析直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路和稳压电路组成。在电路中，首先通过变压器得到电网电压，得到合适的交流电压，然后将降压的交流电通过整流电路转换成单向脉动电压。过滤掉。获得更平滑的直流电流。此时的电压值也会受到电网电压波动和负载变化的影响。这样的直流电源是不稳定的。最后加入稳压电路，在电网电压或负载电流变化时保持输出直流电压。稳定，从而获得稳定的直流电压。5.1.1整流部分（电路第一部分）整

17、流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动直流电。这就是交流电的整流过程。整流电路主要由整流 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1016.htm t _blank 二极管组成。经过整流电路后的电压不再是 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3822215.htm t _blank 交流电压，而是 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2070482.htm t _blank 直流电压和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3822215.htm t _blank 交流电压的混合

18、电压。习惯上称为单向脉动直流电压。图 5.1图 5.1 整流部分5.1.2集成稳压部分（电路部分2 ）使用三端集成稳压器时，应注意以下几点：1、根据输出电压 15V的设计要求，本方案的稳压电路采用两个三端固定稳压器LM7815和LM7915系列三端集成稳压器。输出电压是固定的，使用过程中不能调节。 .2 、使用过程中应注意防止输入端对地短路，防止输入端与输出端反接，防止输入端滤波电路开路，防止输出端与其他高压电路连接，防止稳压器接地端开路等问题，以免损坏稳压器。3、三端稳压器是一种功率器件。应采取适当的散热措施，保证集成稳压器在额定输出电流下能正常工作。5.2一体化直流稳压电源结果分析5.2.

19、1 整改部分结果整流后的二次侧电压波形如图5.1所示图 5.1 整流后二次侧电压波形5.2.2 过滤零件结果在直流电源中，多采用电抗元件对交流信号的电抗特性，将电容或电感与负载电阻适当连接，构成滤波电路。电容具有通高频、阻低频的作用。直接放在整流电路后面，可以让高频电流通过电容流回电源，从而减少流入负载的高频电流，降低负载电压的高频成分。脉动减少。滤波电路如图 5.2 所示。图 5.2 滤波器部分电路图这个电路其实就是在整流电路后面加了一个电容，利用电容充放电的时间差和整流后波形的传播，当波形变得越来越平滑。滤波后的电路波形如图5.3所示图 5.3 滤波后的电路波形5.2.3稳压部分结果其电路图如图5.4所示图 5.4 稳压部分电路图电压通过稳压电路后，波形如图5.5所示图 5.5 稳压后的波形5.3集成直流稳压电源一般电路图设计的电路图如图5.6所示图 5.6 一体化直流稳压电源电路图6 总结在这门模拟电子技术课程的设计中，我和我们组的其他同学共同设计了这款集成直流稳压电源。在这个过程的开始，感觉真的很难。我们去图书馆查资料但我们的努力没有白费，我们设计的一体化直流稳压电