上传-可显示电压范围多路输出直流稳压电源设计方案

PAGEPAGE1基础强化训练任务书学生姓名：专业班级：指导教师:工作单位:信息工程学院题目:可显示电压范围多路输出直流稳压电源电路印制板图设计训练目的主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。训练内容和要求１、基础课程和基本技能强化训练（1）设计一个可显示电压范围多路输出直流稳压电源电路；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+3～＋12V／１A。(２）对所设计电路的基本原理进行分析;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。2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练要求学生掌握基本的文献检索方法,科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。3、基本动手能力和知识应用能力强化训练(１）学习PＲOＴEL软件；（2）绘制电路的原理图和ＰCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范;4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A４纸打印。初始条件计算机；MicｒｏsoftＯfficeWord软件;PROTEL软件时间安排１、20010年７月12日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明；学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。2、2010年７月12日，电路设计与分析.３、２010年７月13日至2０10年7月15日，相关电路原理图和ＰCB版图的绘制.4、20１0年7月１６日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名:年月日目录TOC＼o"1－3"\h\z\uHＹPEＲLINK1绪论ﻩＰＡGEREF_Toc266８9５674\ｈ５ＨＹＰＥRLINK\l"_Toc2668９56７５”2设计内容及要求 PAGEREF_Tｏｃ2668956７5＼h6HYPERLINＫ＼l"_Toc２６６895６7６＂２．1设计的初始条件及主要任务ﻩPAGEREF_Toｃ2６68956７6\h6ＨYPERLＩNK2.2设计思路 PAＧEREF_Toc２６68９56７9\h６ＨYPERLＩNＫ＼ｌ”_Tｏｃ26６895６80”3单元模块设计原理ﻩPＡGＥRＥF＿Toc266８95６８０＼h7HYPERLINK\l＂_Toc２6６8９5681”3.1电源变压器ﻩＰＡGEREF_Toc2668９5６8１＼h7ＨYPERLINK＼l"_Toc266895682”3.２整流电路 ＰAGEＲEF_Toc2６6895682＼h7HYPEＲLINK＼ｌ"_Toc266895６8３＂3.３滤波电路 PAＧEＲEＦ＿Toc２668956８3＼h8HYPERLＩNK\l＂_Ｔｏｃ266895６8４＂３．4稳压电路 ＰAGERＥF＿Toc266895684\ｈ9ＨＹPERLＩNK\l”_Tｏc２6６８９568５”3.５电源指示 PAＧEＲEF_Toc2６68９5685\ｈ9HYPEＲＬIＮK＼l"_Tｏc2６6895686＂4元件参数选择 PAGERＥF_Toc２66895686\h10HYPＥＲLIＮＫ\l＂＿Toc266８9５68７＂４。１集成稳压器的选择： PAGＥREＦ_Tｏｃ2６68956８7＼h1０ＨＹPERLINK\l”＿Toc266895６90＂4.2电源变压器的选择ﻩPAGEREF_Toｃ２６68９5690\h１0ＨYPＥRLINＫ\l”_Toc2668９5691＂4．3集成整流桥及滤波电容的选择ﻩPＡGEREF_Ｔｏc2668956９１\ｈ1１ＨYPERLＩNK＼l＂_Toc2６6895692”4。4分压电阻的选择ﻩPAGERＥF_Tｏc２66８９５６92\ｈ11HYＰERLINK＼l"_Toc26689５695”５设计所需器件清单及仪器相关参数 ８95695\h12ＨYPＥRLINK\l”_Tｏｃ26６8９5６９6"6电路图绘制 ＰAGEＲEF_Toc2668９5６96\h13HＹPEＲLINK\l”_Toc26６895697”7心得体会 PAGEREF_Ｔoc266895697\ｈ14HYＰERLIＮK\ｌ"_Toｃ２6６895699”附录1可显示电压范围多路输出直流稳压电源设计原理图ﻩPAGERＥF_Toｃ26６89５６99＼h16HYPERLINK\ｌ"_Toc2６68９５701"附录2可显示电压范围多路输出直流稳压电源设计PＣB图ﻩPAGEＲEＦ＿Ｔoc2668９570１\h17ﻬ摘要本文介绍了采用集成稳压器制作可显示电压范围多路输出直流稳压电源的方法，主要阐述如何运用集成稳压器，配合变压器、单向整流桥、滤波电容,完成规定任务的设计方法,重点叙述了整体设计的工作原理、相关元件的选定思路、电路具体调试过程三个部分。本次课程设计的目的培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。培养学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能.关键词：直流滤波集成稳压器Protel99SEﻬAbｓtｒactThisａｒticleinｔｒoｄｕcesａniｎteｇraｔｅdvoｌtagｅｒegulａtormａkｉｎgmｕltiｐlｅｏuｔｐutDCreｇulatedｐowersｕpｐlｙmｅthoｄ,thepｒｉncipalｅｘplaｉｎedhｏwtheintｅgraｔedvｏltageｒegｕlator,withtｈetransfｏｒｍeｒ，onｅ—waｙbridgｅｒecｔifieｒ,fｉlterｃaｐａcｉtor，comｐｌｅteｔhedesignｔasｋs，focuｓinｇonnａrrativetｈeoveralldeｓｉgｎofｔheworkingpriｎciplｅ，ｔheｒelevantcomponeｎｔsofｔｈeselecｔｅdｉｄeaｓanｄcoｍmｉssioｎｉngｐrocessofthｅｔｈreepartsofthecircuｉt。ﻭTｈｉscourｓeisdesｉgｎeｄtotraiｎｓtudentｓoｎthｅproperdｅsｉgｎ,andtheorywithpracticａlworkｓtylｅ，serioｕs,realisticｓｃientｉficatｔitｕdeandiｎnovativｅspｉｒitofdariｎgtoexplorｅ．Colｌegｅstudｅntsaｐplytheirｋnｏｗｌedgetoｓｏｌvepractiｃａlenｇinｅeringａnａlｙsisandprｏblemsoｌvingskｉllsｔｈroｕghｃｏursesdｅsiｇnedtoｅnaｂlｅstudentsｉｎtｈetheoretiｃａｌcaｌcuｌatiｏn,ｓtrucｔuraldeｓiｇn,eｎｇineerｉｎgｄraｗiｎgs，acｃeｓstｏdesignｉnｆormatiｏn，ｓｔanｄardａｐｐlicａｔiｏnandcompｕｔｅrapｐliｃａtionsｔrainｉnｇandraｉsiｎｇcapacｉtyof。Ｔｏconsolｉｄate，deｅpenaｎｄｅxpａndtｈestudｅntsknｏｗｌｅdgｅａndpｒelimiｎarytｈｅｏretｉcａｌexperｔise。

Kｅywoｒdｓ:DCｆilterｉｎtegｒaｔｅdｖoｌtaｇereｇulatoｒPｒotel99ＳＥ

１绪论很多电子设备,家用电器都需要直流电源供电，其中除了少量的低功耗、便携式的一起设备选用干电池供电外，绝大多数电子设备正常工作需要直流供电,而常用的电源-—市电是22０V或380V的交流电，因此需要把交流电变换成直流电。1例如在我们学习的大多数集成运算放大器都需要加规定的直流偏置才能正常工作.所以直流稳压电源对于我们的模电课程学习来说十分重要，一个稳定可靠的直流稳压电源是今后我们学习、设计其他电路的保证。但是不同的电路对于直流电压值有着不同的需求，常见的有+１2V、+5V等等不同的需求.为了达到巩固课程知识目的的同时，能够做到学以致用,制作一些对于今后有实际意义的电路，我们选择＋12Ｖ、+5V以及+3—+12V三组参数作为设计的电压输出参数值。此次所要设计的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的设计思路。三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器。它将全部电路集成在单块硅片上,整个集成稳压电路只有输入、输出和公共3个引出端，使用非常方便。因其内部有过热、过流保护电路，因此它的性能优良,可靠性高。又因这种稳压器具有体积小、使用方便、价格低廉等优点，所以得到广泛应用。其代表产品有78ｘｘ正电压输出系列、79ｘx负电压输出系列。1可调输出的集成稳压器是在固定输出集成稳压器的基础上发展起来的，这种集成稳压器,在集成芯片的内部,输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端的电流非常小,因此可以用少量的外部元件方便的组成精密可调的稳压电路，应用更为灵活。典型可调输出集成稳压器芯片，正电源系列有LM１17/217／317,负电源系列有LＭ13７/２3７／３37。本设计中根据任务需要选择三种集成稳压器芯片：LM7812、LM78０5、LＭ317.2２设计内容及要求2.1设计的初始条件及主要任务２．１．1设计的初始条件可选元件：变压器;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2。１。2设计任务要求要求设计制作一个可显示电压范围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＋３~＋１2V/1A。并显示输出电压范围2。2设计思路变压电路整流电路变压电路整流电路滤波电路电源指示部分220V交流输入稳压电路直流电压输出图1.直流稳压电源模块框图变压电路：将交流电网２20Ｖ的电压变味所需要的电压值。整流电路:将交流电压变成脉动的直流电压。滤波电路: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.电源指示；显示当前的电路通断情况,方便了解电源当前的工作状况。3单元模块设计原理3。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系列和LM31７系列输出正向最大１２V的电压，所以选择无中间抽头的2０V变压器。考虑到今后的功率需要，这次我选择了25Ｗ的变压器。这样就可以给7８系列以及ＬM317提供足够大的输入电压使其正常工作.3。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两种。图2半波整流电路输入输出波形对比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.整流电路波形如图２图2半波整流电路输入输出波形对比图3单向桥式全波整流电路另一种是单向桥式全波整流电路.如图3，四肢整流二极管Ｄ１～D4形成电桥.图3单向桥式全波整流电路在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。3整流波形如图４。图4单向桥式全波整流电路输入输出波形对比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4单向桥式全波整流电路输入输出波形对比3。3滤波电路图5几种不同的复式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（如图5)。4在这里选择用电容滤波，适合小电流负载.图5几种不同的复式滤波电路

3.4稳压电路ﻩ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1．2~３7V,最大输出电流为1.5Ａ。图7集成稳压器LM78xx图6集成稳压器LM317图7集成稳压器LM78xx图6集成稳压器LM317图8集成稳压器LM79xx3.5电源指示发光二极管具有工作电压很低；工作电流很小，可靠性高，寿命长.由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。４因此，我们电源指示部分将使用发光二极管来实现。通过给它串联不同的分压电阻并联在变压器输出端以及各路稳压电路的输出端以显示其工作状况。对于输出电压可调一路的电压等级指示功能，运用数电中并行比较型A/D转换的思想，运用ＬM３24运放作为比较器。通过一组分压电阻将12V等分，选取4V、６Ｖ、8V、1０V为比较电压输入到运放的反向输入端,正向输入端都接输出电压可调一路的输出端，运放的输出端通过串一个1Ｋ电阻与LEＤ相连后接地，达到指示输出电压范围的目的。4元件参数选择４。1集成稳压器的选择:4．１.1输出电压固定的集成稳压器的选择输出电压固定的集成稳压器有正电源LM7８00系列稳压器和负电源LM7９00系列稳压器。按ＬＭ7800系列输出电压可分为７8０5（+5V）、78０6(+6V)、780９（＋9V）、7812(+1２V)、７815(+15V）、78１8(+１８Ｖ）、78２４（+２4V）；按输出电流可分为78Lxx表示输出电流１00ｍA、78Mxx表示输出电流5００mA、7８xx表示输出电流1.5Ａ。负向集成稳压器与正向类似.5由于此次要输出得电压为+1２V、＋5Ｖ,电流要求均为1A，固选择的芯片为ＬM7805、LM７8１2.4。１．2输出电压可调的集成稳压器的选择可调输出的集成稳压器是在固定输出集成稳压器的基础上发展起来的，这种集成稳压器,在集成芯片的内部，输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端的电流非常小，因此可以用少量的外部元件方便的组成精密可调的稳压电路，应用更为灵活。正电源系列的基准电压为1．２5V,可在１.25V～３7Ｖ之间连续可调。其内部设有过流、过电压保护和调整管安全工作区保护电路,使用安全可靠，性能比LM７８0０系列性能更加，而且它的输出电压输出电流均符合要求，所以此次的可调集成稳压器选择LM31７。4。２电源变压器的选择取则,所以选取20Ｖ/25W的变压器即可。４.3整流二极管及滤波电容的选择由于,,额定工作电流，所以选择４个1N4007二极管组成整流桥进行整流。，，电路中滤波电容承受的最高电压时所以选择电容的耐压值应该大于34V,所以在可调电压部分选择33００uF／50V的电解电容电容，固定电压部分选择3300uF/2５V电解电容。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。所以稳压器的输入端并入瓷质小容量电容来抵消电解电容的电感效应和线路的杂波，抑制高频干扰。固在稳压芯片前并入334瓷质电容，在其后并入104瓷质电容。为了更好的消除纹波,在输出端前再并入4７０uF电解电容，其中1２V以及3~12V选择的耐压值为35V，5V组选择耐压值为16V。4。４分压电阻的选择4.４．1可调电压部分设解之得:4．4.2发光二极管串联分压部分由于发光二极管的正常工作电流为５mA至10mA，压降为1~2V；所以在可调电压组的发光二极管后串联2Ｋ电阻，１2Ｖ以及变压器输出端串联1K（变压器输出端的发光二极管选择了工作电流较高的管）,５V组串联0.5K电阻。５设计所需器件清单及仪器相关参数表1。设计元件清单表名称型号数量备注变压器220V/2０Ｖ／25W1集成稳压电路78051７8121LM３１71集成运放LＭ3２41电解电容3300uF/２５V１470uＦ/3５V247０Uf/16V1瓷片电容３3431043电位器5K1电阻2K11．６Ｋ11K668013306１001ＬEＤ红色8二极管1N506211N4０07５开关３

6电路图绘制ROＴEL是PORＴEL公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高,有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它,几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。首先建立一个设计数据库，其后看是原理图的绘制。查找相关元件并对其进行设置，并将其把放在相应的位置，进行连线，然后进行ERC检查，确认无误后生成网络表并修改网络表中的错误;建立PＣB文档,绘制禁止布线区，加载网络表并对元件进行布局，确认后开始自动布线，随后再手动进行细小的修改，完成原理图与PCＢ的设计。

7心得体会