5v12v直流稳压电源设计参数计算.doc
1变压电路 功率电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率副边功率效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边。电源变压器电压变换公式为： 其中：N1为原边线圈扎数，N2为副边线圈扎数。由于LM317L的输入电压与输出电压差的最小值,输入电压与输出电压差的最大值,故LM317L的输入电压范围为： 即 取U2=26变压器副边电流I2>Iomax = 1A,取I2 =1.1A因此，变压器副边输出功率：由于变压器所以变压器原边输出功率,为留有余地选用功率为50W的变压器。2.电容滤波电路在稳压电源电路设计中一般用四个二极管组成桥式整流电路来完成整流功能，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为：在整流电路中： 流过每只二极管的平均电流为：其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期 由于，Iomax = 1A,IN4001的反向击穿电压,额定工作电流,故整流二极管选用IN4001. 根据和公式可求的所以滤波电容电容的耐压要大于，故滤波电容C1取容量为uF1.3.3整流二极管及滤波电容的选择整流二极管选1N4001,其极限参数为,而,因为,而所以滤波电容为,电容C的耐压应大于.所以我们选用4700的电容4 元件参数的计算4.1稳压器的参数计算电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。4.1.1 计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-Vo)min=3V, 输入电压与输出电压差的最大值(Vi-Vo)max=40V,故LM317的输入电压范围为:Vomax+(Vi-Vo)minViVomin+(Vi-Vo)max即 9V+3VVi3V+40V 12VVi43V即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流输出输入电压关系不难确定变压器副边输出应为V2Vimin/1.1=12/1.1=11V取U2=12V取I2=0.5A因此变压器副边输出功率为:P2I2V2=6WP2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的功率。 P2/P1 所以变压器原边输入功率为: P1>=P2/ =10W为留有余地选择20V/20W的变压器4.1.2根据LM7812,LM7805计算变压器副边输出电压型号：78MXX:类别：电源管理类最大输入电压（V）：35V输出电压（V）：5.0/12/15输出最大电流：0.5A压差：2.0V静态电流：4mA封装：TO-220/D-PAK7812的输出电压Uo为（5-24）V，最小输入输出压差8V，最大输入输出压差为40V，7812的输入电压范围为： 20VUi52V U2Uimin/1.1=18V取U2=20V,I2=0.5A变压器副边电压P2I2U2=10V为留有余地同样选择20V/20W变压器4.2整流二极管的参数计算在含稳压器LM317的电路中的二极管选择:由于二极管最大瞬时反向工作电压Urm>1.414U2=12×1.414=17V在含稳压器LM7805的电路中的二级管的选择: 由于二极管最大瞬时反向工作电压URM>1.414×U2=15×1.414=21VIN4001的反向击穿电压大于50V,额定工作电流I=1A>Iomax.故整流二极管选用IN4001.4.3 滤波电容的参数计算滤波电容的容量可由下式估算： C=ICt/Vip-p式中Vip-p稳压器输入端纹波电压的峰-峰值； T电容C放电时间，t=T/2=0.01S IC电容C放电电流 ，可取IC=Iomax，滤波电容C的耐压值应大于1.4 V2。在本实验中Sv=Vo/Vo/Vi/Vi式中，Vo=9v 、Vi=12v、Vop-p=5mv、Sv=0.005则 Vi =Vop-p Vi / Vo Sv=1.4v所以滤波电容 C= ICt/Vip-p = Iomax t/Vip-p =0.003636uFC的耐压值应大于1.4 V2=21v。 由于之前模电实验可知，我们在实际制作过程中采用比理论值小的电容同样能达到很好的滤波效果，因此采用2200F的电容。4.4 稳压器的选择 设计要求输出电压为:一档要求输出±12V对称输出电压，二档要求输出+5V，三档要求输出（3-9）V连续可调。稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。78××系列和79××系列为固定式三端稳压器，可分别输出正电压和负电压。7812可输出+12V，7912可输出-12V，二者组装课得到±12V对称输出。7805可输出+5V电压。317输出电压范围是（1.2-37）V。因此稳压器选择LM7812,LM7912,LM7805,LM317.4.电路参数设计（1）确定R1、R2的阻值。以LM317为例说明。电路图如下所示：图11 LM317电路图输出电压计算公式 带入数据可得 （1） （2）有（1）（2）可得： 取滑动变阻器： ， 则的阻值不是标称值，取标称阻值。（2）整流二极管及滤波电容的选择整流二极管选1N4001,其极限参数为,而, 因为,而所以滤波电容为,电容C的耐压应大于故取2只/25V的电解电容相并联作为滤波电容 。同理LM337的参数为、。功率电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率副边功率效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边。电源变压器电压变换公式为： 其中：N1为原边线圈扎数，N2为副边线圈扎数。由于LM317L的输入电压与输出电压差的最小值,输入电压与输出电压差的最大值,故LM317L的输入电压范围为： 即 取U2=26变压器副边电流I2>Iomax = 1A,取I2 =1.1A因此，变压器副边输出功率：由于变压器所以变压器原边输出功率,为留有余地选用功率为50W的变压器。32、整流滤波部分图4整流滤波电路在稳压电源电路设计中一般用四个二极管组成桥式整流电路来完成整流功能，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为：在整流电路中： 流过每只二极管的平均电流为：其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期 由于，Iomax = 1A,IN4001的反向击穿电压,额定工作电流,故整流二极管选用IN4001. 根据和公式可求的所以滤波电容电容的耐压要大于，故滤波电容C1取容量为uF4、参数计算及器件选择4.1集成稳压器的选择选择集成稳压器：集成稳压器选用CW317，其输出电压范围为：，最大输出电流为1.5A。所确定的稳压电源电路如图4-1所示。 集成稳压器的输出电压Uo应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同。稳压器的最大允许电流Iom<Iomax，稳压器的输入电压范围为：Uomax+（Ui-Uo）minUiUomin+（Ui-Uo）max式中，Uomax最大输出电压； Uomin最小输出电压； （Ui-Uo）min 稳压器的最小输入电压差；（Ui-Uo）max稳压器的最大输入电压差；在图4-1所示的电路中，取C1 = 0.01F，C2 =10F，C0 = 1F，R1 = 200，RW = 2k，二极管用IN4007，和组成输出电压调节电路，输出电压 ，取，流过的电流为。取R1 = 200，则由，可求得：，Rwmax=1860，故取为的精密线绕电位器。 图4-1输出电压可调的稳压电源选择电源变压器Uomax+（Ui-Uo）minUiUomin+（Ui-Uo）max即 9V+3VUi3V+40V取 12VUi43VU2Uimin/1.1=12/1.1=10.91V取U2=12V变压器副边电流：I2Iomax=0.2A取I2=0.5A则变压器的副边输出功率P2为 P2I2U2=6W 由表1知，变压器的效率=0.7，则原边输入功率P1P2 /=8.57W。 为留有余地，故选用功率为10W的变压器。所以变压器选用12V/10W的即可。4.2整流二极管及滤波电容的选择由于：URM=/¯2U2/¯2×1216.968V, Iomax=0.2AIN4001的反向击穿电压URM50V，额定工作电流ID=1A，故整流二极管选用IN4001。式中，Uo9V,Ui=12V, Uopp5Mv, Sv3×10¨³则UiUopp Ui/ Uo Sv2.2V则滤波电容C为C=Ict/Ui= C=Iomaxt/Ui=3636F因此我们可以采用4700F的电容。对于78、79系列的电路图,如下图所示：图4-2 78、79系列稳压输出4 元件参数的计算4.1稳压器的参数计算电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。4.1.1 计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-Vo)min=3V, 输入电压与输出电压差的最大值(Vi-Vo)max=40V,故LM317的输入电压范围为:Vomax+(Vi-Vo)minViVomin+(Vi-Vo)max即 9V+3VVi3V+40V 12VVi43V即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流输出输入电压关系不难确定变压器副边输出应为V2Vimin/1.1=12/1.1=11V取U2=12V取I2=0.5A因此变压器副边输出功率为:P2I2V2=6WP2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的功率。 P2/P1 所以变压器原边输入功率为: P1>=P2/ =10W为留有余地选择20V/20W的变压器4.1.2根据LM7812,LM7805计算变压器副边输出电压7812的输出电压Uo为（5-24）V，最小输入输出压差8V，最大输入输出压差为40V，7812的输入电压范围为： 20VUi52V U2Uimin/1.1=18V取U2=20V,I2=0.5A变压器副边电压P2I2U2=10V为留有余地同样选择20V/20W变压器4.2整流二极管的参数计算在含稳压器LM317的电路中的二极管选择:由于二极管最大瞬时反向工作电压Urm>1.414U2=12×1.414=17V在含稳压器LM7805的电路中的二级管的选择: 由于二极管最大瞬时反向工作电压URM>1.414×U2=15×1.414=21VIN4001的反向击穿电压大于50V,额定工作电流I=1A>Iomax.故整流二极管选用IN4001.4.3 滤波电容的参数计算滤波电容的容量可由下式估算： C=ICt/Vip-p式中Vip-p稳压器输入端纹波电压的峰-峰值； T电容C放电时间，t=T/2=0.01S IC电容C放电电流 ，可取IC=Iomax，滤波电容C的耐压值应大于1.4 V2。在本实验中Sv=Vo/Vo/Vi/Vi式中，Vo=9v 、Vi=12v、Vop-p=5mv、Sv=0.005则 Vi =Vop-p Vi / Vo Sv=1.4v所以滤波电容 C= ICt/Vip-p = Iomax t/Vip-p =0.003636uFC的耐压值应大于1.4 V2=21v。 由于之前模电实验可知，我们在实际制作过程中采用比理论值小的电容同样能达到很好的滤波效果，因此采用2200F的电容。4.4 稳压器的选择 设计要求输出电压为:一档要求输出±12V对称输出电压，二档要求输出+5V，三档要求输出（3-9）V连续可调。稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。78××系列和79××系列为固定式三端稳压器，可分别输出正电压和负电压。7812可输出+12V，7912可输出-12V，二者组装课得到±12V对称输出。7805可输出+5V电压。317输出电压范围是（1.2-37）V。因此稳压器选择LM7812,LM7912,LM7805,LM317.5 电路总图 根据元器件参数的计算结果选择适合的元件组成部分电路，并将元件参数标于电路图中。将个部分电路综合得到可输出三档的集成直流稳压电源电路总图，如图5-1所示。第一档有含有CW317稳压器的稳压电路，输出电压（3-9）V。第二档由7812和7912组装而成，输出电压为±12对称输出。第三档由7805稳压器组成，输出电压+5V。电路图满足性能指标要求。
