多路输出直流稳压电源设计.docx

课程设计任务书题 目：多路输出直流稳压电源设计一、设计目的 根据设计要求，完成对多路输出稳压电源的设计。 .进一步技术强化对模拟电子技术基础的理解和运用。二、设计内容和要求 要求设计制作一个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+18V/1A。 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、并 画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。三、初始条件可选元件：变压器/15W/±12V；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，毫伏表四、时间安排1、2010年1月18日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2010年1月19日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。3、2010年1月20日至2010年1月21日，电路调试和设计说明书撰写。4、2010年1月22日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要IIIAbstract 错误!未定义书签。1绪论错误!未定义书签。2设计内容及要求错误!未定义书签。2.1设计的目的及主要任务IV2.2设计思想V3设计原理及单元模块设计错误!未定义书签。3.1电源变压器VI3.2整流电路VII3.3滤波电路VIII3.4稳压电路IX4电路的仿真及分析XII4.1变压电路的仿真波形XII4.2滤波电路的仿真波形XII4.3稳压电的仿真波形XIII5元件清单XIV6硬件调试XV7心得体会XVI参考文献XVII摘要In electronic circuits, electronic systems require with stable dc power, household electrical appliances are usually need voltage stability of dc voltage power supply, and people are used in our daily life, therefore, one 220V ac power to ac to dc transformation. Ac voltage transform for dc voltage stability and the equipment is the direct current voltage-stabilized source, it mainly consists of power transformer, rectifier voltage circuit filter circuits and three parts.在本学期开设的电子技术基础（模拟部分）第十章中，我们学习了直流 稳压电源，通过学习我们了解到，在电子线路中，通常都需要稳定的电源供电。 小功率稳压电源是由（图1-1）电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等 四部分组成。电网电压图1.1其中，交流电网220V的电压通过电源变压器将变为我们需要的电压值，然后通 过整流电路将交流电压变成脉动的电压。由于此脉动的电压还偶有较大的纹波， 必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压，但这样的电压随电网的 波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电 路，保证输出稳定的直流电压。此次集成直流电源的课程设计，要求正负5V、正负12V、以及+3+18V 连续可调的电压，全过程都将有我们自行完成，这就需要我们不仅要熟悉了解课 本上的知识，还要学会将理论知识应哟哦那个到我们的实践中，并学会利用书籍 资料来帮助自己。因此，动手参与设计直流稳压电源能巩固、深化和拓展我们的理论知识 与初步专业技能，通过课程设计，使我们在理论计算、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。培养 我们综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。其中，交流电网220V的电压通过电源变压器将变为我们需要的电压值， 然后通过整流电路将交流电压变成脉动的电压。由于此脉动的电压还偶有较大的 纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压，但这样的电压随 电网的波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接 稳压电路，保证输出稳定的直流电压。此次集成直流电源的课程设计，要求正负5V、正负12V、以及+3+18V 连续可调的电压，全过程都将有我们自行完成，这就需要我们不仅要熟悉了解课 本上的知识，还要学会将理论知识应哟哦那个到我们的实践中，并学会利用书籍 资料来帮助自己。因此，动手参与设计直流稳压电源能巩固、深化和拓展我们的理论知识 与初步专业技能，通过课程设计，使我们在理论计算、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。培养 我们综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。2.1设计的目的及主要任务要求设计制作一个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+18V/1A。 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、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。2.2设计思想1、直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必 须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压， 通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直 流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其 直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外 界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。2、整体设计过程本次设计首先，根据根据以上的设计思路估计初步的参数值，然后画出草图； 其次，在Multisim软件中进行仿真，在仿真过程中不断地调节参数已达到最理 想的效果，并根据出现的最好结果最终确定参数值；最后，根据仿真结果购买参 数并在实验室进行硬件仿真，调试出结果后，就开始焊电路。图3.1(1) 电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要 的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。(2) 选择电源变压器1) 确定副边电压U :2根据性能指标要求：Uomin=3VUomax=18V又,/ U-U N(U-U) U-U W(U-U)i omaxi o min i oini o max其中：(U-U ) =3V, (U -U) =40V i oin mini o max. 21VWqW43V此范围中可任选：Ui=22V=Uo1根据 Uo1=(1.11.2)U2可得变压的副边电压：U2 =U/1.15=19V2) 确定变压器副边电流I2."。又副边电流 I2=(1.52)IO1 取 I0=I0max=1A则 I1.5*1A=1.5 A3) 选择变压器的功率变压器的输出功率：Po>I2U19W3.2整流电路图(1)整流电路:利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电.(2) 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的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即/ =1 /。电路中的每只二极 f 2。1管承受的最大反向电压为5u (U是变压器副边电压有效值)。22(3) 选择整流电路中的二极管,/变压器的副边电压U=12V2.桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：、X 1滞 2U 11 V桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：/坚nnO = U4 A22查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压Ubr=50V>17V 最大整流电流I1A>0.4A图3.4(1) 滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从 而得到比较平滑的直流电压。(2) 在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能 突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出 波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：七二(1.11.2)U2, 直流输出电流叮=艺可 (I2是变压器副边电流的有效值。)，稳压电路可选集 成三端稳压器电路。(3) 滤波电路中滤波电容的选择滤波电容的大小可用式c =斗 求得。AU1)求小Ui：'AUo, UV aUiUi根据稳压电路的的稳压系数的定义：设计要求UW15mV，SvW0.003U=+3V+18VoU14V代入上式，则可求得，2)滤波电容C设定 I =Im =1A，t=O.O1S 则可求得C>4285uF。电路中滤波电容承受的最高电压为& - 17V，所以所选电容器的耐压应大 U 2 n v于 17V。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡， 形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消 电感效应，抑制高频干扰。3.4稳压电路-UT .LM317AH图3.5(1) 稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电 压和负载的变化而变化。(2) .设计方法简介a.根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压 器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续 可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V37V， 最大输出电流/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。其电压调整率和电流调整率均优于固定 式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和1M337系列的引脚功能相 同，管脚图和典型电路如图3.6和图3.7。图3.8 LM78系列的典型电路IMHU I> OUTPUT> INPUT> GROUNDTypiicall ApplicationsFljccd Regulator± _Ltr T E= rMM1I 1.JINWT 0 W kMiaXJCCT "T. CMUTFUT图3.9 LM79系列管脚及典型电路LC1E - - WECV3： ：l U7S05CT图3.10 LM7805/7905完整的电路原理图其中LM78系列输出正电压，LM79系列输出负电压。U1图3.11 LM7812/7912完整的电路原理图根据LM317的固定接法，选取R1=240Q。又因为Uo=1.25*(1+Rp/R1)=318V所以Rp=336。3216 Q。故Rp选择5K的电位器。4电路的仿真及分析4.1变压电路的仿真波形图4.14.2滤波电路的仿真波形图4.24.3稳压电的仿真波形ReviseTjIrethann，矗ChflnndJ45DiD»rrc-5M.DK-mV1 £33ISD.DDhms-ES.BfiSrrtV8.738 0TZ-T1Ej.tjmwfl.convD.KCiULharnelaChanrESaveB, TilggerIClIELltSirnocf5元件清单元件名称型号（参数）元件个数变压器双 12V/20W1LM3171LM78051LM79051LM78121LM79121电解电容470uF/50V5电解电容220uF/50V4电解电容10uF/50V1瓷片电容0.01uF1电位器5K1电阻2401整流桥60V/2A1IN400756硬件调试根据以上原理，焊接好电路以后，用万用表测得输出电压分别为-4.9V、5.01V, -11.9V、+11.9V，3 19V基本符合设计要求。说明了硬件电路的正确性。从而 说明此次模拟电路课程设计基本成功。也说明在实际情况中会出现与软仿真不 完全符合的结果，这就要求我们在实际的焊接过程中适当的更改在软件仿真时 所选择元件参数以达到更加理想的结果，当然误差是不能避免的，一定的误差 也是工程所允许的。7心得体会本次课程设计至此已经接近尾声，一周的时间虽然很短暂，但在这一个星期 的模电课程设计过程中收获颇丰。由于电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅 复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设 计；其次，就要根据设计的草图进行仿真，在电路仿真的过程中总会出现一些问 题，这次课设然那个我感受最深的是在焊接电路板时遇到的问题由于对实际元件 了解不是很好在焊接时出现了短路，导致了镇流器奥被烧毁。检查电路时按照原 理图检查去怎么也发现不了症结所在。在经过了耐心和长时间的排错后终于发现 错误所在。期间花费了我大量的时间和精力，多次都欲放弃最终在确认不是原理 问题后才不重点转移到芯片上，不过令人庆幸的是最终还是找到了错误，所以这 两周下来，我对电路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通过此次课程设计， 我对设计所用到的软件有了更加深刻地了解，体会到软件在硬件设计中的重要作 用，其便捷性更是深有体会。这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次课设让我明白 了理论和实际操作之间差距，而且也让我很明确得意识到自己在模电上有很多的 知识漏洞，以后应该多钻研一下。还深刻体会到对元件结构精确了解的重要性。 同时也感谢指导老师在设计过程中的辅导以及同学的帮助。参考文献本科生课程设计成绩评定表姓 名赵威性 别男专业、班级电子科学与技术0802课程设计题目： 多路输出直流稳压电源设计课程设计答辩或质疑记录：一、该电路有哪几部分组成，各部分是怎样实现的？答：该电路有变压、整流、滤波、稳压四部分组成，其中稳压是由变压器实现的， 蒸馏时根据一极管的单向导电性有整流桥实现的，滤波是通过电容充放电来去除纹 波的，稳压是通过三端稳压器实现的，是输出电压不受负载的影响。二、本次课设你遇到的最大困难是什么？答：遇到的最大困难是在焊接过程中由于对元件结构不熟导致了焊接时出现短路， 并且在排错时由于排错方向不对使自己花费了大量的时间按和精力才找出问题的关 键，因此体会颇深，我们不光要有设计的本领还要对硬件有足够的熟练程度，只有 这样我们才能做好我们的产品。成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：