多路输出直流稳压电源设计[1].docx

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1、多路输出直流稳压电源设计目 录课程设计任务书 错误！未定义书签。武汉理工大学课程设计教学检查记录表错误！未定义书签。摘要21. 绪论32设计内容及要求42.1设计的初始条件及主要任务42.2设计思路43单元模块设计原理53.1电源变压器53.2整流电路53.3滤波电路63.4稳压电路63.5电源指示64元件参数选择84.1集成稳压器的选择：84.2电源变压器的选择84.3集成整流桥及滤波电容的选择94.4分压电阻的选择95硬件调试10电路测试相关参数一览表106整体电路图117器件清单及仪器相关参数128心得体会13参考文献13附录14电子技术课程设计进度要求14电子技术课程设计说明书与图纸要

2、求 14信息工程学院课程设计评分表15摘要本文介绍了一种采用集成稳压器制作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

3、的专业技能。关键词：直流滤波集成稳压器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，而常用的电源一一 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，常见的有土 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

4、一些对于今后有实际 意义的电路，我们选择12V、5V以及3-18V五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

5、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五种集成稳压器芯片：LM7812、LM7805、LM7912、LM7905、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/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

6、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。2.2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、电源指示五个部分。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

7、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、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 择带有中间抽头的双12V变压器。考虑到今后的功率需要，这次我选择了25W的变压器。 这样两个12V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线； 而将两个12V的输出端加给LM317，即输出24V。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。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

8、流效率较低。另一种是单向桥式全波整流电路。如右图，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。3图3-2-1半波整流电路输入输出波形对比图3-2-2单向桥式全波整流电路一:bNAhL以 rD,EyDjdt图3-2-3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

9、一个单向 的脉动电压。3.3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。4在这里 选择用电容滤波，适合小电流负载。3.4稳压电路图3-3-1几种不同的复式滤波电路图3-4-1集成稳压器LM317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

10、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1.237V，最大输出电流为1.5A。集成稳压器LM79Xx :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3-4-2集成稳压器LM78xx3.5电源指示特点，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 器。4

11、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。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

12、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、LM7905、LM7912。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1.25V37V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

13、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Uomax+(Ui-Uomin) W Ui W Uomin+(Ui-Uo)max18V+3VWUiW3V+40V21VWUiW43VU2NUimin/1.1=21/1.1=19.09V取U2=20则P=20W，所以选取24V/25W的变压器即可。4.3集成整流桥及滤波电容的选择由于Urm=1.414X24=33.936V, I=1A,额定工作电流ID=1A,所以集成整流桥芯片选 择 KBP307。I=1A。T=0.02s,电路中滤波电容承受的最高电压时1.414X24=33.936V所以选择电容 的

14、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 18V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V = Xref(R + R + R)+1(R + R )REF R1123

15、 ADJ233V V 18V 设 R = 5 KQ12 -茜3Lk_三咨好-Lkuomn - 一JJ-yiLCJ4 .&#.昌JHDAGT: :MilnljLk-aEEHLLM-E.E工_号 且|-15莒芝7器件清单及仪器相关参数名称型号数量备注变压器双 12V/25W1集成整流桥KBP3071电解电容3300uF/50V13300uF/25V4470uF/35V3470Uf/16V2瓷片电容33451045电位器5K1电阻1K936021001LED红色4绿色2二极管1N506211N40071开关5三端接线柱1排针若干导线若干万用表1电工工具1套8心得体会此次课程设计至此已经接近尾声，一周

16、的时间虽然很短暂，但在这一个星期的设计过 程中收获颇丰。首先，这是自己第一次自己设计一个小的实用电路，感受到了将所学知识转化为实物 的喜悦。更加激励了自己今后的专业学习。其次，在焊接的过程中难免会有一些错误，通过仔细的寻找错误，让我更加深刻的了 解了电路原理，积累了检查电路的经验，培养了自己钻研求实的耐心与精神。在设计的过程中，我还与同学一起查阅资料，了解到许多课外的知识，也认识到了自 己还有许许多多的不足，需要加紧努力，充实自己；在与同学合作的过程中，更加深了大 家的了解，培养了团队合作的精神与经验。感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次的课程设计，让我加深 了对于所学模电知

17、识的理解，真正做到了将理论与实际结合起来，切身体会到了理论与实 际差别。例如像对于可调电阻的计算，可以十分的精确，但是在选管时可能会有许多的麻 烦，所以在允许范围内可以有一定的偏差，这对于实际的应用没有太大的影响，但是对于 系统的设计制作会有十分大的便捷。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。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1 中国 IC 网.2 吴友宇.模拟电子技术基础.北京：清华大学出版社，2009.1.3 百度百科.4 康华光.电子技术基础 模拟部分（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.15 张建生.电源技术教程.北

18、京：电子工业出版社，2007.4.附录电子技术课程设计进度要求序号设计内容所用时间1布置任务及调研1天2方案确定0.5天3制作与调试1.5天4撰写设计报告书1天5答辩1天合计5天电子技术课程设计说明书与图纸要求课程设计说明书内容包括：1. 设计任务及主要技术指标和要求；2. 选定方案的论证及整体电路的工作原理；3. 单元电路的设计计算，元器件选择，电路图；4. 实际电路性能指标测试结果，并与理论指标进行对比分析；5. 按国家有关标准画出整体电路图，列出元件、器件明细表；6. 对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见，信息工程学院课程设计评分表评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（10分）2.设计方案正确，具有可行性、创新性（20分）3.设计结果（例如：硬件成果、软件程序）（20分）4.态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）5.设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6.答辩（25分）总分备注：成绩等级：优（90分一100分）、良（80分一89分）、中（70分一79分）、及格 （60分一69分）、60分以下为不及格。