直流稳压电源课程设计报告.docx
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直流稳压电源课程设计报告
课程设计报告
题目：
直流稳压电源课程设计
院系：
生物医学工程学院
专业：
生物医学工程
组员姓名：
2011-8
直流稳压电源课程设计报告
一、设计任务及要求
1．设计任务
设计一直流稳压电源，满足：
（1）当输入电压在220V交流时，输出三路直流电压分别为+15V，-15V，+5V;
（2）输出的三路电流分别为0.2A,0.2A,1A;
（3）输出纹波电压不大于2，稳压系数<=0.02;
2．要求通过设计学会；
（1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；
（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；
（3）短路保护实现方法
（4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法
（5）撰写设计报告
3．设计注意：
（1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计；
完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图；
1绪言
随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。
由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。
集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。
对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。
而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。
2．设计思路以及方案
直流稳压电源主要由四部分组成：
电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图1所示：
1．电源变压器：
将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。
2．整流电路：
将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。
3．滤波电路：
滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。
该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。
4．稳压电路：
它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。
它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。
图1直流稳压电源
方案一：
其稳压电路使用的是LM317与LM337三端稳压芯片构成稳压电路的核心。
优点可以用过电位器任意调节输出的电压，而本命题是要求输出固定的三路电压。
调节电位器麻烦，如图二、三所示。
LM317
图二LM317应用电路图
LM337
图7LM337应用电路图
方案二：
其电源变压器，整流电路，滤波电路大体一致，其稳压电路不同于方案一，其用的是LM7815与LM79157与LM7805三端稳压芯片。
其直接输出三路分别为+15V，-15V，+5V的直流电压。
省去了调节电位器的麻烦。
如图所示：
所以我们小组设计时选用了LM7815与LM79157与LM7805三端稳压芯片的方案二。
3总体设计思路
由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。
因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。
稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。
稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。
采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。
按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。
而本实验我们小组采用的是固定式输出电压的类型。
3.1LM78XX与LM79XX系列集成稳压器的特性简介
输出电流1A以上。
内置过热保护电路。
无需外部元件。
输出晶体管安全范围保护。
内置短路电流限制电路。
封装形式
一般应用电路
LM78XX
LM79XX
4单元电路的设计
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路所组成，各部分电路的形式与作用如下。
4.1电源变压器
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。
因为要得到输出+15V及0.2A,+5V及1A,-15及0.2A的三个通道。
所以选用了电源变压器为双24Ｖ／10Ｗ
4.2桥式整流电路
桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。
桥式整流电路
4.3滤波电路
整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。
所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。
滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。
本设计中采用电容滤波电路
电容滤波电路
分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。
这里假设t<0时，电容器C已经充电到交流电压V2的最大值（如波形图所示）
式中R为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，RC放电时间常数应该满足RC
.式中T=20ms
4.4稳压电路
在每一路输出端中，分别用了LM7815,LM7805，LM7915三端稳压芯片。
于是就得到三个通道分别输出+15V，+5V与-15V的电压。
在加上负载电阻75欧，5欧，75欧就得到0.2A,1A0.2A的电流。
其中有一路通道多用了一个LM7815其目的输入的电压越高，其发热量就越大。
如果从滤波电路输出的电压较高，电路电流较大，可视情况通过两级三端稳压把电压降下来。
所以可通过7815先把电路中的电压先降下来。
4.5总图
5Multisim中的仿真
5.1三通道的电压
5.2三通道所要求的电流
7.总结
在这次课程设计中，我们小组在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、设计的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在设计，我还学会了很多学习的方法以及相关软件的使用,如Multisim。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
我将所学知识运用到设计中，按照设计要求设计电路的参数，在按对应的参数选取元器件，通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。
在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
元器件清单
元器件名称
数量
变压器
1
整流全桥
1
1000uF电解电容
4
470uF电解电容
3
330nF电解电容
4
1uF电容
3
7805稳压芯片
1
7815稳压芯片
2
7915稳压芯片
1
5欧电阻
1
75欧电阻
2
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