直流稳压输出电源讲解.docx

直流稳压输出电源讲解.docx

《直流稳压输出电源讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压输出电源讲解.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

直流稳压输出电源讲解

模拟电子技术基础

课程设计（论文）

样张1

直流稳压输出电源

院（系）名称

新能源学院

专业班级

电气工程及其自动化

学号

学生姓名

指导教师

起止时间：

2015.7.6—2015.7.19

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

新能源学院教研室：

电子信息工程

学号

学生姓名

专业班级

课程设计（论文）题目

多路输出直流稳压电源

课程设计（论文）任务

任务要求：

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。

主要由变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等组成。

变压电路将电网电压转换成所需的电压；整流电路将交流电压变换成脉动的直流；滤波电路去掉脉动直流电中含有的较大的纹波成分；稳压电路用于保持输出电压稳定。

技术要求：

1、输出直流电压

，

，

。

2、最大输出电流

。

3、具有过流保护功能。

4、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。

。

指导教师评语及成绩

平时成绩：

答辩成绩：

论文成绩：

作品成绩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

注：

平时成绩占20%，答辩成绩占20%，论文成绩占40%，作品成绩20%。

摘要

在电子电路中，电子系统都要求用稳定的直流电源，日用电器通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，而人们在日常生活中都使用220V交流电源，因此，需要将交流电变换成直流电。

将交流电压变换为直流电压并使之稳定的设备就是直流稳压电源，它主要由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四部分组成。

本文介绍了一种采用7805，7905，7812，7912系列稳压器实现功能，融入了整流桥式的整流作用以及电容的滤波作用，共同实现多路直流稳压电源的输出。

主要阐述如何使用以上集成芯片完成对生活中经常要用到小功率稳压电源的设计，其中对包括参数的选取、实际情况对电路的影响的解释，以及对今后设计同类电路的总结。

在设计过程中主要运用Multisim进行软件仿真，展现了Multisim在硬件设计过程中的强大功能。

其便捷性对我们今后的硬件设计提供了重大帮助!

关键词：

单相桥式、稳压电源、Multisim、可变电压，滤波

第1章绪论1

1.1直流稳压器发展概况1

1.2本文研究内容1

第2章多路输出直流稳压源总体设计方案1

2.1多路输出直流稳压源设计方案论证1

2.2总体设计方案框图及分析1

第3章各单元电路设计3

3.1各单元电路具体电路设计3

3.1.1电源变压器设计3

3.1.2整流电路设计3

3.1.3滤波电路设计4

3.2元器件型号选择5

3.3参数计算5

3.4总体电路图6

第4章多路输出直流稳压源仿真与调试7

4.1Multisim仿真与调试7

4.2仿真结果7

第5章多路输出直流稳压电源实物制作8

5.1电路板制作8

第6章作品测试与数据分析10

第7章总结10

参考文献11

附录I12

附录II12

附录II13

第1章绪论

1.1直流稳压器发展概况

自六十年代起，第一台开关电源问世以来，开关电源在世界各国迅速发展，直流稳压电源也顺势而生，但在初期价格较高，直到八十年代，随着元件工艺的成熟，直流稳压电源的价格也日益下降，应用也变的日益广泛。

近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千赫，甚至更高。

现在智能化的直流稳压电源也被广泛应用于生产领域，对此的研究开始向高频方面发展。

以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析方法和高频大功率开关器件，高性能集成控制器和功率模块的开发研制方面发展。

1.2本文研究内容

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。

第2章多路输出直流稳压源总体设计方案

2.1多路输出直流稳压源设计方案论证

多路输出直流稳压电源的设计需要电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四个部分，基本框图和各部分相对应的波形图如图2-1所以：

图2.1基本框图和各部分相对应的波形图

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7805，7905，7812，7912稳压器实现功能，得到基本不受外界影响的±5V、±12V、±15V稳定直流电压

2.2总体设计方案框图及分析

本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、四个部分。

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2.1多路输出直流稳压源框图

变压电路:

将交流电网220v电压转为所需要的电压

整流电路：

将交流电压变为脉动的直流电压。

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。

第3章各单元电路设计

3.1各单元电路具体电路设计

3.1.1电源变压器设计

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。

通过LM317系列输出正向最大18V负向最大18V的电压.

考虑到今后的功率需要，这次我选择了25W的变压器。

3.1.2整流电路设计

整流电路有半波整流电路与单相桥式整流电路以及全波整流电路。

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，整流效率较低。

图3.1半波整流部分图解图3.2半波整流电路图

图3.3和图3.4分别为全波整流跟桥式整流，从制作成本上看全波整流较省原件，从输出波形上二者并无太大差异但是桥式整流的平均电流接近全波整流的2倍，所以本次设计选择桥式整流作为整流电路的主要设计方案。

图3.3全波整流电路电路

图3.4桥式整流电路

3.1.3滤波电路设计

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。

图3.5几种滤波电路

3.2元器件型号选择

可调集成稳压器选择LM317，变压器选择24V/25W，电阻选择

和

，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。

3.3参数计算

Uomax+（Ui-Uomin）≤Ui≤Uomin+（Ui-Uo）max

18V+3V≤Ui≤3V+40V

21V≤Ui≤43V

U2≥Uimin/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。

设

解之得：

3.4总体电路图

图3.6总体电路图

第4章多路输出直流稳压源仿真与调试

4.1Multisim仿真与调试

图4.3仿真电路图

4.2仿真结果

通过调节R1可以改变输出端电压值，变化范围在1.128v-15.66v同理通过调节R2依然可以得到规定范围的反向电压，结果如图4.3。

第5章多路输出直流稳压电源实物制作

5.1多路输出直流稳压电源电路焊接

在画出正确可行的电路原理图并在Multisim软件仿真成功之后，开始PCB电路板制作。

覆铜基板上弯弯绕绕的铜线，就是用来实现电信号的传递的，因此，我们只要把铜箔蚀掉不用的部分，留下铜线部分就可以了。

如何实现这一步，首先，我们需要了解一个概念，那就是"线路底片"或者称之为"线路菲林"，我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片，然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上，干膜分两种，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。

这里我们就用光聚合型感光干膜先盖在基板上，上面再盖一层线路胶片让其曝光，曝光的地方呈黑色不透光，反之则是透明的（线路部分）。

光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了？

凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化，紧紧包裹住基板表面的铜箔，就像把线路图印在基板上一样，接下来我们经过显影步骤（使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜），让不需要干膜保护的铜箔露出来，这称作脱膜（Stripping）工序。

接下来我们再使用蚀铜液（腐蚀铜的化学药品）对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜全军覆没，硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。

这整个过程有个叫法叫"影像转移"。

铜线电路支撑之后便是安装元器件，最后是焊接。

图5.1

第6章作品测试与数据分析

跟据以上原理，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

第7章总结

本次课程设计至此已经接近尾声，虽然时间不是很充裕，但在电子技术课程设计过程中收获颇丰。

由于电路的设计的要求明确，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，在仿真中逐步完善自己的电路图。

然而，此次课程设计让我们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。

期间花费了我们大量的时间和精力，多次都欲放弃最终在确认不是原理问题后才不将重点转移到芯片上，不过令人庆幸的是最终还是找到了错误，所以这两周下来，我们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，我们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。

与此同时深刻体会到对元件结构精确了解的重要性。

最后，衷心的感谢指导老师在设计过程中的辅导以及同学的帮助!

本人签字：

参考文献

[1]王公望主编《模拟电子技术基础》．西安工业大学出版社，2005.8

[2]周亦武等编著《放大电路指南》福建科学技术出版社2004.10

[3]毕亚军等主编《电子工艺与课程设计》电子工业出版社20012.1

[4]周惠潮主编《常用电子器件及典型应用》电子工业出版社2007.4

[5]高平主编《电子设计制作完全指导》化学工业出版社2009.3

[6]王静波等编著《电子技术实验与课程设计指导》电子工业出版社，2011.11

[7]吴丽华等主编《电子测量电路》哈尔滨工业大学出版社2004.6

[8]王振红等主编《电子技术基础实验及综合设计》机械工业出版社2007.3

[9]康华光编著《电子设计基础》高等教育出版社2006.1

附录I

总体电路图

附录II

元器件名称

参数

元器件名称

参数

二极管

1N4007

稳压芯片

LM317AH

变压器

25w.24v

稳压芯片

LM337H

电容

10uf

电位器

5kΩ

电容

4.7MF

电容

2.2uF100nF

元器件清单