电子技术课程设计 多路输出直流稳压电源的设计.docx

电子技术课程设计 多路输出直流稳压电源的设计.docx

《电子技术课程设计 多路输出直流稳压电源的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术课程设计 多路输出直流稳压电源的设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子技术课程设计多路输出直流稳压电源的设计

电子技术课程设计--多路输出直流稳压电源的设计

电子技术课程设计报告

设计课题：

多路输出直流稳压电源的设计

专业班级：

电子信息工程1101

姓名学号：

付强9312110106

指导教师：

王枫、王宽

设计时间：

2013年12月

模电部分

多路输出直流稳压电源的设计

一、设计任务与要求

1.设计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输出：

+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A及一组可调正电压，一组可调正电压+3～+18V/1A。

2．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、并画出电路原理图，阐述基本原理。

3．安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

二、方案设计与论证

　LM317型稳压器电源能够输出可调的直流正电压，它内部含有过流，过热保护，输入电压为正负15V，输出为1.25（1+Rp/R）；可输出1.2~37V电压。

CW7812、CW7805分别可以输出正12V和正5V电压，CW7912、CW7905分别可以输出负12V和负5V电压。

有以上可知可以将LM317级CW系列的稳压器并联达到同时输出正负12V、正负5V及可调电压的要求。

方案一、可以产生两路输出正负电源输出。

一路为大功率、大电压但对稳压性能要求略低；另一路为小功率、小电压但对稳压性能要求高。

方案二、输出电压可以在3—10v连续调节，且输出电流可扩展。

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。

　其中：

（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）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

　　　（3）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。

　　　（4）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。

三、单元电路设计与参数计算

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[1]。

　　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。

2.整流电路

单相桥式整流电路如下图，四只整流二极管D1~D4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留回变压器，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。

综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。

+

+

+

+

4

1

2

3

1

u

2

u

220V

+

-

R

L

o

u

V

2

1

V

V

3

V

4

+

–

u2

uo´´

io´´

图1桥式整流电路的工作

由于Urm=1.414×24=33.936V，I=1A，ＩＮ４００７的反向击穿电压Urm≥１００V，额定工作电流ID=1A，所以整流二极管选择ＩＮ４００７。

I=1A。

T=0.02s,电路中滤波电容承受的最高电压时1.414×24=33.936V所以选择电容的耐压值应该大于34V所以选择1000uF/50V的电容。

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。

所以稳压器的输入断肠并入辞职小容量电容来抵消电感效应，一直高频干扰。

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。

在这里选择用电容滤波，适合小电流负载。

图2几种不同的复式滤波电路

4.稳压电路

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1.2~37V，最大输出电流为1.5A。

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固定式三端稳压器的引脚图与应用电路[2]

图4可调式三端稳压器的引脚图级应用电路

选择稳压器型号为LM7805、LM7812、LM7905、LM7912和LM317。

78系列分别输出正5V和正12V，79系列分别输出负5V和12V。

317系列则输出1.2~37V的可变电压，最大输出电流为1.5A。

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

图5多路输出直流稳压电源电路图

2．元件清单

名称

型号

数量

备注

变压器

２４Ｖ／２５Ｗ

１

二极管

ＩＮ４００１

１

ＩＮ５４０１

１

ＩＮ４００７

８

电解电容

１０００ｕＦ／５０Ｖ

３

４７０ｕＦ／５０Ｖ

３

０．１ｕＦ

１

稳压集成器

ＬＭ３１７

１

７８０５和７９０５

各１

７８１２和７９１２

各１

电阻及电阻器

１０Ω

２

１８０Ω

１

２２０Ω

１

５ＫΩ

１

导线焊锡

白色导线及焊锡

若干

五、安装与调试

在multisim软件上对电路进行仿真模拟，确认设计电路正确无误，完成安装调试：

1.检查所用元器件，确定无损坏，型号及参数正确；

2.根据所选器件初步设计总体电路的安装布局；

3.按各单元电路分别进行安装并调试，查找故障并及时记录测量结果；

4.测试时遵守安全操作规程，安装或更换原器件时要关掉电源。

此外，使用电子仪器要注意其安全注意事项，电源和信号源不要造成短路。

5.调试成功并经验收，确认合格后方可拆卸电路。

六.性能测试与分析

1.+-5V仿真结果分析

如下图可知，220V、50Hz交流电经过变压器（U2=√L2/L1U1，即U2=1/15U1），输出10V的波动电压，经过整流桥后，呈现的是示波器中黄线的半波波形，接着，经过500nF的滤波电容后，变为含有较小谐波的直流电压，波形如示波器中蓝线所示，趋向于直线，接近直流，最后，电压通过7805稳压器，谐波被去除，成为较为稳定的直流电，如示波器中红线波形所示，达到实验要求。

而-5V电压由于采用7905稳压器，输出类似于+5V，输出波形一致。

2.+-12V仿真结果分析

如上面第三个图所示，220V、50Hz交流电经过变压器（U2=√L2/L1U1

即U2=1/15U1）之后，也是输出10V的波动电压。

但是经过整流桥和滤波电容的整流和滤波作用之后，输出如图所示中第二条黄色波形，之后再经过7812和7912稳压器稳压之后，就出现较稳定的的+-12V，如图中电压表所示，满足设计要求。

3.3~18V仿真结果分析

同样，220V、50Hz交流电经过变压器之后，在经过整流、滤波和稳压之后，再利用滑动变阻器进行调节，使之产生可变的输出电压。

核心器件选用317三端集成稳压器，其输出电压为V=1.25（1+RP/R），额定电流1A。

RP为精密可调电位器，电容C与RP并联组成滤波网络，以减小输出的纹波电压。

二级管D的作用是防止输出端与地短接，损坏稳压器。

七、结论与心得

此次课程设计至此已经接近尾声，两周的时间虽然很短暂，但在这两个星期的设计过程中收获颇丰。

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。

在设计的过程中，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。

八、参考文献

[1]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，2006.1

[2]吴友宇．《模拟电子技术基础（第一版）》．北京：

清华大学出版社，2009

[3]郭永贞．《模拟电子技术实验与课程设计指导》．南京：

东南大学出版社，2007