固定直流稳压电源设计Word文件下载.docx

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所在院系

电子信息及电气工程学院

专业、年级、班

通信工程2013级2班

设计要求：

1、设计制作一个直流稳压电源电路；

2、输入电压为220V的交流电压，频率为50Hz；

3、输出直流电压为+15V、-15V（+5V、-5V）两种稳定电压；

4、最大输出电流为Iomax=1A；

5、纹波电压小于10mV，稳压系数Sr小于5％。

学生应完成的工作：

设计固定直流稳压电源的工作原理，并利用Multisim软件进行电路仿真。

利用DXP软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。

根据设计原理对电路进行安装调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。

参考文献阅读：

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：

高等教育出版社，2006.

[2]臧春华.电子线路设计及应用[M].北京:

高等教育出版社,2005.

[3]王志功，沈永朝.电路及电子线路基础[M].北京：

高等教育出版社，2012.

[4]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].北京：

北京大学出版社，2012.

[5]谷树忠，倪虹霞，张磊.AltiumDesigner教程——原理图、PCB设计及仿真（第2版）[M]北京：

电子工业出版社，2014.

工作计划：

5月18号课程设计说明、Multisim软件培训；

5月19号Multisim电路设计及仿真；

5月21号用AltiumDesigner09设计原理图；

5月22号用AltiumDesigner09设计PCB板；

5月26号PCB制版，发器件；

5月27号书写课程设计报告指导；

5月28号指导教师验收设计电路结果。

任务下达日期：

2015年5月18日

任务完成日期：

2015年5月28日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

摘要：

利用模拟电子技术设计固定直流稳压电源，主要运用变压器，整流二极管，电解电容，稳压器等器件，该固定直流稳压系统先通过将220V市电降压，再经过整流二极管1N4007进行整流，通过电容滤波之后，采用稳压芯片7815，7915分别对其进行稳压，从而输出稳定电压（+15V,-15V）。

关键词：

整流二极管1N4007；

稳压芯片7815，7915；

电路仿真；

整流；

滤波；

稳压

1.设计背景……………………………………………………………………1

1.1了解数字电路系统和数字电路的定义和组成……………………1

1.2掌握时钟电路的作用及基本构成…………………………………………1

2.设计方案……………………………………………………………………1

2.1任务分析……………………………………………………………………1

2.2方案论证……………………………………………………………………1

3.方案实施……………………………………………………………………2

3.1原理图设计…………………………………………………………………2

3.2电路仿真……………………………………………………………………4

3.3PCB制作……………………………………………………………………5

3.4安装及调试…………………………………………………………………6

4.结果及结论…………………………………………………………………6

5.收获及致谢…………………………………………………………………6

6.参考文献……………………………………………………………………7

7.附件………………………………………………………………………7

7.1电路原理图…………………………………………………………………7

7.2PCB布线图……………………………………………………………8

7.3元器件清单………………………………………………………………9

1.设计背景

1.1了解固定直流稳定电源的需求和定义

在日常生活中，大部分的电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，如手机、平板、笔记本电脑等充电都需要使用稳定的输出，充电电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。

生活中最常用的且最容易获取的是220V的电网电压（即市电），通过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，从而给电子设备进行供电，即方便又快捷。

固定直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。

直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。

直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。

1.2掌握直流电源的组成和各部分的作用

直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。

图1能量转换电路

在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：

允许电网电压波动±

10％，且负载有一定的变化范围。

2.设计方案

2.1任务分析

根据课程设计要求，分析可知，稳压直流电源是由4个1N4001的二极管，四个电解电容，分别为2个2.2mF，2个1uF；

两个330nF的电容，两个稳压器：

分别为1个LM7815CT,1个LM7915CT。

将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成稳压电路。

2.2设计方案

2.2.1整流电路

整流电路的作用是将交流电变换成单方向的直流电。

在设计中，为了克服单向半波整流电路输出电压低，交流分量大，效率低的缺点，因此选用单向桥式整流电路。

（1）工作原理。

图2.1

u2的正半周，D导通，A→D→RL→B，uO=u2。

u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2；

uO=0。

（2）UO（AV）和IL（AV）的估算。

已知变压器副边电压有效值为U2，

图2.2

（3）二极管的选择。

考虑到电网电压波动范围为±

10％，二极管的极限参数应满足:

2.2.2滤波电路

在桥式整流电路的基础上，输出端并联一个电容C就构成了电容滤波电路，如下图：

图2.3

电容滤波是通过电容的储能作用（充放电过程），即在u2升高时，把部分能量储存起来（充电），在u2降低时，又把储存的能量释放出来（放电），从而在负载RL上得到一个比较平滑的、近似锯齿形的输出电压uo，使其脉动程度大为降低，并且平均值提高。

滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。

（2）电容的选择及UO（AV）的估算。

图2.4

（3）优缺点。

简单易行，UO（AV）高，C足够大时交流分量较小；

不适于大电流负载。

2.2.3稳压电路。

1）输出电压

2）输出电流

3）稳压系数:

表明电网电压波动时电路的稳压性能。

在负载电流不变时，输出电压相对变化量及输入电压变化量之比:

4）输出电阻:

表明负载电流变化时电路的稳压性能。

在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量及输出电流的变化量之比:

2.3三端稳压器。

变压器的选取：

通过查询W7800系列芯片手册得知两芯片的输入电压得达到13V才能正常工作，故变压器输出电压有效值VU112.1/132，由于要求输出的电压为正负两组，所以设计中选取220V转±

15V交流变压器。

图2.5

图2.678系列稳压器外形及接线图

图2.779系列稳压器外形及接线图

3.方案实施

3.1设计总体电路图

根据需要，设计出总体电路图,如图3.1所示。

图3.1总体电路图

3.2电路仿真

在各单元电路设计的基础上，按照总体电路图在仿真软件Multisim上一一选择器件并进行连接，然后启动开关观察。

将电路在Multisim上连接好后，通过仿真，仿真结果如图3.3所示，正向输出压为+15.548V，反向输出电压为-15.585V,考虑到由于Multisim内部器件参数的影响，使仿真产生较大误差，总体满足设计要求。

图3.2仿真图

图3.3仿真结果

3.3PCB制作

在布线前要在DXP中完成对电路图个元件的封装。

在封装时，要注意，因为对于同一个元件可能又多种封装方式。

封装时根据所给元件的类型选择合适的封装对各个元件进行封装。

封装完成后，把原理图导入PCB板。

导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。

尽量使每一个元器件不互相干扰，每一个孔之间留一定的间距，防止打孔时两个或多个孔之间串联。

将绘制好的PCB图打印出来，通过热转印机将其转到覆铜板上，放到腐蚀液（过氧化氢：

盐酸=1:

1）中进行腐蚀，之后用钻台给板子钻孔，擦去油墨，焊接元器件。

在焊接过程中，应注意电容和二极管的正负极。

对焊接好的电路板进行供电，用万用表测试其输出电压。

3.4安装及调试

在安装上，我们要注意二极管有没有插反，所以在安装前，要仔细辨认正负极。

然后安装好所有的电路原件后，按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题，接下来用万用表逐一检查有没有虚焊或线路断路或线路短路。

在线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进行检查。

4.结果及结论

5.收获及致谢

经过两个星期的电子技术课程设计，×

×

学间的相互合作精神。

通过本次课程设计，我收获了很多。

首先通过实践加深了对数字电子技术理论知识的理解，能够初步掌握自动化专业常用软件的基本工具的应用，并且亲身感觉到及数字生活是如此的近距离，有说不出的喜悦及甜蜜。

但是由于软件基本功不行，设计过程中遇到了小难题，尤其在PCB布线的时候，耽误了大量时间，在经过不懈努力后才完成了我们的PCB板。

所以我们在设计的过程中，不可对其中任意一个环节不耐心，要认真检查到每一根导线。

这次课程设计我深刻意识到认真的重要性，也许是第一次做数电课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学过的知识认识得不够深刻，掌握得不够牢固，理解的不够透彻。

总体来说,这次实习我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力。

如果不能够认真谨慎的工作，我们的设计不会达到预期的效果。

还有不论遇到什么困难，不要对自己失去信心。

在以后我要更加努力学习，培养自己独立思考的能力，弥补自身的不足，提高自己的综合素质。

这次设计过程中我要感谢×

耐心指导以及在设计中给出的宝贵建议和意见，教会我对DXP和Multisim的使用，以及搭档在设计原理图中所做的帮助，我再次表示深深的感谢！

6.参考文献

7.附件

7.1电路原理图

电路原理图如图7.1所示。

图7.1电路原理图

7.2PCB布线图

PCB布线图如图7.2所示。

图7.2PCB布线图

7.3元器件清单

元器件清单如表1所示。

表1元器件清单

名称

功能

个数

1N4001

二极管

4

LM7815CT

稳压器

1

LM7915CT

电容

2.2mF

2

330nF

1uF

指导教师评语：

课程设计报告成绩：

，占总成绩比例：

40％

课程设计其它环节成绩：

环节名称：

原理图设计及仿真，成绩：

，占总成绩比例：

20％

PCB设计，成绩：

电路安装调试，成绩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

本次课程设计负责人意见：

负责人签字：

年月日