多路输出直流稳压电源课程设计.docx

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多路输出直流稳压电源课程设计

模电课程设计

题目:

多路输出直流稳压电源的设计仿真与实现

学院：

信息工程学院专业：

通信工程

学号：

姓名：

柯一凡

任课教师：

王晟

2013年1月17日

任务书

要求完成的主要任务:

〔1〕设计任务

根据技术要求和条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。

〔2〕设计要求

①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，+5V/3A一组可调正电压。

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、并画出总体电路原理图，阐述根本原理。

〔用画电路原理图并实现仿真〕

③安装调试并按规X要求格式完成课程设计报告书。

时间安排：

1、2013年1月17日至2013年1月21日，完成仿真设计、制作与调试；撰写课程设计报告。

2、2013年1月22日提交课程设计报告，进展课程设计验收和辩论。

指导教师签名：

年月日

系主任〔或责任教师〕签名：

年月日

abstract............................................................................................................................................................................4

8.电路的安装与调试....................................................................................................................................................21

8.1电路安装.............................................................................................................................................................21

8.2电路调试.............................................................................................................................................................21

8.3参数测量.............................................................................................................................................................22

本次试验从电源出发，利用学过的知识和有关经验，提出一项简单实用的多路直流电源设计方案，也是本次课程设计的目的。

经过多方的查阅资料、设计、焊接和调试最终完成电子电路。

直流稳压电源是个经济实用并且可靠的一件实物制作。

这次实物制作中用到了变压器、电容、二极管、整流桥、电位器、电阻、稳压器等元件，而且达到了预定的要求。

最后通过仿真电路达到了电压转换、滤波、稳压输出和可调输出的性能要求。

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。

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。

Abstract

Thisexperimentstartsfrompower,weusedourknowledgeandrelevantexperiencetoproposeasimpleandpracticalmulti-channelDCpowersupplydesign,butalsothepurposeofthiscoursedesign.Afterdataaccess,design,weldinganddebugging,wefinallyfinishtheelectroniccircuit.TheDCpowersupplyisaneconomicalandreliablephysicalproduction.Inthisphysicalproduction,weusedtransformers,capacitors,diodes,rectifier-bridges,potentiometers,resistances,voltageregulatorsandotherponents,andreachedthepredeterminedrequirements.Finallywereachedtheperformancerequirementofvoltageconversion,filtering,voltageregulatoroutputandadjustableoutputwithsimulationcircuit.Thispowersupplytobedesignedrequiressmalloutputpower,inordertosimplifythecircuitandtoimprovethestabilityofthecircuit,thereforewechoseintegratedvoltageregulatordesignidea.Accordingtothetaskinthedesign,weneedtoselectfiveintegratedvoltageregulatorchips:

LM7812、LM7805、LM7912、LM7905、LM317.

2课程设计内容

可选元件：

变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥假如干，电容、电阻、电位器假如干；根据需要选择假如干三端集成稳压器；交流电源220V，或自备元器件。

可用仪器：

示波器，万用表，毫伏表

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，+5V/3A，一组可调正电压。

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、并画出总体电路原理图，阐述根本原理。

〔用Proteus画电路原理图并实现仿真〕

安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

变压电路

整流电路

滤波电路

电源指示局部

220V交流输入

稳压电路

直流电压输出

本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、电源指示五个局部。

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。

3设计原理

电源变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，它利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号。

当初级线圈中通有交流电流时，铁芯〔或磁芯〕中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压〔或电流〕。

变压器由铁芯〔或磁芯〕和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。

在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。

当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当N2

变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。

当变压器的输出功率P2

于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器是没有的，变压器传输电能时总要产生损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。

反之，功率越小，效率也就越低。

3.2整流电路

把交流电能转换为直流电能的电路，称为整流电路。

整流电路〔Rectifier〕是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样，这次电路设计采用单项桥式整流电路。

单相桥式整流电路如如下图3-2〔a〕所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。

为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管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。

其电流通路可用图3-2〔a〕中实线箭头表示。

在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出；只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。

电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时一样。

其电流通路如图3-2〔a〕中虚线箭头所示。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如右图3-1。

由图可见，通过负载RL的电流iL以与电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

图3-1

桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供应负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。

因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。

电路的缺点是二极管用得较多，但目前市场上已有整流桥堆出售，如QL51A～G、QL62A～L等，其中QL62A～L的额定电流为2A，最大反向电压为25V～1000V。

故单相桥式整流电路常画成图3-2〔b〕所示的简化形式。

（a）（b）

图3-2

3.3滤波电路

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以与由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

常用的结构如如下图3-3所示。

C型滤波电路倒L型滤波电路Ⅱ型滤波电路

图3-3

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供应的电压升高时，能把局部能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比拟平滑，电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供应的电流增加〔由电源电压增加引9起〕时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比拟平滑，即电感L也有平波作用。

滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式〔电容器C接在最前面，如图3-3中的〔a