5v直流稳压电源设计.docx
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5v直流稳压电源设计
新疆工程学院
实训报告
实训科目电子技术实训
系部机械系
专业
班级
姓名
实训地点教室及电子实验室
指导教师李积芳
完成日期
新疆工程学院教务处
新疆工程学院
电气与信息工程系电子实训任务书
2014/2015学年上学期2015年1月日
专业
班级
实训名称
电子技术实训
设计题目
指导教师
起止时间
周数
1
设计地点
实训目的：
1、贯彻理论联系实际的教学原则，巩固和扩大已学过的电子技术的基础知识，为技术基础课和专业课程的学习建立初步的感性认识并提高学生的工程实践能力。
2、掌握电路板的设计的基本方法。
3、了解电子产品的设计过程及工艺要求，电子元器件的识别、老化、筛选、测试、焊接、装配及调试，掌握电子线路的安装、焊接和调试的基本技能。
4、了解一种电子设备主要零部件加工过程的技术要求、结构原理以及装配调试工艺。
5、培养学生的劳动观念，加强组织性和纪律性，促进学生综合素质的全面提高。
实训任务或主要技术指标：
1、完成任务书；
2、电子电路设计能力训练，熟悉所制作电路的工作原理，能画出原理图和安装图；
3、完成实训报告。
实训进度与要求：
第一天、验收任务书
第二天、制作原理方案设计
第三天、调试制作
第四天、调试制作及完成报告
第五天、答辩验收并上交报告
（自己小组根据实际制作项目细化工作）
主要参考书及参考资料：
（要求参考书在3本以上）
新疆工程学院电子实训成绩表
学生姓名
专业班级
设计题目
考核项目
考核内容
满
分
评
分
考
核
项
目
1、工作态度与纪律
15
2、基本理论、基本知识、基本技能和外文水平
10
3、独立工作能力、分析和解决问题能力
10
4、完成任务的情况与水平（产品质量）
20
5、实训报告质量（正确性、条理性、创造性和实用性）
20
6、完成任务书所规定的内容和要求
5
7、设计内容的讲述
10
8、回答问题的正确性
10
指导教师签字：
年月日
（注意：
旷课一票否决）目录
摘要
第二章网站导航概述
致谢
内容摘要
直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现
5V电压稳定输出。
关键词：
5V，变压器，整流，滤波，稳压器
引言
关于稳压电源的分类，首先就应该清楚电源的输出是什么，是输出直流电还是输出交流电。
第二个层次的分类可以根据调整管的工作状态来分类。
第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。
再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大，就不好一概而论，应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。
当然这里所谈的分类只是根据直流稳压电源的特点给出一个大致的分类思路，图1是根据上面的思路划分的稳压电源种类。
图1稳压电源分类
根据调整管的工作状态，我们常把直流稳压电源分成两类：
线性稳压电源和开关稳压电源[1]。
线性稳压直流电源的特点是：
输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低（现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的）；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。
线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线形电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”[2]，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。
最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。
第1章直流稳压电源
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成[2]，见图2。
图2直流稳压电源框图
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：
整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
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。
各滤波电容C满足RC＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。
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。
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
第1章硬件电路
1.1设计要求
直流稳压电源的主要技术指标：
①输入电压交流220v，输出直流电压Uo=
5v
②输出电流Io=1A
1.11整流电路
整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成[3]。
经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。
。
图3单相全波整流电路
在u2的正半周内，二极管VD1、VD3导通，VD2、VD4截止；u2的负半周内，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。
电路的输出波形如图4所示。
在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
（U2是变压器副边电压有效值）。
1.112滤波电路
滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。
I2是变压器副边电流的有效值。
1.113稳压电路
前面所讨论的整流滤波电路，都是不能保证输出稳定的直流电压。
输出电压不稳定的主要原因有以下几个方面：
经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。
其原因主要有以下几个方面：
1、由于输入电压不稳定（通常交流电网允许有±10％的波动），而导致整流滤波电路输出直流电压不稳定；
2、由于整流滤波电路存在内阻，当负载变化时，引起负载电流发生变化，使输出直流电压发生变化；
3、由于电子元件（特别是导体器件）的参数与温度有关，当环境温度发生变化时，引起电路元件参数发生变化，导致输出电压发生变化；
4、整流滤波后得到的直流电压中仍然会有少量纹波成份，不能直接供给那些对电源质量要求较高的电路。
所以，为了得到输出稳定的直流电压，经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。
本设计选用固定式三端稳压器。
选用W7805三端正电源稳压电路，输出稳定+5v电压；选用W7905三端负电源稳压电路，输出稳定的-5v电压。
它有一系列固定的电压输出，应用非常的广泛。
每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本上不会损坏。
如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于1.5A的输出电流。
虽然是按照固定电压值来设定的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。
具有如下特点：
（1）短路电流230mA,峰值电流2.2A，但是当输出电流超过1.5A时，就需要提供足够的散热片；
（2）输入电压极限值35v，输出电压典型值为5V，最大值5.25V；
（3）热过载保护；
（4）短路保护；
（5）输出晶体管安全工作区保护；
78xx/79xx系列在降压电路中应注意以下事项：
（1）输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏；
（2）输出电流不能太大，1.5A是其极限值。
大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿；
（3）输入输出压差也不能太小,大小效率很差。
其封装电路如图5所示。
图5W7805/W7905引脚图
其中，对于W7805：
1端为输入端，2端为公共端，3端为输出端。
对于W7905：
1端为公共端，2端为输入端，3端为输出端。
图6稳压器电路
其中，正常时，输入与输出之间的电压不得低于2v。
Ci、Co用于实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激和抑制电路引入的高频干扰。
直流稳压电路整体图
直流稳压电路图如图7所示。
1.12元件选取
1.121电源变压器
在电容滤波的整流电路中，变压器次级线圈除供给负载电流外，还要向电容充电。
由于充电时的电流瞬时值很大，因此通过变压器次级线圈的电流平均值虽然等于I=，但通过变压器次级线圈的有效值I2要比I=大，I2和I=的关系决定于电流脉冲波型的形状，波型愈小，有效值愈大。
由于一般这种整流电路后面都要用稳压电路，因此以上估算已能解决实际问
电阻的判别和应用
1电阻元件的识别与应用
1．电阻元件的识别
（1）电阻的分类、特点及用途 电阻的种类较多，按制作的材料不同，可分为绕线电阻和非绕线电阻两大类。
非绕线电阻因制造材料的不同，有碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、实心碳质电阻等。
另外还有一类特殊用途的电阻，如热敏电阻、压敏电阻等。
热敏电阻的阻值是随着环境和电路工作温度变化而改变的。
它有两种类型，一种是随着温度增加而阻值增加的正温度系数热敏电阻；另一种是随着温度增加而阻值减小的负温度系数热敏电阻。
在电信设备和其它设备中作正或负温度补偿，或作测量和调节温度之用。
压敏电阻在各种自动化技术和保护电路的交直流及脉冲电路中，作过压保护、稳压、调幅、非线性补偿之用。
特别是对各种电感性电路的熄灭火花和过压保护有良好作用。
1.123滤波电容的C的确定
RLC（RL为负载阻值）越大，电容器放电越慢，输出电压平均值越大。
一般可选放电时间常数RLC大于C的充电周期（3~5）倍[4].对桥式整流来说,C的充电周期等于交流电网周期的一半
实物图
总结
通过近一段时间的努力,在指导老师们的辛勤指导下,在同学的帮助下,结合软件硬件,终于将直流稳压电源制作完成了。
让我感觉到所学的知识能得到很好的应用，巩固了所学的专业知识，增强了自己的动手能力，在制作计的过程中学到了很多东西。
通过本次毕业设计,我用自己所学的专业知识结合同学意见完成了实物，并且达到满意的效果。
在这次设计中我用到了模拟电路、数字电路、Protel99SE等课程学到的知识，让我明白自身知识的缺乏，很多方面需要进一步加强。
在整个毕业设计期间我进一步了解了PCB板的制作，更能熟练的应用Protel99SE软件弥补很多以前没注意到的地方，通过本次学习收获不少；进一步提高了硬件软件结合的产品设计与开发能力，当然在这方面还有很多地方需要努力。
在过程中我得到过很多同学的帮助，以及指导老师的意见，使得我的毕业设计圆满完成。
这些经验在以后的工作中一定会有很大的帮助的。
参考文献
[1]白德鹏．红外遥控的直流稳压电源．电子科技大学学位论文，2007
[2]王鸿麟．直流稳压电源的原理和设计．北京：
人民邮电出版社，1981
[3]李哲英，李晓光，陈同占．现代电子系统小功率直流稳压电源设计．北京：
中国铁道出版社，1996
[4]王兆安，黄俊．电力电子技术．北京：
机械工业出版社，2005
感谢
感谢电子技术老师对我们的淳淳教导，感谢买电子原件老板的耐心介绍。
感谢团队的努力坚持不懈！
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