中国矿业大学徐海学院电子技术综合设计.docx

1、中国矿业大学徐海学院电子技术综合设计中国矿业大学徐海学院电子技术综合设计姓名： 学号：专业：信息工程题目： 直流稳压电源 专题： 电子技术综合设计 设计地点: 电工电子实验室 设计日期： 2012/5/14 成绩： 指导老师： 年 月电子技术综合设计任务书学生姓名 专业年级 学号 设计日期：2012年5月14日 设计题目：直流稳压电源设计要求、技术指标：1、输入交流电压(220V、50Hz)2、输出思路直流电压(+5V、+/-12V、+1.25V至+14V可调)3、输出电流不小于0.5A4、输出最大纹波电压不小于50mV5、输出电阻RoVb ，二极管 D1、 D3 导通； D2、 D4 截止

2、。 u 位于负半周，VaVb，二极管 2、4 导通；1、3 截止 。 脉动系数：平均整流电流：最大反向电压：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给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。incident，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。1.2.2滤波电路的工作原理：滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般与电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或在整流电路输出端与负载间串联电感器L，以及有由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。（a）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒L型）（c）型滤

3、波电路图1-6 滤波电路 由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载亚比较平滑，及电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加时，它把能量存储起来，及电感L也有平波作用。滤波电路的形式有很多，可分为电容输入式和电感输入式。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中。电容滤波电路分析： 图1-7 桥式整流电容滤波电路 RL未接入uc=0,设t1时刻接通电源, u2正半周，D1、D3导通向C充电，u2负半周，D2、D4导通向C充电。由于很小，很快uc=接入

4、RL时，u2 uC时：二极管D1、D3导通，一方面向RL提供电流，另一方面向c充电。电容滤波电路的特点：（1）输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。RLC 愈大 电容器放电愈慢 纹波减小V o愈大（2）流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大1.3稳压电路：直流电压随着电网电压的波动、负载和温度的的变化而变化，所以需要在整流滤波电路后加，用以维持输出直流电压稳定。稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括与内需的输入电压，输出电流及输出电压条件范围等；另一种是质量汉字表，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数

5、，电压调整率，电流调整率，输出电阻，温度系数及纹波电压等。输出电压：输出电压变化量：电压调整率：输入调整因数：稳压系数： 输出电阻：温度系数：1.3.1晶体管串联型直流稳压电源：图1-8 晶体管串联型直流稳压电源 图1-9 晶体管串联型直流稳压电源框图 工作原理： 当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压 的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T2放大后送到调整管T1改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。1.3.2固定输出稳压电源：1.主要技术指标：（1）输入电压：AC: 220V；（2）输出直流稳压：DC：3V

6、、4.5V、6V三档；（3）输出直流电流：额定值150mA，最大值 300mA；（4）具有过载，短路保护，故障消除后自动恢复；（5）充电稳定电流：60mA（10%）；（6）充电时间: 10-12小时。 随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为集成三端稳压器。常用的W7800 (W7900)系列三端集成稳压器（实物图见附录4），其内部也是串联型晶体管稳压电路。电路内部附有短路和过热保护环节。2. 固定式（78正电压系列、79负电压系列）CW78LXX：输出电流最大150m

7、ACW78MXX：输出电流最大为500mACW78XX：输出电流最大为1.5A性能特点（7800、7900系列）：输出电流超过 1. 5 A（加散热器）；不需要外接元件；内部有过热保护；内部有过流保护；调整管设有安全工作区保护；输出电压容差为 4%。三端固定输出集成稳压器的应用：图1-9 工作原理：Ci 用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波形。Co 为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。输出可调集成稳压器的应用图1-10输出可调集成稳压器压器工作原理：23脚之间稳定的基准电压，VREF=1.25V，R1取值：120240，

8、确保稳压器在空载时也能正常工作；改变RP可改变输出。2.原件选型及型号参数：2.1变压器的选择：（1）四路直流输出， -12V、+5V、+12V以及+1.25V+14V可调直流电压。（2）各路直流输出电流不小于0.5A最大输出电压为14V，根据计算公式，加滤波电容后，直流输出电压UO 1.2 U2，所以要选择双端输出变压器，并且变压器副边输出电压为(14+3)/1.4=12.14V。结合输出电流要求，选择I/P 220V50Hz,O/P 12V*2 600mA的变压器作为电源变压电路。2.2整流电路选择：由理论可知，全波整流和桥式整流的效率均为UO=0.9U2 , 全波整流的二极管最大反向耐压

9、值为2.82U2，管子导通电流为0.5IO=250mA。查手册可知，常用整流二极管1N4007最大反向耐压为1000V，最大正向平均整流电流为1A，可以满足本设计要求。因此，采用1N4007组成单相全波整流电路作为直流电源的整流电路。2.3滤波电路选择：由于输出最大电压为14V，电流最小为0.5A，所以，RL=28。采取电路较为简单的电容滤波，为了获得较为平滑的负载电压，一般时间常数=RL*C（35）T/2.取RL*C=5* T/2，得C=1786F。考虑电网电压波动10%，则电容所能承受的最高电压1.1*U2*1.414=18.67V，所以采用2200F，25V的电解电容作为滤波电容。2.4

10、稳压电路的选择：根据输出要求可知，有固定输出和可调输出两大块。由于集成稳压器具有稳定性高以及完善的内部保护措施，并且使用方便、价格低廉，所以决定采用7812,7912,7805作为固定稳压器，采用LM317作为可调稳压器，两者的纹波电压均可在50mV以下 ；输出电流方面，78系列可达到1.5A，317系列TO220封装也可达到1.5A，完全满足设计要求。故采用上述器件作为整个电源的稳压部分。3.电路板设计在原理确定，器件选型结束后，可以开始制作PCB。3.1原理图的绘制：按照所述原理，利用Altium Desginer 软件进行绘制。在绘制过程中应注意：（1）元器件管脚要正确连接；（2）原件标

11、识直观明了；（3）原理图层次清晰。3.2建立元器件封装库：根据所选原件型号，仔细查阅数据手册。根据手册中器件尺寸图，使用正确的器件封装注意：遇到库中不存在的器件封装，如散热片，手动绘制封装时，需要仔细测量其尺寸。3.3 PCB的绘制：要求：布局合理，布线清晰注意：（1）散热片与电解电容距离要适中，防止电容受热老化（2）使用覆铜作为地平面（地线）。印刷电路板及电路板见附录2、3.PCB原理图见附录1。4.电路的安装与调试4.1元器件检查与整形：检查PCB是否有断线、短路、破损等情况；检查元件型号、数量是否与清单一致（固定输出稳压电源元器件清单见附录6）。对主要元器件（如电源线、变压器、整流二极管等）进行参数测定。使用工具对相关元件按照相关技术规范进行整形。（严禁粗暴整形）。4.2焊接：焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。焊点要有光滑整齐的外观，足够的机械强度以及可靠的电气连接。4.3装配：注意：（1）变压器副边中心抽头要接到地线上。（2）220V电源线与变压器原边接线要有热缩管保护，防止触电短路。4.4调试：（1）检查电源插头是否短路。（2）各输出对地是否短路。若上述两步均可通过，即可进行通电检查。逐级测量各点参数是否符合设计要求。4.5常见问题处理：（1）变压器副边无输出断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大，更换新的变压器。