[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]多路集成直流穩(wěn)壓電源的簡單設(shè)計(jì)

1、本科設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報告多路集成直流穩(wěn)壓電源的簡單設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級專業(yè)： 2009級電氣工程與自動化1班指導(dǎo)教師： 副教授 二一一年六月目錄摘 要iiabstractiii1、方案論證和電路工作原理分析確定iv1.1設(shè)計(jì)主要性能指標(biāo)iv1.1.1設(shè)計(jì)目的iv1.1.2設(shè)計(jì)要求iv1.2原理分析iv1.3設(shè)計(jì)方案選擇v2.單元電路原理vi2.1電源變壓器vi2.2整流電路vi2.3濾波電路vii2.4穩(wěn)壓電路vii3.參數(shù)計(jì)算及器件選擇ix3.1集成穩(wěn)壓器ix3.2選擇電源變壓器ix3.3整流二極管及濾波電容器ix4. 安裝與調(diào)試x5.課程設(shè)計(jì)心得體會xi6

2、.參考文獻(xiàn)xii附錄元件清單xiii附錄整體電路圖xiv摘 要 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。這次課程設(shè)計(jì)是在老師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有助于提高我們的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。直流穩(wěn)壓電源有很多優(yōu)異特性，為獲得可靠的直流電壓，一個簡易的辦法就是將我國目前的市電電壓通過一定的方法轉(zhuǎn)化為我們需要的直流電。我們此次課程設(shè)計(jì)任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個可靠的多路直流穩(wěn)壓電源。本設(shè)計(jì)主要采用多路輸出直流穩(wěn)壓構(gòu)

3、成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓過程將 220v交流電變?yōu)榉€(wěn)壓直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在+2.06v+18.06v可調(diào)和實(shí)現(xiàn)固定輸出電壓 +12v/1a、-12v/1a、+5v/1a。關(guān)鍵詞：直流 穩(wěn)壓 變壓 abstract dc voltage source of power transformer, general rectifier voltage filter circuits and circuit. the mains ac voltage transformer to need low voltage ac. the alternating current to dire

4、ct current rectifier. the filter, the unstable voltage dc voltage dc voltage output to stability. this course is designed under the guidance of teachers in independent data access, design, installation and commissioning of the specific function of electronic circuit. the integrated design experiment

5、s to improve our electronic engineering quality and scientific experiment ability. dc voltage stabilizer has many excellent properties, for obtain reliable dc voltage, a simple method is to present the mains voltage through certain method into our needs. our mission is to design the curriculum desig

6、n of a reliable way of dc voltage stabilizer. this design is mainly adopts multiple output voltage dc voltage circuit, through the integration of composition, rectifier voltage regulator, filtering, will become voltage dc, ac 220v voltage and realize in +2.06v + 18.06v harmonizable fixed output volt

7、age + 12 v/1a, -12v/1a, + 5v/1a.keywords: dc voltage variable pressure1、方案論證和電路工作原理分析確定1.1設(shè)計(jì)主要性能指標(biāo)1.1.1設(shè)計(jì)目的（1）了解電源設(shè)計(jì)的思路和電路設(shè)計(jì)方法以及熟悉電源電路的設(shè)計(jì)特性和測試方法。（2）學(xué)會基本電路的組裝與調(diào)試以及multisim與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)器件實(shí)驗(yàn)方法。1.1.2設(shè)計(jì)要求： （1）設(shè)計(jì)并制作一個連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，可將220v/50hz交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓輸出，主要技術(shù)指標(biāo)要求： 第一檔輸出+12v，-12v 1a 第二檔輸出+5v ，-5v 1a 第三檔輸出+2.06+18.

8、06v可調(diào) （2）選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（選做：用pspice 或ewb 軟件完成仿真） （3）安裝調(diào)試并按規(guī)定格式寫出課程設(shè)計(jì)報告書。 1.2原理分析 圖1在電子電路中，通常都需要 電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成1。如圖1。 質(zhì)量指標(biāo)：穩(wěn)壓系數(shù)、溫度系數(shù)、輸出電阻、紋波電壓，它們的定義式為：其中穩(wěn)壓系數(shù)的定義是負(fù)載固定時輸出電壓的相對變化量與穩(wěn)壓電路的輸入電壓的相對變化量之比。溫度系數(shù)是反映溫度變化對輸出電壓的影響；輸出電阻反映負(fù)載電流變化對輸出電壓的影響； 紋

9、波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值，它表示輸出電壓的微小波動?？梢?，上述系數(shù)越小，輸出電壓越穩(wěn)定。 （1）交流電壓變換部分。一般的電子設(shè)備所需的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的220v電壓相差較大，為了得到輸出電壓的額定范圍，就需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換到合適的數(shù)值。所以，電壓變換部分的主要任務(wù)是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷?，同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。（2）整流部分。整流電路的作用，是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈動電壓。由于這種電壓存在著很大的脈動成分（稱為紋波），因此一般還不能直接用來給負(fù)載供電，否則，紋波的變化會嚴(yán)重影響負(fù)載電路的性能指標(biāo)。（3）濾波部分。濾波部分的作用是對整流

10、部分輸出的脈動直流電進(jìn)行平滑 ，使之成為含交變成分很小的直流電壓。也就是說，濾波部分實(shí)際上是一個性能較好的低通濾波器，且其截止頻率一定低于整流輸出電壓的基波頻率。（4）穩(wěn)壓部分。盡管經(jīng)過整流濾波后電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，它受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動等因素的影響很大，因此，還必須有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。1.3設(shè)計(jì)方案選擇 采用電源變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓電路。其中穩(wěn)壓電路是采用集成電路7805和7905穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)+5v、-5v輸出，采用317集成電路實(shí)現(xiàn)+2.06+18.06v輸出，采用7812和7912實(shí)現(xiàn)+12v、-12v輸出。將此方案與其他任何方案

11、進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)此方案結(jié)構(gòu)簡單，所用元件數(shù)目較少，且容易調(diào)試。綜合各方面因素，此方案最好 。2.單元電路原理2.1電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220v交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。副邊與原邊的功率比為p2/ p1=，式中是變壓器的效率2。2.2整流電路：整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，把交流電變?yōu)槊}動直流電的電路。此穩(wěn)壓源利用的是單向橋式全波整流電路，此整流電路由四個二級管組成。如圖2。其工作原理為：當(dāng)u2為正半周期時，二極管d1、d3承受正向電壓而導(dǎo)通，d2、d4承受反向電壓而截止，電流方向如左圖紅虛線所示。此時電流波形如圖3

12、所示。整流二極管的反向擊穿電壓urm應(yīng)該滿足：urmv0，經(jīng)過整流管的電壓u0=0.9u2。當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uc時，d2和d4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2再次對c充電，uc上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時d2和d4變?yōu)榻刂梗琧對rl放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時d1和d3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。2.3濾波電路： 圖4電容充電時間常數(shù)為rdc，因?yàn)槎O管的rd很小，所以充電時間常數(shù)小，充電速度快；rlc為放電時間常數(shù)，因?yàn)閞l較大，放電時間常數(shù)遠(yuǎn)大于充電時間常數(shù)，因此，濾波效果取決于放電時間常數(shù)3。電容c愈大，負(fù)載電阻rl愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并

13、且其平均值愈大，如圖5所示。電容濾波負(fù)載器輸出電壓u0=（1.11.2）u2。圖52.4穩(wěn)壓電路：由于穩(wěn)壓電路發(fā)生波動、負(fù)載和溫度發(fā)生變化，濾波電路輸出的直流電壓會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）等發(fā)生變化時，使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。如圖6，此電路圖用的穩(wěn)壓器件是集成穩(wěn)壓塊。固定式三端穩(wěn)壓器有78xx系列和79xx系列4，78xx系列輸出固定的正電壓，79xx系列輸出固定的負(fù)電壓。它們的引腳功能

14、如圖所示。78xx也可換為79xx。圖6 圖6 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓，常見產(chǎn)品有（cm）lm117和lm317等。它們的基準(zhǔn)電壓是1.25v，輸出電流為100ma或500ma，輸出電壓范圍可在1.2537v之間連續(xù)可調(diào)5。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠、應(yīng)用方便性能優(yōu)良等特點(diǎn)。如圖7，其中r1與rw組成電壓輸出電壓調(diào)節(jié)電路，輸出電壓u0的表達(dá)式為：u01.25（1+rw/r1）式中r1通常取240，rw則根據(jù)對v0值的要求值求得。圖7穩(wěn)壓器的輸入端接電容c1可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容c0能消除自己振蕩，確保電路穩(wěn)定工作。3.參數(shù)計(jì)算及器件選擇3.1集成穩(wěn)

15、壓器集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為u0應(yīng)與穩(wěn)壓電源要求的輸出電壓的大小及范圍相同。穩(wěn)壓器的最大允許電流icmu2其額定工作電流應(yīng)滿足： ifi0max實(shí)際電路中選用整流器。濾波電容c的容量可由下式估算： c=ict/uip-p式中，uip-p穩(wěn)壓器輸入端紋波電壓的峰-峰值； t電容c放電時間，t=t/2=0.01s; ic電容c放電電流，可取ic=i0max，濾波電容c的耐壓值應(yīng)大于u2。得 c=3300uf.4. 安裝與調(diào)試（1）安裝：理論上首先應(yīng)在變壓器的副邊接入保險絲fu，一防止電源輸出端損壞變壓器或其它器件，其額定電流要略大于1a，選fu為2a的保險絲。集成穩(wěn)壓器lm317要加適當(dāng)大小的散熱片

16、。先裝集成穩(wěn)壓電路，再裝整流濾波電路，最后安裝變壓器。安裝一級測試一級。穩(wěn)壓電路組要測試集成穩(wěn)壓器是否正常工作。輸入端直流電壓時，調(diào)節(jié),輸出電壓隨之變化，說明穩(wěn)壓電路工作正常。整流濾波電路組要檢查整流二極管是否接反，安裝前要用萬用表測量其正、反向電阻。安裝后接入電源變壓器，整流輸出電壓應(yīng)為正，否則會損壞穩(wěn)壓器。斷開交流電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路連接好，再接通電源，輸出電壓為規(guī)定值，說明各級電路均正常工作，可以進(jìn)行性能指標(biāo)的測試。安裝時注意不要將太多錫絲弄到電路板上，以免出現(xiàn)短路的情況，避免虛焊，盡量一次到位，以免電路板上的鍍銅脫落影響后面的焊接工作。盡量將實(shí)物擺放在一邊，線則布在另一面，且

17、布線時盡量讓線橫豎有一定的布局，保持電路板的整體美觀。（2）調(diào)試：調(diào)試時將變壓器接入220v交流電，將直流電壓表接入電路中，然后調(diào)節(jié)rw，觀察其輸出電壓。在做觀察紋波這一步時可選用示波器來完成。將輸出電壓接在示波器上，觀察示波器顯示的波形，并調(diào)節(jié)示波器的旋鈕，記錄最大波紋值，并與設(shè)計(jì)要求相比較，看是否符合要求，若不符和，則改進(jìn)電路。對于輸出5 、12v的電路，亦進(jìn)行類似處理，一級一級測量，若不符合要求則進(jìn)行檢查改進(jìn)電路。第一次實(shí)際測量時lm317所屬的電路能正常工作，但lm7812和lm7912所屬的電路有問題，+12v可以正常輸出，但-12v不能正常輸出，用萬用表測量發(fā)現(xiàn)輸出只有零點(diǎn)幾伏，隨

18、后經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)有虛焊，重新焊接后，再測量發(fā)現(xiàn)可以正常輸出-12v，故障排除！5.課程設(shè)計(jì)心得體會本次設(shè)計(jì)，由于之前做過用lm317設(shè)計(jì)一個正的連續(xù)可調(diào)電源的實(shí)驗(yàn)，但那次實(shí)驗(yàn)失敗了？！而自己掌握的比較差，但我仔細(xì)看了看課本，所以在設(shè)計(jì)此次電源時，我腦海中就有了最初的單元電路，翻模電課本在結(jié)合自己的設(shè)計(jì)之后我完成了自己的設(shè)計(jì)，但是在裝電路的時候并不是我想象的那樣，出現(xiàn)了一些的問題，要一級一級的查總之，你可以在實(shí)踐中去體會成功，比如電路板焊好的那一刻，比如查出一處自己找了好久的錯誤，都可以讓自己欣喜不已，可是有時又很打擊人，左看右看就是發(fā)現(xiàn)不了自己到底是哪一處出了岔子，電壓為什么不變在自己的電路圖實(shí)在是查不出錯誤出時？通過本次設(shè)計(jì)，懂得了制作過程中電路處理的方法，并了解了直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)方案論證與選擇和各模塊方案設(shè)計(jì)與論證，讓我們更進(jìn)一步的了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo)，也讓我們認(rèn)識到在此次設(shè)計(jì)電路中所在的問題；而通過不斷的努力去解決這些問題。通過此次設(shè)計(jì)，我深刻的體會到只有在實(shí)踐中才能檢驗(yàn)自己掌握知識的程度，在設(shè)計(jì)過程中我查看了一些參考書目本次設(shè)計(jì)的不足在與雖然原理清楚了，但對于實(shí)際電路，不只是僅有那點(diǎn)知識和原理就夠的。6.參考文獻(xiàn)1 吳友宇，伍時和，凌玲.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：清華大學(xué)出版社，2009.第一版2 舒慶瑩，凌