5V12V直流穩(wěn)壓電源模擬電子課程設計

1、5V 、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計姓名：周文凱專業(yè)：電子信息科學與技術班級：10 級 1班學號： 201001050934指導教師：王桂海信息科學與工程學院電子系2012年 6 月 28 日1摘要直流穩(wěn)壓電源是一種當電網(wǎng)電壓波動或溫度、 負載改變時，能保持輸出直流電壓基本不變的電源。 其電源電路包括電源變壓器、 整流電路、 濾波電路和穩(wěn)壓電路四個環(huán)節(jié)。設計中要用的元件有變壓器、 穩(wěn)壓器、整流二極管、電解電容等。實測結果表明，該裝置實現(xiàn)了題目要求的全部功能，實現(xiàn)了題目的基本要求。關鍵詞： 直流、整流、穩(wěn)壓、濾波、電源15V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計目錄311.12. 13. 24. 21. 2

2、2. 231.5V41. 42. 5 2.12V 51. 52. 661.5V 12V72. 781. 82. 89 9 1025V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計引言隨著隨身電子產(chǎn)品的日益增多，市面上的直流穩(wěn)壓電源也是千變?nèi)f化，內(nèi)部構造原理也是不盡相同。 直流直流穩(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)橹绷麟姡?濾波后再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓過程將 220V的交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電， 并實現(xiàn) 5V、12V 的輸出。由于電網(wǎng)的不穩(wěn)定， 存在這一定的波動， 對穩(wěn)壓有相對較高

3、的要求。35V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計4一、任務極其要求基本要求：輸出電壓及最大輸出電流1檔U O12VI Oamx1000mA2檔U O5VI Oamx2000mA二、電路設計方案直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、 整流濾波電路、 濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖 1 如下：1、電源變壓器變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流） 。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈，變壓器的基本原理是電磁感應原理。此實驗中其作用是把 220

4、V 電網(wǎng)電壓降至所需電壓。2、整流電路設計中采用橋式整流電路，橋式整流電路因電源變壓器在正負半周內(nèi)都向負載提供電流，變壓器得到了充分利用，效率較高，同時它也具有輸出電壓相對較大、紋波電壓相對較小等優(yōu)點，故采用其作為整流部分電路。橋式整流電路及工作示意圖 2 如下：15V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計3、濾波電路為了進一步減小紋波電壓，使輸出電壓的波形變得比較平緩，本次設計采用電容濾波電路，將脈動直流電中的脈動交流成分盡量濾除掉，而只留下直流成分，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，其電路結構圖3 如下圖所示：4、穩(wěn)壓電路1、電路的選擇穩(wěn)壓電路是利用能夠自動調(diào)整輸出電壓變化的電路來使輸出的電壓不隨電

5、網(wǎng)電壓、溫度或負載的變化而變化，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。一般有并聯(lián)型、串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路和開關型穩(wěn)壓電路等。其作用是當交流電網(wǎng)電壓波動或負載變化時， 保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。 簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實現(xiàn)， 在穩(wěn)壓性能要求較高的場合， 可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準電壓、取樣電路、放大電路和調(diào)整管部分）。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電路已非常普遍。集成穩(wěn)壓電路與分立元件組成的穩(wěn)壓電路相比，具有外接電路簡單，使用方便、體積小、工作可靠等優(yōu)點。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。2、穩(wěn)壓器介紹25V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計三端固定集成穩(wěn)壓

6、器包含 78XX和 79XX兩大系列。 78XX系列式三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器， 79XX系列式三端固定負電壓輸出穩(wěn)壓器。 78XX系列和 79XX 系列其型號后的 X X 代表輸出電壓值，有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等。其額定電流以 78 或 79 后面的字母區(qū)分，其中 L 為 0.1A ，M為 0.5A ，無字母為 1.5A 。1、X78xx 封裝圖 4 X78XX封裝2、典型應用圖 5 X78XX 典型電路3、典型特性曲線圖 6 X78XX 典型特性曲線35V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計第三章設計原理分析1、5V 部分圖 7.5V部分1. 參數(shù)計算：. 電壓的計

7、算Ui=U+Uo, U為三端穩(wěn)壓器壓差， U3V，Ui=(3+Uo) 1.1 1.1=(3+5) 1.21=9.68V,U2=Ui/1.2=8.06V,故 C1 倆端最高電壓為 Uc1max=1.41U21.1=12.53V,45V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計C1可稍微取高點，取耐壓值16V即可. 電流的計算Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id,因為 Io 2A, 則 Ido=0.5A, Id=1.25A, I2=1.767A 2. 電路元器件選擇：. 變壓器I2=1.41Id=1.767A, P2=U2I2=17.08W,取 =0.8 ，則

8、 P1=P2/=21.354W, 所以選擇容量為25W左右的變壓器. 濾波電容T=Rl C=0.5（ 35）T,C=0.03/Rl 0.05/RlRl=Ui/Ii32.23/0.3=107.45?, C=0.03/107.45=279F, 取 300F. 穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1 F. 穩(wěn)壓器件： LM7805. 輸出濾波電容參考輸出電流，取C4=100F.2、12V部分圖 8. 12V 部分1. 參數(shù)計算：. 電壓的計算Ui=U+Uo, U為三端穩(wěn)壓器壓差， U3V，Ui=(3+Uo) 1.1 1.1=(3+12) 1.21=18.15V,U2=Ui/1.2=15.13V,故 C1

9、倆端最高電壓為 Uc1max=1.41U21.1=23.29V,55V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計C1可稍微取高點，取耐壓值25V即可. 電流的計算Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id,因為 Io 1A, 則 Ido=0.25A, Id=0.625A, I2=0.88A2. 電路元器件選擇：. 變壓器I2=1.41Id=0.88A, P2=U2I2=10.6W,取 =0.8 ，則 P1=P2/=13.25W, 所以選擇容量為15W左右的變壓器濾波電容T=Rl C=0.5（ 3-5 ）T,C=0.03/Rl 0.05/RlRl=Ui/Ii18.

10、15/0.3=60.5? , C=0.03/60.5 =496F, 取 500 F. 穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1 F. 穩(wěn)壓器件： LM7805. 輸出濾波電容參考輸出電流，取C4=100F.第四章設計原理分析1、5V.12V 輸出分析1. 電路圖圖 9. 5V 、12V分析由圖可知輸出端電壓分別為 5.01V、 12.00V，符合設計要求。2. 輸出示波分析65V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計圖 10. 輸出電壓測試由圖可知輸出端電壓分別為 5.01V、 12.00V，符合設計要求。第五章電路仿真1. 波動電壓測試由于電網(wǎng)電壓存在一定的波動性，分別取200V、240V進行測試。1. 電壓

11、為 200V時測試為：圖 11. 200V 輸入電壓測試2、電壓為 200V時測試為：75V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計圖 12. 240V 輸入電壓測試由測試結果可知，輸入電壓在 200V-240V變化時，輸出電壓保持在 5.01V 、12.00V，符合設計要求。2、輸出電流測試圖 13.輸出電流測試85V、 12V 直流穩(wěn)壓電源設計第六章實驗總結通過此次課程設計，更加扎實的掌握了有關模擬電子技術方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知， 通過親自動手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。在課程設計過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人