多路输出直流稳压电源(共18页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上辽 宁 工 业 大 学 模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：多路输出直流稳压电源院（系）： 专业班级 学 号： 42 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间： 2014.6.30-2014.7.11专心-专注-专业课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室： 电子信息工程学 号42学生姓名专业班级课程设计（论文）题目多路输出直流稳压电源课程设计（论文）任务设计参数：（1）设计并制作一台多路输出直流稳压电源。（2）输出直流电压，。（3）最大输出电流。（4）具有过流保护功能。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指

2、标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：选择器件进行单元电路设计；第5天：单元电路设计及仿真；第6天：整体电路设计并仿真；第7天：电路焊接制板；第8天：焊接调试；第9天：完善

3、设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要在当今社会，几乎所有的电子设备都需要有稳衡的电压供给，才能使其处于良好的工作状态。家用电器中的电视机、音响、电脑尤其是这样。电网电压时高时低，电子设备本身耗供电造成不稳定因素。其中直流稳压电源有很多优异的特性，直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电的电压或负载变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求，为获得可靠的直流

4、稳压电源，一个经济可行的办法是把我国用的220V或380V的市电通过一定办法转换为我们所需的直流电，所以直流稳压电源对于我们的模电课程学习来说十分重要，一个稳定可靠的直流稳压电源是今后我们学习、设计其他电路的保证。直流稳压电源是由隔离变压器、整流滤波电路、进口集成控制电路、功率管或模块调整电路所组成，具有体积小，重量轻，性能稳定可等优点，电压从零起连续可调，可串联或关联使用，直流输出纹波小，稳定度高，稳压稳流自动转换、限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校、工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源，因此制作出能稳定输出15V，12V、5V，电流小于等于500ma的直流电源，意义非

5、常重大。本文介绍了一种采用集成稳压器制作多路输出直流稳压电源的方法，主要阐述了如何运用集成稳压器，电源变压器，整流管与滤波电容完成规定任务的设计方法，重点叙述了整体设计的工作原理，相关元件的选定思路，电路具体调试过程，最后达到课程设计的具体要求。关键词：变压；整流；滤波；集成稳压目 录第1章 绪论1.1 多路输出直流稳压电源概况很多电子设备，家用电器都需要直流电源供电，其中除了少量的低功耗、便携式的一起设备选用干电池供电外，绝大多数电子设备正常工作需要直流供电，而常用的电源市电是220V或380V的交流电，因此需要把交流电变换成直流电。例如在我们学习的大多数集成运算放大器都需要加规定的直流偏置

6、才能正常工作。所以直流稳压电源对于我们的模电课程学习来说十分重要，一个稳定可靠的直流稳压电源是今后我们学习、设计其他电路的保证。但是不同的电路对于直流电压值有着不同的需求，常见的有15V，12V、5V等等不同的需求。为了达到巩固课程知识目的的同时，能够做到学以致用，制作一些对于今后有实际意义的电路，我们选择15V，12V、5V六组参数作为设计的电压输出参数值。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。三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器。它将全部电路集成在单块硅片上，整个集成稳压电路只有输入、输出和公共3个引出端，使用非常方便。

7、因其内部有过热、过流保护电路，因此它的性能优良，可靠性高。又因这种稳压器 具有体积小、使用方便、价格低廉等优点，所以得到广泛应用。其代表产品有78xx正电压输出系列、79xx负电压输出系列。1可调输出的集成稳压器是在固定输出集成稳压器的基础上发展起来的，这种集成稳压器，在集成芯片的内部，输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端的电流非常小，因此可以用少量的外部元件方便的组成精密可调的稳压电路，应用更为灵活。1.2 本文研究内容1.设计并制作一台多路输出直流稳压电源。2.输出直流电压，。3.最大输出电流。4.具有过流保护功能。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、

8、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。第2章 多路输出直流稳压电源各部分电路设计2.1 多路输出直流稳压电源总体设计方案方案1：可以运用运放电路，只要有一个直流电压，不论大小，均可以运用同相放大电路，反相放大电路，加法电路，减法电路等将其变为

9、我们想要的任意电压值。方案2：运用康华光版电子技术基础（模拟部分），第十章中所讲的直流稳压电源章节知识，运用电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路以及过流保护电路，即可输出我们想要的任意大小的直流稳压电压。方案论证:方案一所限制范围过于局限，只能对所给的直流电源进行变换，另外，运放电路需要运用到大量的电阻，电阻在工作时间过长的时候，会发热，阻值会发生相应的变化，导致输出电压有较大的波动，所以误差会较大；但方案2运用的是220V的交流市电，首先可用性强，另外，其中还运用到了78，及79系列的芯片，不仅经济，而且还能得到比较稳定的直流稳压电源。而后面所加的电流保护电路，也能有效的控制电路工作的正

10、常的范围内。综上所述，方案2为最佳方案。本设计主要分为变压整流电路，滤波电路，稳压输出电路以及过流保护电路四部分。总体框图如下所示： 滤波电路过流保护电路变压整流电路稳压输出电路图2.1总体电路设计2.2 具体电路设计2.2.1 电源变压整流电路设计电源变压器是将220V的交流输入电压变成整流电路所需电压，因为本实验最终通过所选芯片78MXX和79MXX的输入最大与最小电压的范围为（8-40）V，所以我们可以选择带有中间抽头的T1变压器，这样两端输出电压可以分别给78系列与79系列使用，中间抽头作为作为固定输出电压部分的地线，两端的电压加给LM317。与此同时变压器与四肢整流二极管D1-D4形

11、成变压整流电路。利用二极管的单向导电性，将大小和时间都随工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程成为整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载。在V2正半周。电流从变压器副边线圈上端流出，只经过D1流向D2,由D3流回D4，所以D1、D2正向导通，D3、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。电流通路用实线箭头表示。同理在V2负半周时，D3、D4正向导通，D1、D2反偏截止。在负载上产生上正下负的输出电压。综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。其中整流电路的选择很重要，当负载需要几十瓦或几百瓦的功率时，常常采用单向整流电路，当负载需要几千瓦以上

12、的功率时，则需采用三相整流电路，因此，本次课程设计，采用单向整流电路，所以电源变压器与二极管构成的电源变压整流电路如图所示：图2.2电源变压整流电路2.2.2 过流保护电路设计过流保护器件用于保护后续器件免受甩负载或瞬间电压高压的破坏，在某些特定的应用中，基本的过压保护电路不足以胜任器件的过流保护作用，稳压电路使用中常常发生负荷超载和输出短路的情况，这时输出电流超出额定值，输出电压可降至零。由于调整管的电流过大，使管子发热而损坏。因此，实用的串联稳压电源都必须加有保护电路，保护电路有很多，我们使用的是这种电路，如图：三极管Q1使调整管，电阻R4为电流采样电阻，流经Q1发射极电流为输出电流IL。

13、因此，电阻电压大小表明了IL的大小，UR4=ILR4。三极管Q2和R4构成了限流保护电路。工作原理为：正常情况下，调整管输出电流在额定值范围内，电阻R4上压降不足以使三极管Q2发射结导通，Q2处于截止状态。当输出电流超过额定值时，UR4=ILR4使Q2导通，Q2集电极电流IC2对Q1基极电流IB1分流，使Q1基极电流IB1减小，Q1集电极电流IC1减小。理想计算：Q1集电极电流IC1最大值为ILM=500mA,稳压电路总图中与该电路并联的是取样电路，由于取样电路电流很小，所以忽略，即IC1ILM（ILM是输出最大电流，由任务书ILM=500mA）。所以，R4=VBE2/ILM=0.7/0.5=

14、1.4。三极管型号与Q1管相当标准。电路如图所示：图2.3 过流保护电路2.2.3 滤波电路设计利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质，采用电容输入式滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除，得到比较平滑的直流电。所以经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用，一般有电抗元件组成，如在电路两端并联电容器C，或在整流电路输入端与负载间串联电感器L，以及有电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。在这里选择用电容滤波，适合小电流负载。 图2.4 滤波电路设计2.2.4 稳压电路设计由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动、负载和温度发生变化而变化，所以，为了维持输出直流电压稳定不变，还要

15、加上稳压电路。由于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。集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器。可以分为固定式和可调式，按正负的输出电压还可分为CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器可以连续输出可调正电压，337系列则是可调负电压。它们的可调范围为1.2-37V，最大输出电流为1.5A。三端集成稳压电路也成稳压管，它的样子就像三极管，电子产品中常见到的三端集成稳压器还有78、79系列分别对应正电压输出和负电压输出.79系列和78系列的外形相似但是连接不同，顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输

16、入端，输出端和接地端。将元件有标识的一面朝向自己，若是系列，三条引脚分别是输入端，接地端和输出端；若是79系列，则三条引脚分别是接地端，输入端和输出端。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热片，当稳压管功率过高时，稳压性能将会变差甚至损坏，集成稳压具有体积小，重量轻，安装和调试方便，可靠性和稳定性高的优点，因此在这次课程设计中选择LM317集成稳压器。图2.5 稳压电路设计图2.5 稳压电路设计2.3 元器件型号选择由图2.3可知：Q1集电极电流IC1最大值为ILM=500mA,稳压电路总图中与该电路并联的是取样电路，由于取样电路电流很小，所以忽略，即IC1ILM（ILM是输出最

17、大电流，由任务书ILM=500mA）。所以，R4=VBE2/ILM=0.7/0.5=1.4。三极管型号与Q1管相当标准。由图2.4可知：由于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。按正负的输出电压还可分为CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器可以连续输出可调正电压，337系列则是可调负电压。它们的可调范围为1.2-37V，最大输出电流为1.5A。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热片，当稳压管功率过高时，稳压性能将会变差甚至损坏，集成稳压具有体积小，重量轻，安装和调试方便，可靠性和稳定性高的优点，因此在这次课程设

18、计中选择LM317集成稳压器。2.4 Multisim仿真、数据分析图2.6 多路输出直流稳压电源整体电路图2.7仿真结果图图2.8仿真结果图图2.9仿真结果图因78及79系列芯片的允许输入电压范围为8-40V，我们选择18V电源即可。I不大于500ma，T=0.02s,电路中滤波电容承受的最高电压时1.41418=25.452V所以选择电容的耐压值应该大于25V，所以在可调电压部分选择100uF/25V的电容，固定电压部分选择100nF/25V电容。因为大容量电容有一定的绕制电感分布，易引起自激振荡，形成高频干扰。所以稳压器的输入端并入瓷质小容量电容来抵消电容的电感效应和线路的杂波，抑制高频

19、干扰。固在稳压芯片前并入334瓷质电容，在其后并入104瓷质电容。为了更好的消除纹波，在输出端前再并入100uF和100nF电容，其中12V以及15V选择的耐压值为25V，5V组选择耐压值为12V。第3章 课程设计总结本电路实现了利用集成稳压器，将市电转变为多路输出的支流稳压电源。主要阐述了如何运用集成稳压器，过流保护电路，单向整流电路，滤波电路，完成输出15V，12V、5V直流稳压电的一种方法。变压器将市电变成所需电压，然后单向整流电路输出直流电压，再经过滤波电路将其消除纹波，然后将直流电输入所选择的芯片，最终输出实验要求的直流稳定电压。同时也叙述了相关元件的工作原理，选定思路等等。同时配合

20、电流保护电路，将电路中电流限定在0.5A以下的范围内，可以有效地保护电路中的元件，使其能够正常地工作，本电路有极大的实用价值，只要我们相应的更改芯片，其就能有效地将市电转化为任意我们需要的直流稳压电源。所学模拟电子技术和数字电子技术和单片机等基础课程的知识，我们成功的在电子制作中得到了验证。深刻的体会到理论联系实践，指导实践和服务于实践的内涵。只有灵活的掌握知识，才能真正的应用于实践。同时理论知识与实践还是有差距，理论设计能实现的电路原理，实际调试运行时不一定行得通需要考虑各种扰动噪声等无法达到的工艺水平限制精度的提高的因素。动手能力得了锻炼和提高。每一个出现的问题都需要认真分析找出原因。本次

21、课程设计的目的是培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严谨认真，实事求是的工作态度，敢于探索的创新精神，这次课程设计在老师的指导下，查资料、设计、焊接、调试后完成电子电路，仿真制作，达到课程设计要求，而且在这次实物制作中用到了变压器，电容，电阻，二极管，稳压器等元件，并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、稳压输出和过流保护等性能的要求。参考文献1 康华光主编.电子技术基础（模拟部分）.第五版.北京：高等教育出版社,2005.2 华成英主编.模拟电子技术基本教程. 北京：清华大学出版社，2009.8.3 李杰等编著.电子技术基础.北京：清华大学出版社，2008.4 郑家龙主编.集成电子技术基础教程. 北京：高等教育出版社,2002.5 Altera 可编程逻辑器件及其应用.刘宝琴，译，北京：清华大学出版社，2004.6 陈汝全主编，电子技术常用器件应用手册，北京理工大学出版社，1991.元器件清单元器件名称参数元器件名称参数电阻1.4三极管2SC28732电容2.24稳压管1N58294电容100nF8变压器TS_PQ4_16电容100F4三端稳压器LM7815CT三端稳压器LM7812CT三端稳压器LM7805CT三端稳压器LM7915CT三端稳压器LM7905CT三端稳压器LM7912CT