朱迪04直流穩(wěn)壓電源

1、1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述1.1 設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源1.2 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)目的(1) 掌握反激式開關(guān)電源或線性開關(guān)直流電源的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法；(2) 熟悉模擬元件的選擇、使用方法。 基本要求（1）220V交流輸入電壓，+9V直流輸出電壓；（2）使用集成三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓輸出，輸出紋波系數(shù)<1%；（3）輸出功率>6W 發(fā)揮部分（1）負(fù)載短路（輸出過流）保護(hù)，輸入過壓保護(hù)；（2）多路輸出電壓±12V； 2 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)主要分為變壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四個(gè)部分。變壓電路：將交流電網(wǎng)220V的電壓變成所需要的電壓值。整流電路：將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。濾波電路：

2、由于經(jīng)過整流的脈動(dòng)直流電壓還含有較大的紋波，因此需要設(shè)計(jì)濾波電路加以濾除。穩(wěn)壓電路：在電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，依然維持輸出直流電壓穩(wěn)定。關(guān)于發(fā)揮部分，我選擇的是輸出電壓線性可調(diào)和估算出線性電源效率（>0.4），要使輸出電壓線性可調(diào)就要在電路中加上適當(dāng)阻值的滑動(dòng)變阻器，而要選用適當(dāng)阻值的輸出電阻。多路輸出±12V。通過用LM7812，LM7912來輸出±12V。3 設(shè)計(jì)方框圖220 交 流 輸 入 穩(wěn) 壓 電 路 濾 波 電 路 直流電壓輸出圖3.1 穩(wěn)壓電源的組成框圖 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 圖3.2 整流與穩(wěn)壓過

3、程4 各部分電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 4.1電源變壓器 電源變壓器是將輸入的220V交流電壓U1轉(zhuǎn)變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣2。因?yàn)橐罱K通過78、79系列和LM317系列輸出正向最大18V負(fù)向最大12V的電壓，所以選擇帶有中間抽頭的可調(diào)變壓器。考慮到今后的功率需要，將輸入電壓調(diào)至14V。這樣輸出功率為12W。兩個(gè)14V的輸出分別給78、79系列使用，中間抽頭作為固定電壓輸出部分的地。 圖電源變壓器 圖變壓器降壓 4.2 整流電路整流電路有半波整流電路與單相橋式整流電路。半波整流電路的特點(diǎn)是輸出電壓波形為輸入正弦波電源波形的正半周期，所以輸出電壓脈動(dòng)很大，直流分量較小，整流效率較低。另一種是單向

4、橋式全波整流電路。如下圖，四肢整流二極管D1D4形成電橋。在V2正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經(jīng)過D1流向RL,在由D3流回變壓器，所以D1、D3正向?qū)?，D2、D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。電流通路用實(shí)線箭頭表示。同理在V2負(fù)半周時(shí)，D2、D4正向?qū)?，D1、D3反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生上正下負(fù)的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。綜上可知輸入端經(jīng)變壓器后在副邊得到了一個(gè)單向的脈動(dòng)電壓。圖單向橋式全波整流電路圖 半波整流電路輸入輸出波形對比圖單向橋式全波整流電路輸入輸出波形對比整流電路參數(shù)計(jì)算 變壓器的副邊電壓U2=14V 橋式整流電路中的二極管承受的最高

5、反向電壓為：Udm=1.414U2=19.7V 單向全波整流電路中二極管承受的最高平均電流為： Id=Iomax=1A 查手冊選整流二極管1B4B42，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>19.7V 最大整流電流IF=1A 圖整流電路4.3 濾波電路經(jīng)過整流的脈沖電壓紋波很大要經(jīng)過濾波電路的濾波作用，一般有電抗元件組成，如在電阻兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸入端與負(fù)載間串聯(lián)電感器L，以及有電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。在這里選擇用電容濾波，適合小電流負(fù)載。圖幾種不同的復(fù)式濾波電路濾波電路的原理是利用電容與電感元件在電路中的儲(chǔ)能作用，當(dāng)電源提供的電壓升高時(shí)電容能把部分能量存儲(chǔ)起

6、來，而當(dāng)電源提供的電壓降低時(shí)電容又能把電場能釋放出來，這樣就會(huì)使負(fù)載電阻兩端的電壓比較穩(wěn)定平滑，電容就是通過這種方式達(dá)到了濾波的目的。 圖電容濾波電路4.4 穩(wěn)壓電路由于輸出地直流電壓會(huì)隨著穩(wěn)壓電路的波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變，還要加上穩(wěn)壓電路。由于電源要求的輸出功率較小，為了簡化電路并提高電路的穩(wěn)定性，因此選擇集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。可以分為固定式和可調(diào)式，按正負(fù)的輸出電壓還可分為CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列穩(wěn)壓器可以連續(xù)輸出可調(diào)正電壓，337系列則是可調(diào)負(fù)電壓。它們的可調(diào)范圍為1.237

7、V，最大輸出電流為1.5A。三端集成穩(wěn)壓器還有78、79系列分別對應(yīng)正電壓輸出和負(fù)電壓輸出.79系列和78系列的外形相似但是連接不同，79的1端接地，2端接負(fù)的輸入。3端接輸出圖 集成穩(wěn)壓器LM78xx4.4.1穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算圖 集成穩(wěn)壓器LM79xx穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種類型。（1）固定電壓輸出穩(wěn)壓器常見的有 LM78 系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器； LM

8、79 系列三端固定式負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器。三端是指穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和接地三個(gè)接地端子。型號中最后兩位數(shù)字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。穩(wěn)壓器使用時(shí)，要求輸入電壓UI與輸出電壓Uo的電壓差UI - Uo 2V。穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流Io = 8mA。當(dāng)Uo = 5 18V時(shí)，UI的最大值UImax= 35V；當(dāng)Uo=18 24V時(shí)，UI的最大值UImax = 40V。圖 LM7812CT穩(wěn)壓電路及輸出電壓值圖 LM7912CT穩(wěn)壓電路及輸出電壓值 5 工作過程分析 本次設(shè)計(jì)的線性直流穩(wěn)壓電源，實(shí)現(xiàn)了220V交流輸入電壓，9V直流輸出電壓，輸出紋波系數(shù)<1

9、%，負(fù)載短路（輸出過流）保護(hù)，輸入過壓保護(hù)；多路輸出電壓，±12V的發(fā)揮部分的要求。本電路主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。電源變壓器將交流電壓轉(zhuǎn)換成所需的交流電壓值，然后分別經(jīng)過整流電路的整流作用，濾波電路的濾波作用，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓作用對交流電壓進(jìn)行一系列的處理，最終得到要求的直流9V的穩(wěn)定電壓。單相橋式整流電路使流過負(fù)載端電阻的電流方向始終保持一致，避免了整個(gè)周期內(nèi)電流有兩個(gè)流向，將交流電壓變成了直流電壓。濾波電路大幅度減小了電壓的波動(dòng)范圍，使其達(dá)到電壓平穩(wěn)的目的。而整流電路的作用是進(jìn)一步地減小從濾波電路出來的電壓的紋波，使其成為真正平穩(wěn)的直流電壓。6 元

10、器件清單 序號元件名稱規(guī)格及用途數(shù)量1電源變壓器TS_AUDIO_VIRTUAL12整流二極管1B4B42 43濾波電容680mF14電容30nF100uF1uF3225三端集成穩(wěn)壓器LM7809CTLM7912CTLM7812CT1116電阻70050041.85k11117主要元器件介紹7.1 整流二極管1B4B42整流二極管IN4B42，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>19.7V ，最大整流電流IF=1A7.2 穩(wěn)壓器LM7912CT# 元件 #數(shù)據(jù)庫名稱: 主數(shù)據(jù)庫系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7912CT作者: JVT日期: M

11、arch 17, 2000功能: 描述: Iout=1.5: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220熱敏電阻連接：: 40.00熱敏電阻狀況：: 2.00功耗: 2.00降值拐點(diǎn)：: 0.00最低工作溫度: 0.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態(tài) 引腳交換組 門交換組GND 1 GRP:A A:GND 包括 IN 2 GRP:A A:INPUT 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.3 穩(wěn)壓器LM7812CT# 元件 #數(shù)據(jù)庫名稱: 主數(shù)據(jù)庫

12、系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7812CT作者: DMN日期: February 03, 2005功能: 描述: Iout=1.0: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220熱敏電阻連接：: 50.00熱敏電阻狀況：: 4.00功耗: 2.00降值拐點(diǎn)：: 0.00最低工作溫度: 0.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態(tài) 引腳交換組 門交換組IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GN

13、D 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.4 穩(wěn)壓器LM7809CT# 元件 #數(shù)據(jù)庫名稱: 主數(shù)據(jù)庫系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7809CT作者: JG日期: September 14, 1998功能: 描述: Iout=1.8: Vout=1.2-37: Pd=2.0: Package=TO-39(H03A)熱敏電阻連接：: 140.00熱敏電阻狀況：: 12.00功耗: 2.00降值拐點(diǎn)：: 0.00最低工作溫度: -40.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信

14、息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態(tài) 引腳交換組 門交換組IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GND 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 小結(jié)通過本次的模擬電子課程設(shè)計(jì),讓我們對線性直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo)有了更深入和細(xì)致的了解。與次同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也讓我們充分地認(rèn)識到我們在學(xué)習(xí)這門課程中存在的不足之處。在整個(gè)的電路設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多的問題，從根本不了解自己設(shè)計(jì)的電路到掌握基本的電路模型，到繪制出基本電路，再到元器件的選定以及其參數(shù)的確定。但是我們通過查閱資料和不斷的努力解決了這些問題。而在解決這些設(shè)計(jì)問題的

15、同時(shí)自己收獲頗多。在這次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐課中，我們學(xué)到了很多教科書以外的知識，不僅僅是掌握了自己設(shè)計(jì)的電路的相關(guān)知識，更重要的是掌握了設(shè)計(jì)的原理和思路，解決問題的辦法和怎樣有效地利用同圖書館和網(wǎng)絡(luò)的資源來幫助自己學(xué)習(xí)。實(shí)踐課對我們理論課的學(xué)習(xí)也很有幫助，能讓我們更深入細(xì)致地掌握書上的內(nèi)容，讓我們對書中一些細(xì)節(jié)問題也做了深入的研究。在做課程設(shè)計(jì)之前，我首先仔細(xì)閱讀并研究了教材中所有有關(guān)課設(shè)部分的章節(jié)，之后，又利用圖書館的資源和網(wǎng)上資源，對課設(shè)電路做了具體的了解和分析。有關(guān)計(jì)算部分我也參考了很多的資料，但有的元件的參數(shù)還是不明白為何設(shè)成這樣，只好參考經(jīng)典值。單元電路的每一部分我都經(jīng)過了比較認(rèn)真的考慮，

16、比較了很多類似的電路，也參考了很多資料才決定每一部分應(yīng)該用哪一種元件。雖然每一部分都是經(jīng)過詳細(xì)的分析才搭成的電路，但設(shè)計(jì)后的完整電路并沒有達(dá)到預(yù)想的效果，然后我們又開始重新分析和計(jì)算，經(jīng)過很多次的修改后才做出了符合要求的電路。在這個(gè)過程中，我們不斷的摸索，不斷的進(jìn)步，經(jīng)過多次的失敗，經(jīng)過幾天的堅(jiān)持努力，不斷研究和摸索，最后完成了這項(xiàng)任務(wù)。在以往的學(xué)習(xí)中，我總感覺對課本知識掌握的不夠牢固，理解的不夠深入，不會(huì)融會(huì)貫通，通過這次的課程設(shè)計(jì)，我才學(xué)會(huì)了怎樣對書本有更深入的了解，怎樣把理論與實(shí)踐更好地聯(lián)系起來。這次的課程設(shè)計(jì)，讓我知道了該怎樣學(xué)習(xí)，也讓我把所學(xué)的模擬電子知識得到了運(yùn)用，讓我的學(xué)習(xí)能力和

17、設(shè)計(jì)能力都有了更進(jìn)一步的提高。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我遇到了幾個(gè)自己不能解決的問題，通過老師和同學(xué)的幫助最終把問題解決，在此，我也看到了自己的一些不足之處，這讓我明確了今后的努力方向。很慶幸能有這樣一次課設(shè)的機(jī)會(huì)，讓我學(xué)嘗試了理論與實(shí)際的結(jié)合，讓我學(xué)到了很多知識，讓我認(rèn)識到了自己的不足，讓我明確了努力的方向。在以后的學(xué)習(xí)生涯中我會(huì)不斷的完善自己，用更多知識來豐富和充實(shí)自己，為自己以后的人生道路打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！致謝 此次課程設(shè)計(jì)已接近尾聲，但在此期間我們收獲頗豐。首先，在此感謝曲延華老師的大力支持和耐心的指導(dǎo)。此次課程設(shè)計(jì)中我們遇到了好多困難，開始的時(shí)候我們都不知道如何入，是曲老師的指導(dǎo)讓我們對所設(shè)計(jì)的課題有了基本的了解，并且