直流穩(wěn)壓電源模擬電子課程設(shè)計

1、<p>　　5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或溫度、負(fù)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(shè)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(jié)果表明，該裝置實現(xiàn)了題目要求的全部功能，實

2、現(xiàn)了題目的基本要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流、整流、穩(wěn)壓、濾波、電源</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言 …………………………………………………………3</p><p>　　任務(wù)與要求 …………………………………………………1</p><p>　　1.電源

3、變壓 …………………………………………………………… 1</p><p>　　2.整流器 …………………………………………………………………1</p><p>　　3.濾波電路 ………………………………………………………………2</p><p>　　4.穩(wěn)壓電路 ………………………………………………………………2</p><p>　　1.電

4、路的選擇 …………………………………………………………2</p><p>　　2.穩(wěn)壓器介紹 …………………………………………………………2</p><p>　　電路設(shè)計方案 ………………………………………………3</p><p>　　1.5V 部分…………………………………………………………………4</p><p>　　1.參數(shù)計算 ………

5、……………………………………………………4</p><p>　　2.電路元器件選擇 ……………………………………………………5</p><p>　　2.12V 部分 ………………………………………………………………5</p><p>　　1.參數(shù)計算 ……………………………………………………………5</p><p>　　2.電路元器件選擇 …

6、…………………………………………………6</p><p>　　設(shè)計原理分析 …………………………………………………6</p><p>　　1.5V 12V 輸出分析………………………………………………………7</p><p>　　2.輸出示波分析 …………………………………………………………7</p><p>　　第五章 電路仿真………………

7、………………………………………8</p><p>　　1.波動電壓測試 ………………………………………………8</p><p>　　2. 輸出電流測試………………………………………………8</p><p>　　第六章 實驗總結(jié)………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………

8、………9</p><p>　　附錄……………………………………………………………………10</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　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(gòu)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?/p>

9、電，整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?，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)壓有相對較高的要求。</p><p><b>　　任務(wù)極其要求</b></p><p>　　基本要求：輸出電壓及最大輸出電流</p><

10、p><b>　　1檔 </b></p><p><b>　　2檔 </b></p><p><b>　　電路設(shè)計方案</b></p><p>　　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：</p><p><b>

11、;　　1、電源變壓器</b></p><p>　　變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)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(yīng)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(yīng)原理。此實驗中其作用是把220V電網(wǎng)電壓降至所需電壓。</p>&l

12、t;p><b>　　2、整流電路</b></p><p>　　設(shè)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(fù)半周內(nèi)都向負(fù)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(diǎn)，故采用其作為整流部分電路。</p><p>　　橋式整流電路及工作示意圖2如下：</p><p><b>

13、;　　3、濾波電路</b></p><p>　　為了進(jìn)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(shè)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(jié)構(gòu)圖3如下圖所示：</p><p><b>　　4、穩(wěn)壓電路</b></p><p><b>　

14、　1、電路的選擇</b></p><p>　　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網(wǎng)電壓、溫度或負(fù)載的變化而變化，從而達(dá)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(guān)型穩(wěn)壓電路等。</p><p>　　其作用是當(dāng)交流電網(wǎng)電壓波動或負(fù)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

15、饋式穩(wěn)壓電路（包括基準(zhǔn)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(diǎn)。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。</p><p><b>　　2、穩(wěn)壓器介紹</b></p><p>　　三端固定集成穩(wěn)壓

16、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(fù)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。</p><p>　　1、X78xx封裝 圖4 X78XX封裝</p>&

17、lt;p>　　2、典型應(yīng)用 圖5 X78XX典型電路</p><p>　　3、典型特性曲線 圖6 X78XX典型特性曲線</p><p>　　第三章 設(shè)計原理分析</p><p><b>　　1、5V部分</b></p><p><b>　　圖7. 5V部分 </b>

18、</p><p><b>　　參數(shù)計算：</b></p><p><b>　　<1>.電壓的計算</b></p><p>　　Ui=△U+Uo, △U為三端穩(wěn)壓器壓差，△U≥3V，</p><p>　　Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+5)×1.21

19、=9.68V,</p><p>　　U2=Ui/1.2=8.06V, 故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2×1.1=12.53V,</p><p>　　C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值16V即可</p><p><b>　　<2>.電流的計算</b></p><p>　　Ii=Io, Ido=0

20、.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id,</p><p>　　因為Io≤2A, 則Ido=0.5A, Id=1.25A, I2=1.767A</p><p><b>　　電路元器件選擇：</b></p><p><b>　　<1>.變壓器</b></p><p>

21、;　　I2=1.41Id=1.767A, P2=U2×I2=17.08W,</p><p>　　取η=0.8，則P1=P2/η=21.354W, 所以選擇容量為25W左右的變壓器</p><p><b>　　<2>.濾波電容</b></p><p>　　T=Rl×C=0.5×（3—5）T’,C=0.0

22、3/Rl—0.05/Rl</p><p>　　Rl=Ui/Ii≥32.23/0.3=107.45?, C=0.03/107.45=279μF,取300μF.</p><p>　　<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1μF.</p><p>　　<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.</p><p>　　<5>.

23、輸出濾波電容</p><p>　　參考輸出電流，取C4=100μF.</p><p><b>　　2、12V部分</b></p><p><b>　　圖8. 12V部分</b></p><p><b>　　參數(shù)計算：</b></p><p><b&

24、gt;　　<1>.電壓的計算</b></p><p>　　Ui=△U+Uo, △U為三端穩(wěn)壓器壓差，△U≥3V，</p><p>　　Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+12)×1.21=18.15V,</p><p>　　U2=Ui/1.2=15.13V, 故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2&

25、#215;1.1=23.29V,</p><p>　　C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值25V即可</p><p><b>　　<2>.電流的計算</b></p><p>　　Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id,</p><p>　　因為Io≤1A, 則Ido=0

26、.25A, Id=0.625A, I2=0.88A</p><p><b>　　電路元器件選擇：</b></p><p><b>　　<1>.變壓器</b></p><p>　　I2=1.41Id=0.88A, P2=U2×I2=10.6W,</p><p>　　取η=0.8

27、，則P1=P2/η=13.25W, 所以選擇容量為15W左右的變壓器</p><p><b>　　<2>濾波電容</b></p><p>　　T=Rl×C=0.5×（3--5）T’,C=0.03/Rl—0.05/Rl</p><p>　　Rl=Ui/Ii≥18.15/0.3=60.5?, C=0.03/60.5

28、=496μF,取500μF.</p><p>　　<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1μF.</p><p>　　<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.</p><p>　　<5>.輸出濾波電容</p><p>　　參考輸出電流，取C4=100μF.</p><p>　　第四章 設(shè)計原

29、理分析</p><p>　　1、5V.12V輸出分析</p><p><b>　　電路圖</b></p><p>　　圖9. 5V、12V分析</p><p>　　由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V，符合設(shè)計要求。</p><p><b>　　輸出示波分析</b>

30、;</p><p>　　圖10. 輸出電壓測試</p><p>　　由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V，符合設(shè)計要求。</p><p><b>　　第五章 電路仿真</b></p><p><b>　　1.波動電壓測試</b></p><p>　　由于電網(wǎng)電壓存

31、在一定的波動性，分別取200V、240V進(jìn)行測試。</p><p>　　電壓為200V時測試為：</p><p>　　圖11. 200V輸入電壓測試</p><p>　　2、電壓為200V時測試為：</p><p>　　圖12. 240V輸入電壓測試</p><p>　　由測試結(jié)果可知，輸入電壓在200V-240V變化

32、時，輸出電壓保持在5.01V、12.00V，符合設(shè)計要求。</p><p><b>　　2、輸出電流測試</b></p><p>　　圖13. 輸出電流測試</p><p><b>　　第六章 實驗總結(jié) </b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，更加扎實的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識，在

33、設(shè)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(shè)計過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)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(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不

34、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(jìn)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(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！ 課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課。了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。</p>