多路输出直流稳压电源

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本科生课程设计（论文）I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：电子信息工程注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号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VVo5，V12，V15。（3）最大输出电流mAILM500。（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：年月日本科生课程设计（论文）II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；集成稳压本科生课程设计（论文）III目录第1章绪论..........................................................11.1多路输出直流稳压电源概况.....................................11.2本文研究内容.................................................1第2章多路输出直流稳压电源各部分电路设计............................32.1多路输出直流稳压电源总体设计方案.............................32.2具体电路设计.................................................42.2.1电源变压整流电路设计...................................42.2.2过流保护电路设计.......................................52.2.3滤波电路设计...........................................62.2.4稳压电路设计...........................................62.3元器件型号选择...............................................82.4MULTISIM仿真、数据分析........................................9第3章课程设计总结.................................................12参考文献............................................................13元器件清单..........................................................14本科生课程设计（论文）1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。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VVo5，V12，V15。3.最大输出电流mAILM500。4.具有过流保护功能。设计要求：本科生课程设计（论文）21.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。本科生课程设计（论文）3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：图2.1总体电路设计过流保护电路变压整流电路稳压输出电路滤波电路本科生课程设计（论文）42.2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电源变压整流电路本科生课程设计（论文）52.2.2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。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IC1ILM（ILM是输出最大电流，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。电路如图所示：图2.3过流保护电路本科生课程设计（论文）62.2.3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