课程设计多路输出直流稳压电源

湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目：多路输出直流稳压电源系别：通信与控制工程系专业：电子信息工程班级：学生姓名:学号:起止日期:年月日—年月日指导教师:教研室主任：指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日1摘要在电子电路中，电子系统都要求用稳定的直流电源，日用电器通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电，而人们在日常生活中都使用220V交流电源，因此，需要将交流电变换成直流电。将交流电压变换为直流电压并使之稳定的设备就是直流稳压电源，它主要由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四部分组成。本文介绍了一种采用7805，7905，7812，7912系列稳压器实现功能，融入了整流桥式的整流作用以及电容的滤波作用，共同实现多路直流稳压电源的输出。主要阐述如何使用以上集成芯片完成对生活中经常要用到小功率稳压电源的设计，其中对包括参数的选取、实际情况对电路的影响的解释，以及对今后设计同类电路的总结。在设计过程中主要运用Multisim进行软件仿真，展现了Multisim在硬件设计过程中的强大功能。其便捷性对我们今后的硬件设计提供了重大帮助!关键词：单相桥式、稳压电源、Multisim、可变电压，滤波2目录1设计目的及要求..................................................11.1设计目的....................................................11.2设计任务....................................................12设计原理及其方案比较............................................22.1方案一......................................................22.2方案二......................................................22.3方案比较与实施方案..........................................33单元电路的设计..................................................43.1电源变压器..................................................43.2整流电路....................................................53.3滤波电路的设计..............................................63.4稳压电路的设计..............................................74电路仿真与电路板制作............................................84.1模拟仿真....................................................84.2电路板制作..................................................94.2.1电路板制作...........................................94.2.2电路实物图..........................................104.2.3硬件调试............................................115总结思考与致谢.................................................12参考文献..........................................................13附录一电路原理图................................................14附录二PCB图.....................................................15附录三元器件清单................................................161多路输出直流稳压电源1设计目的及要求1.1设计目的1、通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电路、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；2、掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。1.2设计要求1、要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V50HZ交流电源输出±12V、±5V直流电压，电流在1A左右；2、选定电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理；3、安装调试并书写课程设计报告书22设计原理及方案比较2.1方案一多路输出直流稳压电源的设计需要电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四个部分，基本框图和各部分相对应的波形图如图2-1所以：图2.1基本框图和各部分相对应的波形图1、电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。2、降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。3、脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。4、滤波后的直流电压，再通过7805，7905，7812，7912稳压器实现功能，得到基本不受外界影响的±12V、±5V稳定直流电压。2.2方案二多路输出直流稳压电源的设计需要电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路四个部分，基本框图和各部分相对应的波形图如图2-2所以：3图2.2基本框图和各部分相对应的波形图1.电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。2.降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。3.脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。4.滤波后的直流电压，再通过可调式稳压器实现功能，得到基本不受外界影响的稳定直流电压。2.3方案比较与方案实施2.3.1方案比较方案一与方案二相比较主要是最后稳压电路所用稳压器的不同；方案一用7805，7905，7812，7912四个稳压器，得到四个输出端分别输出±12V、±5V稳定直流电压；方案二是得到可调的直流稳压电压。依据设计要求综合考虑之后决方案一较为贴近设计要求。2,3.2方案实施本次设计首先，根据根据以上的方案一设计思路估计初步的参数值，然后画出草图；其次，在Multisim软件中进行仿真，在仿真过程中不断地调节参数已达到最理想的效果，并根据出现的最好结果最终确定参数值；画PCB图，在实验室进行硬件仿真，调试出结果后，就开始电路板制作43单元电路的设计3.1电源变压器图3.1电源变压器部分仿真图1、电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。2、选择电源变压器因为我们现在选择的三端稳压器7812,7912,7805,7905的要求的输入电压与输出电压差至少要有4V的区别，我们现在选最大的输出的电压为12V，则三端稳压器输入端得电压至少得为V2=12+4=16V，我们现在手头上有一220V-12V的变压器，理论上该变压器经整流滤波后的电压为：V=1.414U=1.414*12=16.96816。53.2整流电路1、整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电.2、在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为22U(U2是变压器副边电压有效值)。3、选择整流电路中的二极管变压器的副边电压U2=12V桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为：VU1722桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为：AIo4.028.02查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压UBR=50V17V，但学校提供的只有IN4007，它与IN4001只存在反向击穿电压不同，为1000V,故同样满足。最大整流电流IF=1A0.4At023422Ut0234ou22U图3.2整流电路图3.3输出波形121ofII63.3滤波电路图3.4滤波电路部分仿真图1、滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。2、在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器电路。3、滤波电路中滤波电容的选择滤波电容的选择应根据其所在回路的时间常数及其所能承受的耐压值来确定，电容的值应满足：C(T*I)/(2U),一般选择电容的值为C=(3-5)(T*I)/(2U).其中T为输入正弦信号的周期，我们现在用的市电频率都为50Hz,故有其周期为T=1/f=0.02s,I为三端稳压器的最大输入电流，U为三端稳压器的最小输入电压（14.5V），带入各项计算的：C=2758uF,经过调试与仿真，我们最终确定用2200uF电容。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。2~5.121IIo73.4稳压电路1、主要由78系列（输出正电压）和79系列（输出负电压）两位数字通常表示电压大小，根据设计要求选择：7805，7905，7812，7912四个稳压器，构成四个输出端；2、稳压电源测试电路如图3.5：图3.584电路仿真与电路板制作4.1电路仿真图1、电路变压器部分仿真图及电压输出波形图4.1图4.1电路变压器部分仿真图及电压输出波形图2、变压器及单相桥式整流电路部分仿真图及电压输出波形图4.2图4.2变压器及单相桥式整流电路部分仿真图及电压输出波形93、整理电路仿真图及输出电压值图4.3图4.3整理电路仿真图及输出电压值图4.2电路板制作4.2.1电路板制作在画出正确可行的电路原理图并在Multisim软件仿真成功之后，开始PCB电路板制作。覆铜基板上弯弯绕绕的铜线，就是用来实现电信号的传递的，因此，我们只要把铜箔蚀掉不用的部分，留下铜线部分就可以了。如何实现这一步，首先，我们需要了解一个概念，那就是线路底片或者称之为线路菲林，我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片，然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上，干膜分两种，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。这里我们就用光聚合型感光干膜先盖在基板上，上面再盖一层线路胶片让其曝光，曝光的地方呈黑色不透光，反之则是透明的（线路部分）。光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了？凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化，紧紧包裹住基板表面的铜箔，就像把线路图印在基板上一样，接下来我们经过显影步骤(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜)，让不需要干膜保护的铜箔露出来，