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1、武汉理工大学模拟电子技术课程设计说明书课程设计任务书题 目: 多路输出直流稳压电源的设计与制作 初始条件：元件清单：交流电源220V，变压器，整流桥，电容、电阻、电位器，三端集成稳压器，开关。可用仪器：示波器，万用表，毫伏表。要求完成的主要任务: （1）设计工作量根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。（2）技术要求 要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源输出：12V/1A，5V/1A，+5V/3A，和一组可调正电压。 选择电路方案，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
2、本原理。（用Multisim画电路原理图并实现仿真） 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。时间安排：序号设计内容所用时间1布置任务及调研1天2方案确定0.5天3制作与调试1.5天4撰写设计报告书1天5答辩1天合 计5天指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目 录目录3摘要5Abstract61课程设计内容及要求71.1设计的初始条件及主要任务71.1.1设计的初始条件71.1.2设计所需完成的任务与要求71.2设计思路72原理电路的设计92.1方案比较92.1.1可选方案92.1.2各方案优缺点92.2总体设计原理92.3电源变压器的基本原理102.4整流电路
3、的基本原理112.4.1单相桥式整流电路工作原理112.4.2参数计算122.4.3单相桥式整流电路的负载特性曲线122.5滤波电路的基本原理132.6稳压电路的基本原理153电路元件选择163.1 电源变压器的选择163.2集成整流桥及滤波电容的选择163.3集成稳压器的选择173.3.1输出电压固定的集成稳压器（5V，12V）的选择173.3.2输出电压可调的集成稳压器的选择174 Multisim仿真结果与分析194.1 电路原理图194.1.1说明书194.2 电路每级波形图204.3 电路输出波形图214.4 仿真结果245 实物与测量255.1 电路实物图255.2 输出端测量图2
4、55.3 输出端测量数值295.4 误差分析296 心得与体会307 参考文献31附录一321总体电路图322 元件清单33附录二34摘 要随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本文旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成稳压电路将220V交流电压转化为12V/1A，5V/1A，+5V/3A和一组可调正电压+1.25V+27V/1A的直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。关键词:直流稳压 半波
5、整流 电容滤波 Multisim仿真 AbstractWith the rapid development of electronic technology, high performance electronic circuit to the requirement of power supply quality is higher and higher. It has become a big issueto design the circuit which can meet the performance requirements of high precision power supp
6、ly.DC voltage source can provide circuit with dc voltage and the energy. The output voltage of the stand or fall of quality directly depends on the power performance.The purpose of this paper is to use AC transformer, rectifier, filter and integrated voltage stabilizing circuit to change 220 V AC vo
7、ltage into a 12V/1A，5V/1A，+5V/3A and a set of adjustable positive voltage +1.25V+27V/1A a DC voltage output, and also test and analyze serveralmain parameterswhich are used to measure voltage stabilizing circuit performances.Keywords: DC voltage Half-wave rectification Capacitor filter Multisim simu
8、lation1课程设计内容及要求1.1设计的初始条件及主要任务1.1.1设计的初始条件元件清单：变压器、整流桥、电容、电阻、电位器、三端集成稳压器、交流电源220V、开关、排针、导线等。可用仪器：示波器、万用表、毫伏表。1.1.2设计所需完成的任务与要求1.1.2.1设计工作量根据技术要求和已知条件，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。1.1.2.2技术要求 要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源输出：12V/1A，5V/1A，+5V/3A和一组可调正电压。 选择电路方案，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
9、体电路原理图，阐述基本原理。（用Multisim画电路原理图并实现仿真） 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。1.2设计思路本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路4个部分。变压电路：将交流电网220V的电压变味所需要的电压值。整流电路：将交流电压变成脉动的直流电压。滤波电路：由于经过整流的脉动直流电压还含有较大的纹波，因此需要设计滤波电路加以滤除。稳压电路：在电网电压波动、负载和温度变化时，依然维持输出直流电压稳定。变压电路整流电路滤波电路220V交流输入稳压电路直流电压输出图1 直流稳压电源设计思路2原理电路的设计2.1方案比较2.1.1可选方案方案1：使用不同的集成芯
10、片直接输出不同的直流电压：5V/1A的输出选择LM7805以及LM7905；12V/1A的输出选择LM7812以及LM7912；+5V/3A的输出选择LM123；可调电压输出选用LM317以及可调电阻配合。方案2：使用芯片与开关和电阻的组合方式，利用开关与电阻的并联，控制不同开关的闭合与开启进而输出不同大小的直流电压，即仅使用LM317以及LM337配合不同的电阻输出不同的电压，+5V/3A的输出选择两个LM7805并联的方式以提高最大输出电流。2.1.2各方案优缺点方案1的优点：不需要过多电阻与开关即可完成直流电压的输出，操作（焊接工作）上简单。方案1的缺点：需要的集成芯片太多，增加了成本；
11、市场上无法购买到LM123的芯片（用于输出5V/3A）；由于电路核心仅仅只有集成芯片，所以操作不当造成芯片损坏的概率提高了。方案2的优点：需要的集成芯片数量较少，减少了成本；通过两个LM7805并联达到输出5V/3A的效果。方案2的缺点：电阻和开关配合芯片输出直流电压，操作（焊接工作）上较复杂。2.2总体设计原理图2 直流稳压设计原理示意图本文设计的直流稳压电源是单相小功率电源，它将频率为50Hz,有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定，输出电压为5V、12V、可调+1.25V+27V的直流电压。单相交流电经及过电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。直流电源的输入
12、为220V的电网电压（即市电），一般情况下，所需直流电压数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图中所画。可以看出，它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因而不能直接作为电子电路的供电电源。图中整流电路输出端所画波形时未接滤波电路时的波形，接入滤波电路后波形将有所变化。
13、为了减小电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流，滤波后的直流电压可以作为供电电源。交流电压通过整流，滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响从而获得足够高的稳定性。2.3电源变压器的基本原理变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将市电转化为电路能承担的电压。变压器是变换交流电压、电流和阻抗
14、的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器的基本原理是电磁感应原理。变压器两组线圈圈数分别为n1和n2，n1为初级，n2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当n2n1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当n2n1时感应电动势要比初级所加的电压要低，这种变压器为降压变压器。变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率 等于100%，变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器是没有的，变压器传输电能时总要产生损耗。变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。2.4整流电路的基本原理整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。但是，这种电压直流幅值变化很
