电源模块项目报告

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1、电源模块设计项目报告专业电子信息与控制工程系姓名郝忠强201214154段屹航201218502 黄华 201020226张如琴2012184912013年10月9日目录一、集成稳压器的选型2二、78XX和79XX三端稳压器的工作原理简介22.1、结构构成42.2典型应用电路4三、整流器的选择5四、变压器6五、直流电源的基本原理6六、设计步骤7七、总结10摘要直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。 直流稳压电源的供 电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时， 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的方向发展，对电子

2、设备的供电电源提出了高的要求。本次课程设计题目为简易直流稳压电源，输出正负5V的直流电，该稳压电源 具有性能稳定、结构简单、成本。一、集成稳压器选型集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等 显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。 其中，三端集成稳压器是目前 稳压电源中应用最广的一个系列。这是由于该器件系列化程度好：固定式集成稳压器（78/79系列）有正电压、负电压输出；输出电压分挡规格齐全；输出电流分成 四档；精度适中；能满足一般电子产品的需要。78XX系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集

3、成稳压器，输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等规格，79XX系列集成稳压器是常用的固定 负输出电压的集成稳压器， 输出电压有-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V 等规格，最大输出电流为1.5A。它的内部含有限流保护、过热保护和过热保护 电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠二、78XX和 79XX三端稳压器的工作原理简介78XX的芯片内部结构单元框图如下图图 1所示。调養管安全1*1保护盲4过赠.过流保护曲入o输岀七公共端图1 : 78XX的芯片内部结构单元框图由图可知，三端集成稳压器米用串联稳压方式。它由启动电路、 基准电路

4、、误差放大器、调整管、取样电阻及保护电路等组成。其工 作原理是：取样电路将输出电压 Uo按比例取出，送入比较放大器与 基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输出电压Uo保持稳定。79XX系列集成压器是常用的固定负输出电压的三端集成稳压器，除输入电压和输出电压均为负值外，其他参数和特点与78XX系列集成稳压器相同，内部结构如图2所示，原理不再赘述。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并连起来应用时需要注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的

5、产品，以保证参数一致。另外在 输出电流上留有一定余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连 锁烧毁。引脚功能如图3从正面看引脚从左向右按顺序标注，接入电路时脚电压高于 脚，脚为输出位，如对于78XX正压系例，高电位，脚接地；对于 79XX 系例，脚接地，脚接负电压，输出都是脚。此外，还应注意，散热片总 是和接地脚相连。TO 2201 输入.IXPL7T2 地，GXD3 辅It，OVTPVT2.2典型应用电路三端集成稳压器的应用电路很简单，基本应用电路如图4所示，以78XX为例，只要把正输入电压加到输入端（输入电压比输出电压高一定额度），78XX的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电

6、压，79XX系列集成稳压器只要把负输入电压加到输入端（输入电压模值比输出电压模值高一定额度），其公共 端接地，其输出端便能输出芯片标称负电压。图4 :三端集成稳压器经典应用电路实际应用电路中，芯片输入端和输出端与地之间分别接大容量滤波电容外， 通常还要在芯片引出脚根部接小电容到地， 用于抑制芯片的自激振荡和压窄高频 带宽，减少高频噪声。三、整流器选择整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路， 主要由整流二极管组成，电 源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种。半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍 然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是 5

7、0Hz,半波整流电路去掉了交流电的 半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率； 全波和桥式整流电路相同， 用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为 100Hz,所以这种单向脉 动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压 的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了 一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线 圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。 另外，半波整流电 路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要 用四只

8、二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型， 但 要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两 端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止， 承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受 反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二 极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只二极管两端只有反向峰值电 压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。通过对电路原理的分析，我们的整流模块选择桥式整流。图

9、4 :桥式整流电路四、变压器变压器是一种应用电磁感应原理，将电能从一个电路传输到另一电路的电磁 装置，是电源的关键设备之一。变压器只能用于交流传输，不能用于直流传输， 在交流电路中起到电气隔离、储能、变压、变流、变阻等作用，在本设计电路中, 主要应用其变压特性。由于此直流稳压源是市电供电，则可选用工频变压器，额定电压为220V,频率为50HZ,由于要求的输出电压是-5v,因此输入三端集成稳压器合适的输入 电压为7V,又考虑到变换电路的自身压降，故选择变压器的次级输出交流电压 为9v，Ui =nUi。五、直流电源的基本原理直流稳压电源是一种将220VX频交流电转换成稳压输出的直流电的装置， 它需

10、要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：0Ui电源整流变压器电路olwv.t 0直流稳压电源的原理框图和波形变换*电册稳压六、设计步骤1、上网查询资料，了解7805, 7905的资料。（管脚不一样。注意接法）2、利用protel软件绘制PCB图，原理图。3、 找到电源图所需的元器件，二极管、电容、变压器、有极性电容、7805、 7905。4、请老师进行检查，所在问题：三端变压器的接地端直接接地，电桥只用 一个，标出元器件的大小、符号，电容我们用错了，用成了大功率电容，我们所 设计的电路的功率太小，功率不够，大电容一般用于大功率电路

11、中，因换成我们 平时所用的小电容。5、针对以上问题，对我们所设计的电路进行修改。6进行电器规则检测，未发现错误。最终的原理图如图5所示n CONJc kiFD.luF图5:电源电路原理如图所示电路为输出电压+5v、输出电流为1.5A的稳压电源。它是由电源变 压器B,桥式整流电路D1-D4,滤波有极性电容C1、C3和一只固定式三端稳压器 极为简捷方便的的搭成的，220V交流电通过电源变压器变换成交流低电，在经 过桥式整流电路D1-D4形成不规则的交流电，经过C1 C5带极性的容值为420uF 的电容，电容的特性是通过交流，阻挡直流，且电容的容值越小，它就能通过频 率越高的交流电。在此的电容的容值

12、较大，它就只能虑掉第频率的波。而无极性 电容C2、C6能虑掉高频的交流电，在此处 C6 C2还起到退耦的作用，所谓退耦 就是将复杂的电流分解成很多的单一电流在不同的时间里到达7805.7805的实际名称是三端稳压器，就起到稳压作用。C3 C7的作用与C1、C5的作用相同。C8的作用与C2 C6的作用相同。而C4的作用是对整个电路起保护作用，在电 路中有反冲电压产生时，首先烧坏 C4形成断路，所以对其它元器件起到保护作 用。在固定式三端稳压器7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流 电压。（该电压常常因为市电电压波动或负载的变化等原因而发生变化）此直流 电压经过7805的稳压和C3

13、的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三段稳压 器是一种标准化、系例化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、 性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件7、根据实物图画封装，并生成网络表，出现错误，变压器的引脚未发现， 原因是画封装的时候没有画引脚，要将封装焊盘的顺序要和原理图的引脚顺序一 致。8、走线弯曲，焊盘与线的走向等距离，线必须要在焊盘上，不能擦边，多 层板的布线走向不能相同。带有方框的焊盘必须接地。集成电桥用于数字电路，用四个二极管的电桥，功率二极管

14、，高频二极管可以承受二极管整流桥电路是 使用最多的一种整流电路。这种电路，是有四个二极管口连接成的桥式结构， 边 具有全波整流电路的优点。最终做出的PCB图如图7所示图79、领取元器件并对元器件进行检测，根据原理图对万用板版面布局进行规 划，根据布局安插元器件并焊接。在焊接过程中，我们将电容的正负极焊反，7805 的输出脚的接地脚焊接错了，经过老师的指导和小组的努力终于将其挽救回来 了。在焊接电路时，注意导线与导线的距离，注意是否有虚焊，因为这些情况都会引起焊锡的氧化，从而影响电路，影响测量值。下图是最终的成品10、进行调试，间隔时间为十分钟，测试结果如下表:78057905第一次4.973V

15、4.930V第二次4.974V4.930V第三次4.984V4.943V一定要进行多次测试，原因是通电以后，元器件发热比较高，电压有一定的 波动。测量的值误差在正负10%勺范围类都是允许的。我们测试的参数是空载参 数， 因为负载参数对只有与对应的负载才有意义七、总结通过本次设计，让我更进一步的了解到直流稳压的工作原理以及它的要求和 性能指标.也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题 ；而通过不断的努力 去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获.我们这次设计 的这个直流稳压电源电路由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。在制作过程中通过查阅书籍与网站，我懂得了7905,7805各个引脚的接法，功能用法，在设计电路时应该加入保护措施等等。 这些问题在以前的理论学习中 从没有认真的考虑过。而通过这次实践对这些问题有了更深的思考，对于外围电路模块设计这门课程也有了更深的认识。