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1、课程设计任务书学生姓名： 刘志雄 专业班级： 通信0806 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 集成直流稳压电源的设计 初始条件：20W变压器LM317 ；LM7805 ；LM7812 ；LM7912 ；三端稳压芯片电阻、电容要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 已知条件 集成稳压器CW7812、CW7912及CW317，其性能参数请查阅集成稳压器手册。 性能指标要求 输出电压V。及最大输出电流Iomax (I挡 V。=12V对称输出，Iomax=100mA；II挡 V。=+5V，Iomax=300mA；III挡 V。=(+3 +9)V
2、连续可调，Iomax=200mA)；纹波电压Vop-p5mV，稳压系数Sv510-3。 实验仪器设备 双踪示波器COS5020 1台 数字万用表UT2003(4十位) 1只交流毫伏表DA16 1只 自相变压器 1只滑线电阻器 1台 设计步骤与要求 参考51节。时间安排：第19周：理论讲解第20周：理论设计，实验室安装调试以及完成实验报告第21周：答辩地点：鉴主15楼通信实验室指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日集成直流稳压电源摘 要本课程设计是关于集成稳压直流电源的设计，主要采用了三端集成稳压芯片LM317、LM7812、LM7912、LM7805、进行稳压设计，通
3、过变压器将220V市电降压后，经过整流桥整流，将变压后的交流电压整流为直流脉冲波电压输出，经过电容滤波，使输入的电压能够在三端稳压芯片的输入电压范围内。经过三端稳压器稳压后，在输出端进一步使用电容滤波方式进行滤波，完成稳压输出的要求。可以输出三档直流电压，即 +5V、12V 、+3V +9V 连续可调。设计内容中，主要包括了变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块，而难于实现的是滤波与稳压，电容滤波效果不是很理想，但是在理论值上，可以达到，经过调试，基本能达到要求。关键字直流电源 方案的选择 仿真 收获Abstract This course is designed on the integra
4、tion of regulated DC power supply design, the main uses an integrated three-terminal regulator chip, LM317, LM7812, LM7912, LM7805, for regulator design, by the step-down transformer to 220V electricity, after a rectifier bridge rectifier, After the transformer rectified AC voltage to DC voltage out
5、put pulse after filtering capacitor, the input voltage can be three-terminal regulator chip input voltage range. After a three-terminal voltage regulator voltage regulator, the further use of the output filter capacitor filter the way to complete the regulated output requirements. Third gear can out
6、put DC voltage, that is, +5 V, 12V, +3 V +9 V continuously adjustable.Design content that includes a transformer module, rectifier module, filter module, voltage regulator module, and difficult to achieve the filtering and voltage regulator, capacitive filtering effect is not very satisfactory, but
7、the theoretical value, it can be achieved through the commissioning, can basically meet the requirements.目录1 总体电路设计51.1 设计要求和整体电路图51.1.1 设计任务分析51.1.2 整体电路图51.2电路方案选择61.2.1 采用分立元件与集成稳压器件的比较61.2.2 用三端稳压芯片设计方案选择61.3电路模块设计和元器件参数选择71.3.1 变压器模块71.3.3 滤波模块101.3.4 稳压模块122 仿真结果及分析153 实物测试过程及结果分析174 数据分析及性能评价
8、185 模拟电子技术课设的收获和体验196 元器件清单207 参考文献资料211 总体电路设计 1.1 设计要求和整体电路图 1.1.1 设计任务分析 该设计课题要求有三档直流电源输出，分别为12V、+5V、+3 +9V三种不同的电压值。并且采用220V交流供电，初步设想需要变压器，使220V交流转换成低电压交流信号。再经过整流电路，将交流信号转变为直流信号，最后经过滤波与稳压，最终输出三档直流信号，达到设计的初步要求。在设计过程中，纹波电压Vop-p5mV是十分难办到的， 需要在滤波过程中注意。1.1.2 整体电路图 根据设计任务，电路流程图如下：220V交流电u1变压器u2输出uo整流电路
9、u3稳压电路滤波电路u4图1.1 1各流程模块输出电压波形：图1.1 2流程图模块说明：电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。1.2电路方案选择 1.2.1 采用分立元件与集成稳压器件的比较集成稳压电源中，集成电压调整器和开关电源集成控制器的电路形式与分立元件电路路大体相同，例如，串联线性集成电压调整器基本上也是由取样、比较放大、基准源、调整电路等部分所组成，但作为集成电路还有一些使串联线性集成电压调整器在电
10、路形式上与分立元件电路有所不同的特点： 一、在集成电压调整器的电路中，比较放大部分均采用对称性好、温漂小的差动放大电路，以利于提高其质量。 二、集成电压调整器的输出功率大都超过1W，所以，它是一种功率集成电路。要使它具有良好的技术性能，热效应是一个必须考虑的重要因素。这就要求在基准电压源(参考电压源)设计时，必须设置零温度系数的输出基准电压(或参考电压)。 三、集成电压调整器的电路小，除限流、短路、安全工作区等保护外，为防止热破坏，还应有热保护电路，即热关断电路。 四、因为就集成电路而言，多增加几只晶体管并不难，因此，为了提高其电性能，往往把集成电压调整器的电路设计得比分立元件电路稍微复杂一些
11、。 五、为了扩大应用范因，在集成电压调整器的电路设计中，必须考虑使其具有外接元件的灵活性。 六、由于集成电路自身的特点，在进行电路设计时，一方面应尽量采用晶体管，少用电阻、电容，避免电感；另一方面，其性能应仅仅同电阻相对值有关即电阻比值有关，避免与电阻绝对值有关。七、分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低，精确度不是太高；八、集成稳压器件稳压部分需采用一块三端稳压器其他分立元器件，元器件先进，技术成熟，完全能达到题目要求，性能较方案一需优越一些，但成本高。综上分析，按照本设计课程的要求，采用分立元件设计电路成本低，易于购置。但是设计、调
12、试难度太大，周期很长，尤其是短时间内手工制作难以保证可以实现，且难得达到设计要求，故采用集成稳压器件设计电路。1.2.2 用三端稳压芯片设计方案选择1 电路工作原理由电源变压器将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波。经过稳压器件，可调式三端稳压器能输出连续可调的直流电压，LM7805输出+5V直流电压，LM7912和LM7812组成双12V电源输出。2 电路整体原理图根据方案，选择图 1.2 1 的电路原理进行设计制作：图1.2 - 11.3电路模块设计和元器件参数选择1.3.1 变压器模块由
13、一挡的性能指标要求得令副边电压为18V，副边电流I2100mA则令其为0.5A所以副边功率P29W,又n=0.7,所以原边功率要大于12.9W. 由二挡的性能指标要求得令副边电压为15V，复变电流I2300mA,则令其为0.5A，所以复变功率P28W,又n=0.7,所以元变功率要大于11.4W. 由三挡的性能指标要求得由公式可得输入电压Ui的范围为 Uomax+(Ui-Uo)minUiUomin+(Ui-Uo)max 9V+3VUi3V+40V 12VUi43V 副边电压U2Uimin/1.1=12/1.1V,取U2=15V，副边电流I2Iomax=0.2A，取I2=0.5A，则变压器副边输出
14、功率P2I2U2=8W。 由变压器的效率为0.7，则原边输入功率P1P2/n=11.4W。为留有余地，选功率为20W的电源变压器。以上三挡的要求选择功率为20W的电源变压器。在满足以上三档功率后，为能同时满足三档输出，且12V输出需要双端电源输出，则采用双18V输出变压器。根据LM7805和LM317的输入要求，需要采用LM7815稳压后，再进行稳压，可以使集成稳压器正常工作。综上所述，采用双18V输出20W变压器能过胜任实验要求设计。变压之前的电压输入图图1.3 - 1变压之后的电压图1.3 - 2 1.3.2 整流模块半波整流电路的输出电压相对较低，且脉动大。两管全波整流电路则需要变压器的副边绕组具有中心抽头，且两个整流二极管承受的最高反向电压相对较大，所以这两种电路应用较少。桥式整流电路的优点是输出电压高，电压脉动较小，整流二极管所承受的最高反向电压较低，同时因整流变压器在正负半周内部有电流供给负载，整流变压器得到了充分的利用，效率较高。因此本电路采用桥式整流电路。单相桥式整流电路是由四个整流二极管接成电桥的形式构成的，如图(a)所示。图 (b)所
