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1、精选优质文档-倾情为你奉上滨江学院课程设计报告 题 目 5V稳压电源设计 院 系 自动控制系 专 业 学生姓名 学 号 指导教师 二一四年十二月二十日5V稳压电源设计报告XXX(作者学号、居中、五号)南京信息工程大学XX学院XX系，南京 (宋体、居中、小五号)摘要：直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成，变压器把市电交流电压变成为直流电；经过滤波后，稳压器在把不稳定的直流电压变为稳定的直流电流输出。本设计主要采用单路输出直流稳压，构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电变为稳定的直流电，并实现固定输出电压5V。关键词：半桥变换电路；整流电路；滤波电路
2、；稳压电路1引言直流稳压电源简介，直流稳压电源的构成。许多电子产品如电视机、电子计算机、音响设备等都需要直流电源，电子仪器也需要直流电源，实验室更需要独立的直流电源。为了提高电子设备的精度及稳定性，在直流电源中还要加入稳压电路，因此称为直流稳压电源。典型的直流稳压电源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几部分构成。电源变压器把50Hz的交流电网电压变成所需要的交流电压；整流电路用来将交流电变换为单向脉动直流电；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电流中的交流成分（即波纹电压），是指成为平滑的直流电；稳压电路的作用是当输入交流电网电压波动、负载及温度变化时，维持输出直流电压的稳定。 直流稳
3、压电源的发展已有几十年的历史，已从分立器件发展到集成电路。集成稳压电路具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，随着功率集成电路的发展，集成稳压电路已有多个品种、多种型号问世，按输出电压、输出电流形成系列产品，已成为直流稳压电源的主流产品，特别适用于小型电子设备使用。目前生产直流稳压电源种类很多，可以从不同的角度分类：1、按稳定方式分，有参数型稳压器和反馈调整型稳压器。参数型稳压器电路简单，主要是利用电子组件的非线性实现稳压，例如，1只电阻和1只稳压管即可构成参数型稳压器。反馈调整型稳压器具有负反馈，是闭环调整系统，利用输出电压的变化，经取样、比较、放大得到控制电压，去控制调整元件，从而达到稳
4、定输出电压的目的。2、按调整元件和负载连接方式分，有并联式稳压器和串联式稳压器。调整元件与负载并联的称为并联式稳压器，调整元件与负载串联的称为串联式稳压器。3、按作用器件分，有电子管稳压器、稳压管稳压器、晶体管稳压器、可控硅稳压器等。4、按调整器件的工作状态分，有线性稳压器和开关稳压器。调整器件工作在线。5、按电路的主要部分是集成电路还是分立元件分，有集成线性稳压器、集成开关稳压器和分立元器件组成的稳压器。直流稳压电源的技术指标。稳压电源的主要技术指标包括特性指标和质量指标，前者标识稳压电源的功能又称试用指标，后者反映了稳压电源质量的优劣。电压调整率负载电流0 及温度T不变而输入电压U1变化时
5、，输出电压U0的相对变化量U0/U0与输入电压变化量U1之比值，称为电压调整率，即一般直流稳压电源的电压调整率SU为1%、0.1%、0.01%不等，其值越小，稳压性能越好。电压调整率也可定义为：在负载电流和温度不变时，输入电压变化时，输出电压的变化量U0，单位为毫伏。稳压系数定义为负载不变时，输出电压相对变化量和输入电压相对变化量之比，即式中，U1为稳压电路输入直流电压，即整流电路的输出电压。一般情况下S在10-210-4数量级。显然，S越小稳压电路输出电压的稳定性越好。在交流电源额定电压条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量用百分数表示当输入电压固定时，输出电压变化量与负
6、载电流变化量之比，称为输出电阻R0，亦称内阻，即R0=其单位为欧。R0的大小反映了当负载变动时，稳压电路保持输出电压稳压的能力。R0越小负载能力越强，一般R01。叠加在输出电压上的交流分量的峰峰值称为最大纹波电压U，一般为毫伏级。在电容滤波电路中，负载电流越大，纹波电压也越大。因此，纹波电压应在额定输出电流情况下测出。纹波抑制比SR定义为稳压电源输入纹波电压峰峰值U与输出纹波电压峰峰值U之比，并取对数，即SR=20 lg2设计方案及要求2.1 设计目的随着科学技术的飞速发展，人类进入高速发达的商品社会，市场里各种电子商品琳琅满目，给生活带来极大的方便。但是不少非常实用的电子制品成果，或者受到多
7、方面因素的制约，或者时机尚未成熟，往往很难转化为商品。然而，如果我们能够亲自动手制作，不仅可以使自己的创意得以实现，还能丰富生活，体味乐趣，更重要的是通过制作，有利于我们掌握电子制作技术的技能，激发创造性。直流稳压电源是电子系统中的关键部分，其作用是为电子系统提供稳定的电能。2.2 设计技术指标与要求2.2.1 设计要求设计出每个功能框图的具体电路图，并根据下列技术参数的要求，计算电路中所用元件的参数值，最后按工程实际确定元件参数的标称值。（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步体验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。（2）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方
8、法。（3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 （4）设计并制作一个开关稳压电源。2.2.2 设计指标容量：5W 输入电压：交流220V 直流稳压输出5V： 最大输出电流 3A； 电压调整率 0001V； 纹波系数 0002： 等效内阻015； 稳压系数 0.005。3设计步骤及思路3.1 直流稳压电源设计思路 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。 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）。 脉动大的直流电压须经过滤波、稳压电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，
9、保留其直流成分。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。3.2 直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图3.1。图3.1 直流稳压电源方框图 Fig 3.1 DC regulated power supply block diagram 其中：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，变压器的变化由变压器的副边电压确定。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。常用
10、的整流电路有：单相半波整流电路，相半波整流简单，使用器件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流电的一半波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，Vo=0.45Vi，变压器的利用率低；单相全波整流电路：使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。无滤波电路时的输出电压Vo=0.9Vi，变压器的利用率比半波整流时高。变压器二次绕组需中心抽头。整流器件所承受的反向电压较高；单相桥式整流电路：使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源
11、电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。根据具体情况分析后本文使用的是第三种方法。3.3.1电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2，电源变压器的效率其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率Tab.1 The efficiency of small transformer 副边功率 效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值，输入电压与输出电压差的最大值，故LM317的输入电压范围为： 即 ，
12、取 变压器副边电流： ，取，因此，变压器副边输出功率： 由于变压器的效率，所以变压器原边输入功率，为留有余地，选用功率为的变压器。3.3.2整流电路整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3.2所示。在U2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；U2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图3.3所示 图3.2 二极管单相全波整流电路 图3.3 电路的输出波形Fig3.2 Diode single-phase full-wave rectifier circuit Fig3.3 The output w
13、aveform of the circuit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。电路中的每只二极管承受的最大反向电压约为反向击穿电压的一半或三分之二（U2是变压器副边电压有效值）。经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换成直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单向导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电半波整流见图3.4.其中B1是电源变压器，D1是整流二极管，R1是负载。B1次级是一个方向和大小都随时间变化的一个正弦波电压，波形如图3.5（a）所示。0是这个电压的正半周，这时B1次
14、级上端为正下端为负，二极管D1正向导通，电源电压加到负载R1上，负载R1上有电流通过，2是这个电压的负半周，这时B1次级上端为负下端为正，二极管D1反向截止，没有电压加到负载R1上，负载R1中没有电流通过。在23.34等后续周期中重复上述过程，这样电源负半周的波形被“削”掉，得到一个单一方向的电压，波形如图3.5（b）所示。由于这样得到的大小还是随时间变化的，我们称其为脉动直流。 图3.4半波整流电路图 图3.4半波整流波形图Fig3.4 Half-wave rectifier circuit diagram Fig3.5 Half-wave rectifying waveform figure设B1次级电压为E理想状态下负载R1俩端的电压可由下面公式求出：U（R1）=(2)E0.45E半波整流计算公式：整流管D1承受的反向峰值电压为：Um=
