多路输出直流稳压电源

中南民族大学课程设计题目多路输出直流稳压电源学院计算机科学学院专业自动化班级一班姓名指导教师2010 年 6 月20 日电 子 技 术 课 程 设 计任 务 书设计题目： 多路输出直流稳压电源 学生姓名： 专业班级： 自动化一班 学号： 指导教师签名： 2010 年 6 月 20 日一、设计条件1．可选元件（或自备元件）：变压器（±15V / 15W ）： 一只 整流二极管或整流桥： 若干 电阻、电容、电位器： 若干 三端集成稳压器： 若干2．可用仪器：万用表，示波器，毫伏表，信号发生器，直流稳压源二、设计任务及要求1．设计任务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．设计要求（1）将220V / 50Hz 交流电源转换为五路直流稳压电源输出：±12V / 1A ；±5V / 1A ；可调节+3V ~ +18V / 1A 。

（2）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，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

（用Proteus 或MultiSim 软件完成仿真）（3）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

三、时间安排1．第10周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。

完成选题。

2．第10 ~ 14周：完成资料查阅、设计、仿真。

3．第15 ~ 16周：制作与调试，完成课程设计报告撰写。

4．第16 ~ 17周：提交课程设计报告，课程设计验收，答辩。

变压器滤波稳压AC220V±12V 、±5V 、 +3V ~ +18V 直流输出目录摘要 (1)1 绪论 (2)2 技术指标及要求 (2)2.1 设计任务及要求 (2)2.1.1 设计任务 (2)2.1.2 设计要求 (2)2.2 设计思想 (2)3 方案论证及整体电路工作原理 (3)3.1 方案论证 (3)3.1.1 变压器 (3)3.1.2 整流 (3)3.1.3 集成稳压片 (3)3.2 整体电路工作原理 (3)4 单元电路设计：计算、元器件选择及电路图 (4)4.1 可调电压电路电阻的计算 (4)4.2 电源变压器的计算 (4)4.3 整流桥及滤波电容的计算 (4)5 测试结果及与理论指标对比分析 (6)5.1 输出电压 (6)5.2 测试结果与理论指标分析 (6)6 整体电路图、元件及器件明细 (7)6.1 整体电路图 (7)6.2 元件及器件明细 (7)7 成果评价、设计特点、存在的问题及改进意见 (8)7.1 成果的评价 (8)7.2 本设计的特点 (9)7.3 存在的问题和改进的意见 (9)参考文献 (9)摘要直流稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波及稳压电路所组成。

变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。

整流电路把交流电变为直流电。

经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

本设计通过变压、整流、滤波、稳压过程，将220V 交流电变为稳定的直流电，本次设计主要使用了LM317、7805、7905、7812和7912等集成电路，实现输出±5V、±12V电压及一路+3V ~ +18V可调电压。

稳压电路采用集成稳压器。

关键词变压；整流；滤波；稳压1 绪论人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的发展。

而现代电子产品又离不开电源，如果没有一个好的直流电源，我们的大多数的电子产品将无法使用。

在实际电路中，需要的大多数是大于等于3V 和小于18V 的直流电，我们不可能去买干电池去满足这一要求。

为此，我们的电子产品一定需要一个能把市电转变成我们所需要的直流电的稳压电源。

由于不同的电子产品可能需要不同的电源，设计可调电源就会使需不同电源的电子产品得到与它匹配的电源，从而使得它能正常工作，使它的工作效率达到最高。

电源的优劣将会决定电子产品的使用寿命，因此，我们需要的是高质量的直流电源。

交流电网220V 的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。

但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。

因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。

此次集成直流电源的课程设计，要求输出±5 、±12V 以及3～18V 连续可调的电压。

要能顺利完成者一设计，这就需要不仅熟悉了解课本上的知识，还要学会将理论知识应用到实践中，并学会利用书籍资料来帮助自己。

2 技术指标及要求2.1 设计任务及要求2.1.1 设计任务根据任务书的要求，需要设计降压、整流、滤波及稳压等环节，稳压环节还需要一种可调节电压电路，完成对多路输出直流稳压电源的设计、装配与调试。

2.1.2 设计要求（1）设计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 ，一组可调电压+3~+18V/1A 。

（2）选择电路方案，确定电路方案的设计。

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。

2.2 设计思想本次设计首先采用变压器把220V 交流电变成所需要的电压；整流，利用二极管的单向导电性，可以设计出把交流电变成直流电的电路；再根据电容的滤波作用，输出纹波较小的直流电，从而得到平滑的直流电压；最后通过稳压块的稳压作用，就可以得到输出稳定的直流电。

变压器整流滤波稳压AC220V±12V 、±5V 、 +稳压3V ~ +18V 直流输出3 方案论证及整体电路工作原理3.1 方案论证论证变压器、整流和集成稳压片的选择。

3.1.1 变压器根据设计要求，输出最大电源为+18V/1A ，因此，输出的最大功率为18W 。

另外，为了输出正、负电压，所以可以选择220V/±15V / 18W 的变压器。

3.1.2 整流因为选择了三端输出的变压器，所以整流桥可以选择单桥整流桥或由四个二极管构成整流。

选择单桥整流的电路和四个二极管的效果一样，但是单桥整流桥所需经费要高。

从电路的结构和经济两方面出发，最后决定选择了由四个二极管构成整流较好。

3.1.3 集成稳压片由设计要求知，要输出±5V ，±12V ，+3~+18V 。

方案一：采用LM317及LM337分别组成独立的可调电压源。

LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不过它只能允许可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻（R ）和一个可变电位器(wR )组成电压输出调节电路，输出电压为：)/1(25.11R R V w o +=[1]。

LM337输出为负的可调电压，采用两个独立的变压器分别和LM317及LM337组装，操作比较简单。

方案二：采用LM317可调式三端稳压器以及LM78XX 、79XX 系列稳压电源。

同方案一中，LM317可以输出3~18V 的正相电压且稳压器内部含有过流，过热保护电路，而LM7805和LM7905可以分别输出稳定的+5V 和-5V 、LM7812和LM7912可以分别输出+12和-12V ，相较方案一而言，此电路在制作上难度有所下降而且原理结构简单，此电源就选用了LM317以及LM78XX 、79XX 系列稳压电源。

3.2 整体电路工作原理根据交流电变成直流电的原理，该设计问题按先后顺序可分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路，其流程图如图1所示。

图 1 流程图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路220VV O4 单元电路设计：计算、元器件选择及电路图4.1 可调电压电路电阻的计算图2为可调稳压电路。

图2 可调稳压电路为保证空载情况下输出电源稳定，R1不宜高于240Ω。

取R1=200Ω。

由LM317的性质可得：)1131(25.1R RV R V o ++= 当输出为+3~+18V 可调时，经计算得R2= 280Ω，R V1min = 0Ω,R V1max = 2400Ω。

实际上不可能达到这一要求，以防实际工作中出现误差，保留一定的余度。

故取R2为选用一个500Ω的电位器，因此可调500Ω电位器可以满足R2=280Ω,RV1 = 2.5K Ω的可调电位器，由于资源有限，所以本设计就选用了5.1K 的电位器并联上一个5.1K 的电阻，其有效电阻了2.55K Ω的可调电位器，此值可满足R V1max = 2400Ω的要求。

4.2 电源变压器的计算通常根据变压器的副边输出功率来选购变压器。

因为LM317的输入电压的范围为：max min min()max()o i o i o i o U U U U U U U +-≤≤+-即：18V + 3V ≤ U i ≤ 3V + 40V 21V ≤ U i ≤43VU 2 ≥ U imin / 1.2 = 17.5V取I 2 = 1A ，变压器副边输出功率P 2 ≥ I 2 U 2 = 17.5 W 。

变压器的效率η = 0.7，则原边输入功率P ≥ P 2 / η = 25W 。

任务书给定变压器只有15W ，故所有直流稳压源不能同时进行高功率输出。

由上分析，输出电流为1A 时，输出电压不可能大于12V 。

因此，可以选择15W/±15V 的变压器。

4.3 整流及滤波电容的计算电路如图3所示。

图3 整流滤波电路整流采用由四个二极管1N4007构成整流，其特性参数为U RM = 2200V ，而2242.4i U V =，则U RM 满足要求。

当单端输出时，I F =1A ，I omax =1A ，则能满足要求。

因为稳压系数 o iV o iU U S U U ∆∆=式中，当U o =18V ，U i =20V ，ΔU op-p =10mV ，S V =3×10-3则3.70op p i i o VU U U V U S -∆∆==所以滤波电容为max 2703C o i iI t I t C F U U μ===∆∆ 当U o =12V ，U i =21V ，ΔU op-p =10mV ，S V =3×10-3则5.83op p i i o VU U U V U S -∆∆==所以滤波电容为max 1715C o i iI t I tC F U U μ===∆∆ 可调稳压电路电容C 的耐压值应大于21825.45V V ⨯=，不可调稳压电路电容C 的耐压值应大于21216.97V V ⨯=。

由于在采购过程中只买到2个2200µF/50V 、2个1000µF/25V 电容，由于需要电容大小为2703µF ，故实际由一个2200µF/25V 和一个1000µF/25V 电容并联而得，而构成3300µF/20V 电容也并用于可调输出电路的滤波。