模电课程设计---直流稳压电源设计

课程设计说明书课题名称：直流稳压电源设计

课程设计任务书

1.1 设计目的

1、学习直流稳压电源的设计方法；

2、研究直流稳压电源的设计方案；

3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；

1.2 设计任务

1、进行设计方案的比较，并选定设计方案；

2、完成电路的设计和主要元器件说明；

3、完成硬件原理图设计和PCB图设计；

4、安装各单元电路,要求布线整齐,美观。

1.3 设计要求和技术指标

1、技术指标：要求电源输出电压为±12V（或±9V /±5V），输入电压为

交流220V，最大输出电流为I omax=500mA，纹波电压△V OP-P≤5mV，稳压系数Sr≤5%。

2、设计基本要求

（1）设计一个能输出±12V/±9V/±5V的直流稳压电源；

（2）拟定设计步骤和测试方案；

（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；

（4）要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图；

（5）在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电源；

（6）测量直流稳压电源的内阻；

（7）测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；

（8）撰写设计报告。

3、设计扩展要求

（1）能显示电源输出电压值，00.0-12.0V；

（2）要求有短路过载保护。

4、设计时间及进度安排

设计时间共三周具体安排如下：

（1）阅读课题及格式要求，确定课题名称。根据课题，借阅相关图书资料；（2）从所借图书资料中了解电路工作原理，及各部分电路功能；

（3）学习Protel 99SE、Proteus ISIS、Microsoft Visio等软件。

（4）运用Protel 99SE、Proteus ISIS绘制电路图及对电路进行仿真。

（5）根据原理图，对元件进行封装，绘制出PCB图，制作PCB板。

（6）安装元器件和对电源进行调试及测试。

目录

第一章设计步骤和电路形式的确定 (1)

1.1设计步骤 (1)

1.2电路形式的确定 (2)

第二章具体电路的设计及分析 (3)

2.1整流电路设计及其电路原理分析 (3)

2.2.1 稳压电路设计及电路原理分析 (4)

2.3 电路总体功能说明 (5)

2.3.1 选择集成稳压器 (5)

2.3.2 电源变压器的选择 (5)

2.3.3 选用整流二极管和滤波电容 (6)

第三章电路的仿真测试 (7)

3.1 电路基本功能测试 (7)

3.2 电路性能测试 (8)

3.2.1 稳压系数的测量 (8)

3.2.2 输出电阻的测量 (8)

3.2.3 纹波电压的测试 (9)

3.3 误差分析 (10)

结束语 (11)

附录 (12)

第一章 设计步骤和电路形式的确定

1.1设计步骤

稳压电源步骤如下：

1、根据稳压电源的输出电压0U 、最大输出电流omax I ，确定稳压器的型号及电

路形式。

2、根据稳压器的输入电压I U 的取值，确定电源变压器副边电压2u 的有效值2U ，求出变压器的变比n ；根据稳压电源的最大输出电流omax I ，确定流过电源变压器副边的

电流2I 和电源变压器副边的功率2P ；根据2P ，查出变压器的效率η，从而确定电源

变压器原边的功率2P 。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。

3、确定整流二极管的正向平均电流D I 、整流二极管的最大反向电压RM U 和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。

4、对电路进行仿真，改进设计。

直流稳压电源稳压过程：

交流变压器将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。设计电路框图及稳压波形示意图如图2-1、图2-2所示。

图2-1 电路框图 U0 U1

U2 U3 U4

图2-2 电压变化图

交

流

电

源 稳压电路

滤波电路 整流电路 变 压 器

1.2路形式的确定电

本次直流稳压电源的实现科采取两个方案，它们分别是：采用分立元件实现、采用三端集成稳压器实现。由文献1可知：采用分立元件实现的稳压电源结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，能够达到技术参数的要求，造价成本低，但是精确度不高。采用三端集成稳压器实现的稳压电源稳压部分需采用一块三端稳压器其他分立元器件，所需的外围元件少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用方便、可靠、而且价格便宜。故综合考虑，本次设计的直流稳压电源采用三端集成稳压器实现。

三端集成稳压器的介绍如下：

由电源变压器、整流滤波电路及三端稳压器构成的稳压电路，78XX，79XX系列稳压器具有比较完善的的保护电路，主要用来保护调整管。它具有过流、过压和过热保护功能。当输出过流和短路时，过流保护电路动作以限制调整管电流的增加；过热保护电路是集成稳压器独特的保护功能，当芯片温度较低，过热保护电路不起作用，反之则保护电路迫使输出电流减少，芯片功耗减少，从而避免稳压过热而损坏。此方案由提高输出电压电路、输出正负电源电路、恒流源电路组成。注意：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。