5V_12V直流稳压电源模电课程设计

5V、12V直流稳压电源设计

摘要

直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。设计中要用的元件有变压器、稳压器、整流二极管、电解电容等。实测结果表明，该装置实现了题目要求的全部功能，实现了题目的基本要求。关键词：直流、整流、稳压、滤波、电源

目录

第一章引言 (3)

第二章任务与要求 (1)

1.电源变压 (1)

2.整流器 (1)

3.滤波电路 (2)

4.稳压电路 (2)

1.电路的选择 (2)

2.稳压器介绍 (2)

第三章电路设计方案 (3)

1.5V 部分 (4)

1.参数计算 (4)

2.电路元器件选择 (5)

2.12V 部分 (5)

1.参数计算 (5)

2.电路元器件选择 (6)

第四章设计原理分析 (6)

1.5V 12V 输出分析 (7)

2.输出示波分析 (7)

第五章电路仿真 (8)

1.波动电压测试 (8)

2. 输出电流测试 (8)

第六章实验总结 (9)

参考文献 (9)

附录 (10)

引言

随着随身电子产品的日益增多，市面上的直流稳压电源也是千变万化，内部构造原理也是不尽相同。直流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为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，滤波后再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。通过变压、整流、滤波、稳压过程将220V的交流电，变为稳定的直流电，并实现5V、12V的输出。由于电网的不稳定，存在这一定的波动，对稳压有相对较高的要求。

一、 任务极其要求

基本要求：输出电压及最大输出电流 1档 12V O ±=U Oamx 1000mA I = 2档 V U 5O += Oamx 2000mA I =

二、 电路设计方案

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图1如下：

1、电源变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈，变压器的基本原理是电磁感应原理。此实验中其作用是把220V 电网电压降至所需电压。 2、整流电路

设计中采用桥式整流电路，桥式整流电路因电源变压器在正负半周内都向负载提供电流，变压器得到了充分利用，效率较高，同时它也具有输出电压相对较大、纹波电压相对较小等优点，故采用其作为整流部分电路。 桥式整流电路及工作示意图2如下：

3、滤波电路

为了进一步减小纹波电压，使输出电压的波形变得比较平缓，本次设计采用电容滤波电路，将脉动直流电中的脉动交流成分尽量滤除掉，而只留下直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压，其电路结构图3如下图所示：

4、稳压电路

1、电路的选择

稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联型线性稳压电路和开关型稳压电路等。

其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。目前市场上通用的集成稳压电路已非常普遍。集成稳压电路与分立元件组成的稳压电路相比，具有外接电路简单，使用方便、体积小、工作可靠等优点。常用的集成稳压器有三端固定集成稳压器和三端可调集成稳压器，它们都属于电压串联反馈型。

2、稳压器介绍

三端固定集成稳压器包含78XX和79XX两大系列。78XX系列式三端固定正电压输出稳压器，79XX系列式三端固定负电压输出稳压器。78XX系列和79XX 系列其型号后的X X代表输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其额定电流以78或79后面的字母区分，其中L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A。

1、X78xx封装图4 X78XX封装

2、典型应用图5 X78XX典型电路

3、典型特性曲线图6 X78XX典型特性曲线

第三章设计原理分析

1、5V部分

图7. 5V部分

1.参数计算：

<1>.电压的计算

Ui=△U+Uo, △U为三端稳压器压差，△U≥3V，

Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+5)×1.21=9.68V,

U2=Ui/1.2=8.06V, 故C1俩端最高电压为Uc1max=1.41U2×1.1=12.53V,

C1可稍微取高点，取耐压值16V即可

<2>.电流的计算

Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id,

因为Io≤2A, 则Ido=0.5A, Id=1.25A, I2=1.767A

2.电路元器件选择：

<1>.变压器

I2=1.41Id=1.767A, P2=U2×I2=17.08W,

取η=0.8，则P1=P2/η=21.354W, 所以选择容量为25W左右的变压器

<2>.滤波电容

T=Rl×C=0.5×（3—5）T’,C=0.03/Rl—0.05/Rl

Rl=Ui/Ii≥32.23/0.3=107.45Ω, C=0.03/107.45=279μF,取300μF.

<3>.稳压器前后小滤波电容：取值0.1μF.

<4>.稳压器件：LM7805.

<5>.输出滤波电容

参考输出电流，取C4=100μF.

2、12V部分

图8. 12V部分

1.参数计算：

<1>.电压的计算

Ui=△U+Uo, △U为三端稳压器压差，△U≥3V，

Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+12)×1.21=18.15V,

U2=Ui/1.2=15.13V, 故C1俩端最高电压为Uc1max=1.41U2×1.1=23.29V,