直流稳压电源优秀课程设计.doc

课程设计汇报

设计题目：直流稳压电源
学 院：理学院
专业班级：11级电子信息科学和技术（2）班
学 号：3111 3113
31120226
姓 名：蔡楚集 陈俊杰 杨越
电子邮件：
时 间：3月
成 绩：
指导老师：刘丹

华 南 农 业 大 学
理 学 院 应 用 物 理 系

课 程 设 计（汇报）任 务 书
一 、题目
集成直流稳压电源

二、 任务和要求
1、 设计任务
设计组装集成直流稳压电源电路
2、 设计要求
1）输出稳定+9v、-9v、+5v、-5v电压
2）画出正确电路图，写出完整设计汇报

三、 内容摘要
集成直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。采取电源变压器220v交流电压变成所需要低压交流电，并经过由四个二极管组成桥堆把交流电变成直流电，经电容滤波后，采取三端稳压器把不稳定直流电压变成稳定直流电压输出。本设计将介绍整流、滤波、稳压具体情况和简明介绍多种三端稳压器结构原理和使用方法。

关键词：直流稳压电源、电源变压器、稳压器

Integrated DC power supply is generally composed by a power transformer, rectifier circuit, filter circuit, and a voltage regulator circuit. Become the need of low-voltage AC power transformer 220v AC voltage through four diodes bridge heap alternating current into direct current, unstable DC voltage into a stable, three-terminal regulator after capacitor filter the DC voltage output. The design will be introduced to the rectifier, filter, regulator, and a brief introduction to the structure principle and the use of a variety of three-terminal regulator

Keywords: DC power supply, power transformers, voltage regulators.

四、 引言
伴随电子技术高速发展，电子设备和电气设备被广泛应用于我们日常生活、科学研究和学习等各个方面。所以，作为电子设备不可或缺一部分，对于电源需求和要求在日益增加。在家庭用电中，我们使用是220v、50Hz交流电，这使得无法对部分电子设备和电器直接供电，需要将220v交流电转换成需求伏值、稳定直流电源。
本设计经过变压器、整流、滤波、稳压等各个电路，关键应用变压器、二极管、各类型号三端稳压器，而且经过调整电位器来调整所需输出电压值。其设计清楚简单、性能优良、含有绝正确稳定性，所以被广泛应用和电子设计领域。

五、 设计原理
1 总体设计步骤
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，图1所表示。

电 源 整 流 滤 波 稳 压

变压器 电 路 电 路 电 路

图1 集成直流稳压电源总体框图

2 总电路图

图2 仿真电路图

3 整流电路
常见整流电路有半波整流和全波整流。本设计中整流电路采取桥式整流电路，电路图3所表示。在u2正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部全部有电流流过负载电阻RL，且方向是一致。电路输出波形图4所表示、

图3 单相桥式整流电路

在桥式整流电路中，每个二极管全部只在半个周期内导电，所以流过每个二极管平均电流等于输出电流平均值二分之一，即 电路中每只二极管承受最大反向电压为

图4 单相桥式整流电路输出波形

4 滤波电路
常见滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。本设计中滤波电路采取电容滤波电路。在上述整流电路输出端即负载电阻R两端并联一个电容值较大电解电容C，即组成了电容滤波电路。图5所表示。该部分关键作用是滤除整流电路输出电压中交流成份，保留原有直流成份，使电压波形变得平滑。在滤波电容电容值满足RC≧（3~5)T/2时（T为电网交流电压周期），能够认为输出直流电压近似为1.2 U2。

图5 整流滤波电路

5 稳压电路
5.1

整流电路把交流电变换成单方向脉动电压，而滤波电路降低了输出电压中脉动成份。不过，整流滤波电路输出电压和理想直流电源还有相当距离，关键存在两方面问题：首先，当负载电流改变时，因为整流滤波电路存在内阻，所以输出直流电压将随之发生改变。其次，当电网电压波动时，因整流电路输出电压和变压器二次电压相关，故也要对应地改变。为了得到愈加稳定直流电源，需要在整流滤波电路后面加上稳压电路。
稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端电压稍有改变，会引发其电流有较大改变这一特点，经过调整和稳压管串联限流电阻上压降来达成稳定输出电压目标。稳压电路可选集成三端稳压器电路。
三端集成稳压器有固定输出和可调输出两种不一样类型。其中固定输出集成稳压器又分为正输出和负输出两大类。本设计要求输出稳定+9v、-9v、+5v、-5v电压。依据要求可选择三端集成稳压器LM7809、LM7909、LM317、LM337。其中LM7809、LM7909能够输出固定直流电压，而LM317、LM337可调式集成稳压器，可经过调整电路中电位器来输出要求电压。因为LM7809、LM7909同为固定式稳压器，LM317、LM337同为可调式稳压器。下面以LM7809、LM317为例，介绍其电路组成、关键参数等。

5.2 集成稳压器介绍

5.21 LM7809介绍

固定式三端稳压电源LM7809是由输出脚Vo,输入脚Vi和接地脚GND组成,它稳压值为+9V，输入端接电容能够深入滤波输出端也要接电容能够改善负载瞬间影响,此电路稳定性也比很好。稳压内部含有过流、过热保护电路，含有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。LM7809三端集成稳压器封装形式有两种，一个是金属菱形式，另一个是塑料直插式。本设计采取塑料直插式稳压器。以下图6.

图6 LM7809集成稳压器

上图中三端从左至右依次为输入端、接地端、输出端。
对于固定输出-9vLM7909集成稳压器，三端从左至右依次为接地端、输入端、输出端。（图略）

LM7809特征参数
最大输出电流为1.5A
输出电压为9V
热过载保护
短路保护
输出晶体管安全工作区保护

5.22 LM317介绍

LM317作为输出电压可变集成三端稳压块，是一个使用方便、应用广泛集成稳压块，是可调整3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超出1.5安电流，此稳压器很易于使用。图8为LM317结构管脚。

图7 LM317实物及管脚

（注：LM337中1为调整端，2为输入端，3为输出端）

LM317输出电压范围是1.2V至37V，它使用很简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压，以下图8为其应用电路。

图8 LM317应用电路

其中输出电压表示式为:
U。=1.25(1+R1/R2)
式中，1.25是集成稳压块输出端和调整端之间固有参考电压，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流经过输出电压调整电位器R2，电阻常取值，其中，是集成稳压器件输出电压，为1.25V。图所表示，改变R2值，Uo值即可改变。当R2短路时，Uo最小，为即1.25V；当R2大于零时，Uo全部大于，最大可达37V。
LM317其特征参数：
输出电压可调范围：1.2V～37V
输出负载电流：1.5A
输入和输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40V
确保1.5A 输出电流。
经典线性调整率0.01%。
经典负载调整率0.1%。
80dB纹波抑制比。
输出短路保护。
过流、过热保护。
调整管安全工作区保护。
标准三端晶体管封装。

六、 电路仿真测试
在multisim软件上，依据图2所表示连接电路，分别测出LM7809、LM7909、LM317、LM337输出端电压。其中对于可调式LM317、LM337，假如输出端电压不是+5v、-5v，则各自调整电位器R3、R4，使其输出端电压为+5v、-5v。

图9 测试电路输出+9v电压

图10 测试电路输出-9v电压

图11 测试电路输出+5v电压

图12 测试电路输出-5v电压

测试结果

经过multisim软件测试发觉，即使电路缩输出电压和所要求电压存在着微小误差，不过该误差许可存在，所以，仿真结果基础符合设计要求。

七、 实物电路焊接

按原设计电路图，制作好电路板。安装时，先安装比较小元件，所以先安装整流电路，再安装稳压电路，最终再装上滤波电路（电容）。安装时要注意，二极管和电解电容极性不要接反。经检验无误后，才将电源变压器和整流滤波电路连接，通电后，用万用表测量各个输出端输出电压，结果显示数值和仿真结果基础符合。

实物电路版以下图13、图14.

图13电路板正面

图14 电路板侧面

八、 元件清单

表1元器件列表

元器件名称
型号
数量
电阻
120
1
电阻
240
1
滑动变阻器
1K
2
电容
220uF
2
电容
0.1uF
2
集成稳压器
LM7809
1
集成稳压器
LM7909
1
集成稳压器
LM317
1
集成稳压器
LM337
1
桥堆
KBJ4B
1
电源变压器
YA1-24v
1

九、 结论和心得

经过两个星期努力，终天完成了集成直流稳压电源课程设计。经过这一次学习和实践，让我对模电知识更近一步了解，对模电课程中直流稳压电源这一章所包含知识有了更深入认识；也了解掌握了选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源，更值得一提是在此次课程实践中，愈加认识到团体合作关键性，在这次课程设计中，我们小组各组员进行了热烈深入讨论，分工合作，并在实践过程中不停地完善电路设计，充足发挥团体精神，才使得此次设计能够顺利地完整地完成。当然，在实践过程中，我们也碰到了很多问题，比如对元器件部分参数认识不足造成在试验中用错试验元件、对焊接技术接触不熟练等。不过经过不停探索和思索，和指导老师悉心教导，我们最终克服了种种困难，处理了多碰到各个问题，顺利成功地完成了对集成直流稳压电源设计。相信以后我会以愈加主动地态度对待我学习、对待我生活。我激情永远不会结束，要面对社会挑战，只有不停学习、实践，再学习、再实践。才能不停地使自己变得强大，不停地收获成功。

十、 参考文件

[1] 杨素行 模拟电子技术基础简明教程 北京 高等教育出版社
[2] 康华光 《电子技术基础 模拟部分》,北京 高等教育出版社,1
[3] 邱关源 电路 高等教育出版社·1999
[4] LM317百科
[5] LM337百科