第一篇：5V 12V直流穩(wěn)壓電源模擬電子課程設(shè)計(jì)

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

姓名：周文凱

專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級：10級1班 學(xué)號：201001050934 指導(dǎo)教師：王桂海

信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系

2012年6月28日

摘要

直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或溫度、負(fù)載改變時(shí)，能保持輸出直流電壓基本不變的電源。其電源電路包括電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中要用的元件有變壓器、穩(wěn)壓器、整流二極管、電解電容等。實(shí)測結(jié)果表明，該裝置實(shí)現(xiàn)了題目要求的全部功能，實(shí)現(xiàn)了題目的基本要求。

關(guān)鍵詞：直流、整流、穩(wěn)壓、濾波、電源

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

目錄

第一章 引言??????????????????????3 第二章 任務(wù)與要求???????????????????1 1.電源變壓??????????????????????? 1 2.整流器?????????????????????????1 3.濾波電路????????????????????????2 4.穩(wěn)壓電路????????????????????????2 1.電路的選擇??????????????????????2 2.穩(wěn)壓器介紹??????????????????????2 第三章 電路設(shè)計(jì)方案??????????????????3 1.5V 部分?????????????????????????4 1.參數(shù)計(jì)算???????????????????????4 2.電路元器件選擇????????????????????5 2.12V 部分????????????????????????5 1.參數(shù)計(jì)算???????????????????????5 2.電路元器件選擇????????????????????6 第四章 設(shè)計(jì)原理分析???????????????????6 1.5V 12V 輸出分析?????????????????????7 2.輸出示波分析??????????????????????7 第五章 電路仿真?????????????????????8 1.波動(dòng)電壓測試??????????????????8 2.輸出電流測試??????????????????8 第六章實(shí)驗(yàn)總結(jié)?????????????????????9 參考文獻(xiàn)????????????????????????9 附錄??????????????????????????10

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

引言

隨著隨身電子產(chǎn)品的日益增多，市面上的直流穩(wěn)壓電源也是千變?nèi)f化，內(nèi)部構(gòu)造原理也是不盡相同。直流直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?，整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?，濾波后再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓過程將220V的交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)5V、12V的輸出。由于電網(wǎng)的不穩(wěn)定，存在這一定的波動(dòng)，對穩(wěn)壓有相對較高的要求。

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

一、任務(wù)極其要求

基本要求：輸出電壓及最大輸出電流 1檔 UO??12VIOamx?1000mA 2檔 UO??5VIOamx?2000mA

二、電路設(shè)計(jì)方案

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖1如下：

1、電源變壓器

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈，變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理。此實(shí)驗(yàn)中其作用是把220V電網(wǎng)電壓降至所需電壓。

2、整流電路

設(shè)計(jì)中采用橋式整流電路，橋式整流電路因電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)都向負(fù)載提供電流，變壓器得到了充分利用，效率較高，同時(shí)它也具有輸出電壓相對較大、紋波電壓相對較小等優(yōu)點(diǎn)，故采用其作為整流部分電路。橋式整流電路及工作示意圖2如下：

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

3、濾波電路

為了進(jìn)一步減小紋波電壓，使輸出電壓的波形變得比較平緩，本次設(shè)計(jì)采用電容濾波電路，將脈動(dòng)直流電中的脈動(dòng)交流成分盡量濾除掉，而只留下直流成分，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，其電路結(jié)構(gòu)圖3如下圖所示：

4、穩(wěn)壓電路

1、電路的選擇

穩(wěn)壓電路是利用能夠自動(dòng)調(diào)整輸出電壓變化的電路來使輸出的電壓不隨電網(wǎng)電壓、溫度或負(fù)載的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。一般有并聯(lián)型、串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。

其作用是當(dāng)交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，在穩(wěn)壓性能要求較高的場合，可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準(zhǔn)電壓、取樣電路、放大電路和調(diào)整管部分）。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電路已非常普遍。集成穩(wěn)壓電路與分立元件組成的穩(wěn)壓電路相比，具有外接電路簡單，使用方便、體積小、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。

2、穩(wěn)壓器介紹

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

三端固定集成穩(wěn)壓器包含78XX和79XX兩大系列。78XX系列式三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器，79XX系列式三端固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。78XX系列和79XX系列其型號后的X X代表輸出電壓值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其額定電流以78或79后面的字母區(qū)分，其中L為0.1A，M為0.5A，無字母為1.5A。

1、X78xx封裝 圖4 X78XX封裝

2、典型應(yīng)用 圖5 X78XX典型電路

3、典型特性曲線 圖6 X78XX典型特性曲線

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

第三章 設(shè)計(jì)原理分析 1、5V部分

圖7.5V部分

1.參數(shù)計(jì)算： <1>.電壓的計(jì)算

Ui=△U+Uo, △U為三端穩(wěn)壓器壓差，△U≥3V，Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+5)×1.21=9.68V, U2=Ui/1.2=8.06V, 故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2×1.1=12.53V，5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值16V即可 <2>.電流的計(jì)算

Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id, 因?yàn)镮o≤2A, 則Ido=0.5A, Id=1.25A, I2=1.767A 2.電路元器件選擇： <1>.變壓器

I2=1.41Id=1.767A, P2=U2×I2=17.08W, 取η=0.8，則P1=P2/η=21.354W, 所以選擇容量為25W左右的變壓器 <2>.濾波電容

T=Rl×C=0.5×（3—5）T’,C=0.03/Rl—0.05/Rl Rl=Ui/Ii≥32.23/0.3=107.45?, C=0.03/107.45=279μF,取300μF.<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1μF.<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.<5>.輸出濾波電容

參考輸出電流，取C4=100μF.2、12V部分

圖8.12V部分

1.參數(shù)計(jì)算： <1>.電壓的計(jì)算

Ui=△U+Uo, △U為三端穩(wěn)壓器壓差，△U≥3V，Ui=(3+Uo)×1.1×1.1=(3+12)×1.21=18.15V, U2=Ui/1.2=15.13V, 故C1倆端最高電壓為Uc1max=1.41U2×1.1=23.29V，5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

C1可稍微取高點(diǎn)，取耐壓值25V即可 <2>.電流的計(jì)算

Ii=Io, Ido=0.5Ii=0.5Io, Id=2.5Ido, I2=1.41Id, 因?yàn)镮o≤1A, 則Ido=0.25A, Id=0.625A, I2=0.88A 2.電路元器件選擇： <1>.變壓器

I2=1.41Id=0.88A, P2=U2×I2=10.6W, 取η=0.8，則P1=P2/η=13.25W, 所以選擇容量為15W左右的變壓器 <2>濾波電容

T=Rl×C=0.5×（3--5）T’,C=0.03/Rl—0.05/Rl Rl=Ui/Ii≥18.15/0.3=60.5?, C=0.03/60.5=496μF,取500μF.<3>.穩(wěn)壓器前后小濾波電容：取值0.1μF.<4>.穩(wěn)壓器件：LM7805.<5>.輸出濾波電容

參考輸出電流，取C4=100μF.第四章 設(shè)計(jì)原理分析 1、5V.12V輸出分析 1.電路圖

圖9.5V、12V分析

由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V，符合設(shè)計(jì)要求。2.輸出示波分析

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

圖10.輸出電壓測試

由圖可知輸出端電壓分別為5.01V、12.00V，符合設(shè)計(jì)要求。

第五章 電路仿真

1.波動(dòng)電壓測試

由于電網(wǎng)電壓存在一定的波動(dòng)性，分別取200V、240V進(jìn)行測試。1.電壓為200V時(shí)測試為：

圖11.200V輸入電壓測試

2、電壓為200V時(shí)測試為：

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

圖12.240V輸入電壓測試

由測試結(jié)果可知，輸入電壓在200V-240V變化時(shí)，輸出電壓保持在5.01V、12.00V，符合設(shè)計(jì)要求。

2、輸出電流測試

圖13.輸出電流測試

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

第六章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過此次課程設(shè)計(jì)，更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。

在課程設(shè)計(jì)過程中，不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！

課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課。了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。

參考文獻(xiàn)

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》清華大學(xué)電子學(xué)教研組高等教育出版社 《protues教程》朱清慧 清華大學(xué)出版社

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

附錄：

5V、12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

第二篇：直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告

《直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告》

一.課程設(shè)計(jì)目的

（1）掌握直流穩(wěn)壓電源的組成及原理（2)掌握三端可調(diào)穩(wěn)壓器的使用方法（3)了解直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù) 二.課程設(shè)計(jì)題目描述和要求

(1)穩(wěn)壓電源輸出電壓在6-18V之間連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流為Iomax=1.0A(2)穩(wěn)壓系數(shù)Su≤0.03%(3)輸出電阻Ro≤0.1(4）紋波電壓Uorm≤5mV 三.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 ㈠直流穩(wěn)壓電源的組成

直流穩(wěn)壓電源通常由電源電壓、整流電路、濾波器和穩(wěn)壓電路等部分組成，其原理框圖如圖1.3.1所示

㈡直流穩(wěn)壓電源的各部分作用

1.電源變壓器：將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓u2。變壓器副邊與原邊的功率比為： P2/P1=η 式中：η為變壓器的效率。

2整流電路：將交流電壓變換為單向脈動(dòng)直流電壓。整流是利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)的。常用的整流電路有半波整流電路和橋式整流電路等。其電路圖如圖1.3.2所示。

在穩(wěn)壓電路中一般用4個(gè)二極管組成橋式整流電路，此時(shí)Ｕ1與交流電壓u2的有效值Ｕ2的關(guān)系為：

Ｕ1=（1.1～1.2）Ｕ2

在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：

Ｕrm=√2Ｕ2 流過每只二極管的平均電流為： ID=0.45Ｕ2/RL

橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓Ｕ提高，脈動(dòng)成分減少了，所以在此選用橋式整流電路。

3濾波電路：將脈動(dòng)直流電壓中交流分量濾去，形成平滑的直流電壓。濾波電路可分為電容、電感和π型濾波電路。其電路圖如下1.3.3所示。

圖中R為負(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿足：RC>（3～5)T/2；式中T（=20msm）為50HZ交流電壓周期。一般小功率整流濾波電路通常采用橋式整流、電容濾波電路。

4.穩(wěn)壓電路：其作用是當(dāng)交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。簡單的穩(wěn)壓電路可采用穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，在穩(wěn)壓性能要求較高的場合，可采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（包括基準(zhǔn)電壓、取樣電路、放大電路和調(diào)整管部分）。目前市場上通用的集成穩(wěn)壓電路已非常普遍。集成穩(wěn)壓電路與分立元件組成的穩(wěn)壓電路相比，具有外接電路簡單，使用方便、體積小、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。常用的集成穩(wěn)壓器有三端固定集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它們都屬于電壓串聯(lián)反饋型。

①三端固定集成穩(wěn)壓器

三端固定集成穩(wěn)壓器包含78XX和79XX兩大系列。78XX系列式三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器，79XX系列式三端固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。它們最大的特點(diǎn)是穩(wěn)壓性能良好，外圍元件簡單，安裝調(diào)試方便，價(jià)格低廉，現(xiàn)已成為繼承穩(wěn)壓器的主流產(chǎn)品。78XX系列和79XX系列其型號后的X X代表輸出電壓值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。其額定電流以78或79后面的字母區(qū)分，其中L為0.1A，M為0.5A，無字母為1.5A。它們的引腳排列如圖1.3.4所示。

②三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器

三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，包括輸出正電壓的CW317系列穩(wěn)壓器、輸出負(fù)電壓的CW337系列穩(wěn)壓器。在三端可調(diào)穩(wěn)壓器中，穩(wěn)壓器的3個(gè)端是指輸入端、輸出端和調(diào)整端。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調(diào)范圍為Uo=1.2～37V，最大輸出電流有3種：0.1A、0.5A和1.5A，分別標(biāo)有L、M和不標(biāo)字母。輸入電壓和輸出電壓差的允許范圍為：UI-Uo=3～40V。

三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的引腳如圖1.3.5所示。

㈢設(shè)計(jì)方法和相關(guān)的計(jì)算

設(shè)計(jì)要求為穩(wěn)壓電源輸出電壓在6～18V之間連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流為1.0A。1.選集成穩(wěn)壓器

選三端可調(diào)穩(wěn)壓器CW317，其特性參數(shù)為：輸出電壓在1.2～37V之間可調(diào)，最大輸出電流1.5A。均滿足性能指標(biāo)要求。

三端可調(diào)穩(wěn)壓器，其典型電路如圖1.3.6所示。

其中電阻R1與電位器Rp組成輸出電壓調(diào)節(jié)電路，輸出電壓Uo為： Uo=1.25*（1+Rp/R1）

式中：R1一般取值為120～240Ω，現(xiàn)選取R1為240Ω。再根據(jù)Uo最大為18V，由上式可計(jì)算出Rp為3.0KΩ，取Rp為4.7KΩ的精密先繞可調(diào)電位器。2.選電源變壓器

通常根據(jù)變壓器的副邊輸出電壓U2、電流I2和原邊功率P1來選擇電源變壓器。

①

穩(wěn)壓電路最低輸入直流電壓Umin Umin≈ Uomax+(U1-Uo)min/0.9 式中：（U1-Uo）min為穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出電壓差，而CW317的允許輸入、輸出電壓差為3～40V，現(xiàn)取為3V；系數(shù)0.9是考慮電網(wǎng)電壓可能波動(dòng)±10%。

代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：

Umin≈18+3/0.9=23.3V 可取Umin=23V。

②確定電源副邊電壓、電流及原邊功率

U2≥ UImin/1.1=23/1.1=20.9V

可取U2=21V。

I2≥Iomax=1A

可取I2=1.2A。

變壓器副邊功率P2>=U2I2=25.2w考慮變壓器的效率η=0.7，則原邊功率P1>36。為留有余地，可以選擇副邊電壓為21V輸出電流為1.2A功率為40W的變壓器。

3.選擇整流二極管和濾波電容 ①整流二極管的選擇 流經(jīng)二極管的平均電流為：

ID=1/2Iomax=0.5A

二極管承受的最大反向電壓：

URM=√2U2=29.6V

因此，整流二極管可選1N4001，其最大整流為1A,，最大反向電壓50V。②在橋式整流濾波電容中，RL1C>(3～5)T/2 因此：

C>(3～5)T/2RL1 即

C>（3～5）TIImax/2UImin=(3～5)20*0.0003*1.2/2*23=1565～2609μF

式中:IImax=I2=1.2A。

因此，取兩只2200μF/40V的電容并聯(lián)做濾波電容。③估算穩(wěn)壓器功耗

當(dāng)輸入交流電壓增加10%時(shí)，穩(wěn)壓器駛?cè)胫绷麟妷鹤畲?，?/p>

UImax=1.2*1.2*21=30,24V

所以穩(wěn)壓器承受的最大壓差為：30.24-5≈25V 最大功耗為：

P=UImaxIImax=25*1.2=30W

因此，應(yīng)選散熱功率≥30W的散熱器。

四．設(shè)計(jì)方案的圖表 1.電路圖的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述確定的參數(shù)，可確定組成穩(wěn)壓電源的電路圖如圖1.4.1所示。

2.確定其他電路元件參數(shù)

在CW317輸入端與地之間接有一只0.33μF的電容C3，目的是抑制高頻干擾。

接在調(diào)整端和地之間的電容C4，可用來旁路RP兩端的文波電壓，當(dāng)C4為10μF時(shí)，文波抑制比可提高20dB。另一方面，接入C4，此時(shí)一旦輸入端或輸出端發(fā)生短路，C4中儲存的電荷會通過穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管和基準(zhǔn)放大管而損壞穩(wěn)壓器。為了防止C4的放電電流通過穩(wěn)壓器，在R1兩端并聯(lián)節(jié)二極管VD5。在正常工作時(shí)，VD5處于截止?fàn)顟B(tài)。

CW317集成穩(wěn)壓器在沒有容性負(fù)載的情況下可穩(wěn)定工作，但輸出端有500～1000pF的容性負(fù)載時(shí)，會產(chǎn)生自激振蕩。為了抑制自激，在輸出端并一只47μF的電容C5，C5還可以改善電源的瞬態(tài)響應(yīng)，以及進(jìn)一步減小輸出電壓中的文波電壓。

接上電容C5后，集成穩(wěn)壓器的輸入端一旦短路，C5將對穩(wěn)壓器的輸出端放電，器放電電流可能會損壞穩(wěn)壓器。股災(zāi)穩(wěn)壓器的輸入端與輸出端之間，接一只保護(hù)二極管VD6；在正常工作時(shí)，VD6處于截止?fàn)顟B(tài)。

3.技術(shù)指標(biāo)的測試 對圖1.4.2所示穩(wěn)壓電路技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試，測試電路如圖1.4.2所示。

直流穩(wěn)壓電源的輸入端接自耦變壓器，輸出端接滑線變阻器作為負(fù)載電阻。①

測出輸出電壓可調(diào)范圍

調(diào)自耦變壓器,使穩(wěn)壓電源輸入電壓為220V，輸出負(fù)載開路，調(diào)節(jié)RP，用萬用表測量并記錄輸出電壓Uo的變化范圍。②

測量穩(wěn)壓系數(shù)Su 直流穩(wěn)壓電源輸入交流電壓220V，調(diào)節(jié)Rp和滑線變阻器，穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo=18V，輸出電流Io=1A。再跳接自耦變壓器，使穩(wěn)壓電源輸入交流電壓分別為242V和198V（即模擬電網(wǎng)電壓變化±10%），分別測出相應(yīng)的Uo和U1（CW317輸入端電壓）。

計(jì)算出穩(wěn)壓系數(shù)：

Su=ΔUo/Uo/ΔU1/U1 ③

測量出電阻Ro 直流穩(wěn)壓電阻輸入交流電壓為220V，調(diào)節(jié)Rp和滑線電阻使穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo=18，輸出電流為Io=1A,在斷開負(fù)載電阻，即Io=0，重新測量輸出電壓Uo。

計(jì)算出輸出電阻：

Ro=ΔUo/ΔIo

④

測量文波電壓Uor 在穩(wěn)壓電源輸入交流電壓為220V，輸出電壓Uo=18V，輸出電流Io=1A情況下，用示波器觀察，測量輸出文波電壓的幅值Uorm。

第三篇：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告

可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)

目錄

一、設(shè)計(jì)目的.............................................................................................2

二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求................................................................................2

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件............................................................................2

四、設(shè)計(jì)步驟.............................................................................................3 1．電路圖設(shè)計(jì)方法............................................................................3

2、設(shè)計(jì)的電路圖................................................................................3

五、總體設(shè)計(jì)思路....................................................................................4 1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路................................................................4 2．直流穩(wěn)壓電源原理........................................................................4

1、直流穩(wěn)壓電源..........................................................................4

2、整流電路..................................................................................5

3、濾波電路——電容濾波電路..................................................6

4、穩(wěn)壓電路..................................................................................8

5、設(shè)計(jì)的電路原理圖..................................................................9 3．設(shè)計(jì)方法簡介................................................................................9

六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)........................................................................11

一、設(shè)計(jì)目的

1、學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。

2、學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測試方法。

3、培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1、設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求： ① 輸入（AC）：U=220V，f=50HZ； ② 輸出直流電壓：U0=9→12v； ③ 輸出電流：I0<=1A； ④ 紋波電壓：Up-p<30mV；

2、設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫出實(shí)用原理電路圖。

3、自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。

4、在實(shí)驗(yàn)室MultiSIM8-8330軟件上畫出電路圖，并仿真和調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件

1、裝有multisim電路仿真軟件的PC

2、三端可調(diào)的穩(wěn)壓器 LM317一片

3、電壓表、滑動(dòng)變阻器、二極管、變壓器

四、設(shè)計(jì)步驟

1．電路圖設(shè)計(jì)方法

（1）確定目標(biāo)：設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個(gè)模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。

（2）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。

（3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。（4）總電路圖：連接各模塊電路。

（5）將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。

（6）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計(jì)一電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 0 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，需設(shè)計(jì)一軟啟動(dòng)電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動(dòng)性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。

2、設(shè)計(jì)的電路圖

圖1 可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源

五、總體設(shè)計(jì)思路

1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路

（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給電壓表。

2．直流穩(wěn)壓電源原理

1、直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖

圖2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖

其中：

（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。

（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電

（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。

（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。

2、整流電路

（1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。

圖3 單相橋式整流電路

（2）工作原理

設(shè)變壓器副邊電壓u2=√2U2sinωt，U2為有效值。

在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。如圖4

圖4單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖

在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。

3、濾波電路——電容濾波電路

采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。

在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻RL兩端并聯(lián)一個(gè)電容量較大的電解電容C，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。

圖5單相橋式整流電容濾波電路

從圖4可以看出，當(dāng)u2為正半周時(shí), 電源u2通過導(dǎo)通的二極管VD1、VD3向負(fù)載RL供電，并同時(shí)向電容C充電（將電能存儲在電容里，如t1～t2），輸出電壓uo＝uc ≈ u2；uo達(dá)峰值后u2減小，當(dāng)uo≥u2時(shí)，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時(shí)間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)uC下降不多時(shí)u2已開始下一個(gè)上升周期，當(dāng)u2＞uo時(shí)，電源u2又通過導(dǎo)通的VD2、VD4向負(fù)載RL供電，同時(shí)再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復(fù)始。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實(shí)線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動(dòng)直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。

顯然，放電時(shí)間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。若負(fù)載開路（RL=∞），電容無放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。

（1）輸出電壓的估算

顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時(shí)間常數(shù)τ=RLC有關(guān)，τ應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期T，分析及實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)

τ=RLC≥（3～5）T /2

時(shí)，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即

UO≈1.2U2

（2）整流二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿足

IFM＞2IV=IO

（3）在已知負(fù)載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即

C≥（3～5）T /2RL

若容量偏小，輸出電壓UO將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應(yīng)大于u2的峰值，同時(shí)要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的因素，留有足夠的余量。

電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場合。

4、穩(wěn)壓電路

在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：（I2是變壓器副邊電流的有效值），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。穩(wěn)壓電路原理電路見圖6

圖6 穩(wěn)壓電路原理圖

5、設(shè)計(jì)的電路原理圖

圖7

可調(diào)（2.5V——36V）的直流穩(wěn)壓電源

3．設(shè)計(jì)方法簡介

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。

因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為2.5V~36V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。輸出電壓表達(dá)式為：

式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器，一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。

輸出電壓可調(diào)范圍：2.5V～36V 輸出負(fù)載電流：1.5A 能滿足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。（2）選擇電源變壓器 1）確定副邊電壓U2: 根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=9V 又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max 其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V ∴ 12V≤Ui≤43V 此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1 根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2 可得變壓的副邊電壓： 2）確定變壓器副邊電流I2 ∵ Io1=Io 又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA 則I2=1.5*0.8A=1.2A 3）選擇變壓器的功率

變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W（3）選擇整流電路中的二極管

查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V 最大整流電流IF=1A>0.4A（4）濾波電路中濾波電容的選擇 濾波電容的大小可用下式求得。1）求ΔUi: 根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義： 設(shè)計(jì)要求ΔUo≤15mV，SV≤0.003 Uo=+3V～+9V

Ui=14V 代入上式，則可求得ΔUi 2）濾波電容C 設(shè)定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S 則可求得C。

電路中濾波電容承受的最高電壓為，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。

注意： 因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。

六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)

通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)模擬電子技術(shù)方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。

過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！

課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。

我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。

回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。

實(shí)驗(yàn)過程中，也對團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。

此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。

第四篇：直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

路的功耗是否小于規(guī)定值。然后用示波器觀察B點(diǎn)和C點(diǎn)的紋波電壓，若紋波電壓過大，則應(yīng)檢查濾波電容是否接好，容量是否偏小或電容失效。此外，還可以檢查橋式整流電路四個(gè)二極管特性是否一樣。如有干擾或自激振蕩，則應(yīng)設(shè)法消除。

4、質(zhì)量指標(biāo)測量

測量所安裝電路的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)。

設(shè)計(jì)電路有四組電壓輸出：15V;12V

4．心得體會

為期兩周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，雖然期間有很多失敗和挫折，但最終還是完成了任務(wù)，這期間我收獲了很多。通過這次課程設(shè)計(jì)，我對于模電知識有了更深的了解，尤其是對直流穩(wěn)壓電源方面的知識有了進(jìn)一步的研究。

我們組十三個(gè)人分到的題目是設(shè)計(jì)正負(fù)15V;12V 輸出的直流穩(wěn)壓電源，由于老師說這個(gè)題目比較簡單，就沒有進(jìn)行詳細(xì)的講解。在設(shè)計(jì)的過程中我們也遇到了很多的困難。雖然是十三個(gè)人一組，但是老師的要求是每個(gè)人都要獨(dú)立設(shè)計(jì)。

在這次的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中，我在收獲知識的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)的能力，在各種其他的能力上也有了很大的提高。這次設(shè)計(jì)是用protel99se來設(shè)計(jì)電路原理圖。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。我將所學(xué)的知識運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。，按照設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路的參數(shù)，在按對應(yīng)的參數(shù)選取元器件，通過查找資料了解元器件的主要特性與相關(guān)使用注意事項(xiàng)。在電路設(shè)計(jì)中選取最優(yōu)元件來滿足設(shè)計(jì)要求。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)，實(shí)踐，再學(xué)習(xí)，再實(shí)踐。

在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我們是首次與電烙鐵、各種元器件，還有焊錫等焊接電路板的工具接觸，在接觸的工程中，心中充滿了新奇和求知欲，首先將元器件按照之前做好的PCB電路圖排版好，然后開始焊接，在征得老師的意見之后我開始忐忑不安的插上電烙鐵，1

第五篇：《直流穩(wěn)壓電源》教案

《直流穩(wěn)壓電源》教案

教學(xué)目標(biāo)：

1、知識目標(biāo)

掌握直流穩(wěn)壓電源的作用和結(jié)構(gòu) 掌握整流電路的工作原理

2、能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析等邏輯思維能力

3、情感目標(biāo)

通過對問題的分析，體驗(yàn)邏輯分析的樂趣，提高學(xué)生對生活對學(xué)習(xí)的積極性 重點(diǎn)難點(diǎn)：

學(xué)生能準(zhǔn)確判斷分析出事物之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化 能自己分析電路的工作過程及波形變化 教法分析：

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、教師引導(dǎo)法、自由討論法、演示法 教學(xué)過程（45分鐘）

一、問題導(dǎo)入 ：提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考 1.如手機(jī)等可攜帶電器用什么電源？ 2.沒電時(shí)怎么辦？ 3.充電器的作用是什么？

4.充電電源與充電器送出的電有何不同？

運(yùn)用討論法、引導(dǎo)法，活躍學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生思考，從而引出課題

二、引出課題 a。直流穩(wěn)壓電源

實(shí)現(xiàn)將電力系統(tǒng)交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定直流電的設(shè)備 b。交流電源與穩(wěn)壓電源區(qū)別（波形區(qū)分）

三、電路分析：直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu) 怎樣才能把交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟姡?教師演示法，學(xué)生得出結(jié)論

四、橋式整流電路用可變換極性的直流電源來代替交流電源

1、回憶二極管的單向?qū)щ娦?/p>

2、呈現(xiàn)整流電路圖

3、將變壓器換成直流電源

4、學(xué)生討論電流的流通路徑

當(dāng)直流電源上正下負(fù)時(shí)，分析電流路徑及負(fù)載上電流方向

當(dāng)直流電源下正上負(fù)時(shí)，分析電流路徑及負(fù)載上電流方向

得出結(jié)論：

1、四個(gè)二極管分兩組在正負(fù)半波時(shí)兩兩導(dǎo)通，使得負(fù)載上一直有固定方向電流流過，實(shí)現(xiàn)了整流效果。

2、波形變化

3、參數(shù)計(jì)算

輸出電壓：UL= 0.9 U2 輸出電流：IL=UL/RL 二極管電壓：URM=1.414U2

五、思考鞏固

1.D1短路時(shí)電路整流結(jié)果如何?

2.四個(gè)整流二極管全部接反結(jié)果如何?

板書設(shè)計(jì)、布置作業(yè)

作業(yè)：布置分析電路的課后題2、3