西安文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业班级 测控1301 课 程 专业课程设计 题 目 直流可变稳压电源的设计 学 号 070313121 学生姓名 唐玮 指导教师 杨秋芬 2016年 11月西安文理学院机械与材料工程学院课程设计任务书学生姓名 唐玮 专业班级 测控1301 学 号 0703130121 指导教师 杨秋芬 职 称 讲师 教研室 测控 课 程 专业课程设计 题目 直流可变稳压电源的设计 任务与要求(1) 设计系统总体框架 (2) 设计电路(3) 绘制电路图并仿真(4) 撰写设计报告技术指标(1) 完成基本电路设计(2) 电源09V可调(3) 电流最大1A(4) 具有其它扩展功能，如过压、过流保护开始日期 2016.11.7 完成日期 2016.12.2 指导教师签名 2016年11 月 3 日机械与材料工程学院专业课程设计目 录1绪论11.1设计任务11.2设计要求12总体方案设计与选择22.1稳压电路的选择22.1.1方案一：简单并联型稳压电源22.1.2方案二：三端集成稳压芯片22.2电路总原理图设计23单元电路设计33.1电源变压器33.1.1变压器的功能说明33.1.2设计参数验证33.1.3理论值与仿真值结果比较33.2整流电路43.2.1整流电路的功能说明43.2.2整流电路的功能仿真43.2.3理论值与仿真值结果比较53.2.4二极管的选取53.3滤波电路53.3.1滤波电路的功能说明53.3.2滤波电容的选取53.3.3滤波电路的功能验证53.4稳压电路63.4.1稳压电路的功能说明63.4.2 LM7809工作原理特点74单元电路的级联及结果验证85设计总结11参考文献121机械与材料工程学院专业课程设计1绪论1.1设计任务1设计一种可以供应直流且可以改变电压的稳压电源1.2设计要求(1) 完成基本电路设计(2) 电源09V可调(3) 电流最大1A(4) 具有其它扩展功能，如过压、过流保护12总体方案设计与选择2.1稳压电路的选择2.1.1方案一：简单并联型稳压电源简单的并联型稳压电源 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态 特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性 高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因 此在本实验中不适合此方案。2.1.2方案二：三端集成稳压芯片固定式三端稳压电源(7809)是由输出脚Vo，输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+5V，它属于CW78xx系列的稳压器，输入端接电容可以进一步的滤波，输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路的稳定性也比较好，电路内部还有过流过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。2.2电路总原理图设计 电网电压 电源变压器整流电路 滤波器 稳压电路 负载机械与材料工程学院专业课程设计3单元电路设计 电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。本次课程设计的稳 压源是小功率稳压源，它由电源变压器，整流，滤波和稳压电路等四部分组 成。各部分的介绍如下：3.1电源变压器3.1.1变压器的功能说明 电源变压器T 的作用是将电网U1=220v，频率为50hz 的交流电压变换成整流滤波电 路所需要的交流电压U2,变压器的功率比为P2/P1= ，始终 为变压器的效率。3.1.2设计参数验证仿真电路和仿真结果如图3.1.2.1和3.1.2.2所示图3.1.2.1仿真电路图3.1.2.2仿真结果3.1.3理论值与仿真值结果比较理论值：U2=U1/10=220/15=14.67V, u2vpp=31.1V仿真值 ：U2=23.452V u2vpp= 32.710V11机械与材料工程学院专业课程设计3.2整流电路3.2.1整流电路的功能说明整流电路有多种方式：常用的有单相半波整流，单相桥式整流。单相半波整流电路 简单易行，所用二极管数目最少。但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压 很低，交流分量很大（即脉动大），效率低，因此本设计采用单相桥式整流电路。在稳压电源中，由四个二极管组成的桥式整流电路，在桥式整流电路中，两两轮流导通，所以流经每个二极管的平均电流为： （式3-1）每只整流二极管承受的最大反向电压为： （式3-2）一般电网电压波动范围为10%。实际上选用的二极管的最大整流电流和最高反向 电压应留有大于10%的余量。 桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正，负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。3.2.2整流电路的功能仿真仿真电路及仿真结果如图3.2.2.1和3.2.2.2所示图3.2.2.1仿真电路图3.2.2.2仿真结果3.2.3理论值与仿真值结果比较理论值： （式3-3）3.2.4二极管的选取 If0.5I0 UR2U2 脉动系数S=0.673.3滤波电路3.3.1滤波电路的功能说明滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。滤波电路的形式 很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式和电感输入式。前一种滤波电路多 用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中。所以本设计中采用电容 输入式滤波电路。为了获得较好的滤波效果，实际工作中按照下式选择滤波电容的容量： RLC（35）0.5T （式3-4）3.3.2滤波电容的选取通常比较多的设计根据电源滤波输出的波纹系数这个公式来计算滤波电容： C0.289/f(U/I)ACv （式3-5）C是滤波电容，单位为F0.289是半波阻性负载整流电路的波纹系数推演来的常数f是整流电路的脉冲频率，单位是HzU是整流电路的最大电压，单位是VI是整流电路的最大电流，单位是AACv是波纹系数，单位是%3.3.3滤波电路的功能验证滤波电路仿真图及滤波后的波形图如图3.3.2.1和3.3.2.2所示图3.3.2.1仿真电路图3.3.2.2波形图 3.4稳压电路3.4.1稳压电路的功能说明 稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电 压稳定。常用的稳压电路有硅稳压管稳压电路和串联型直流稳压电路。串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大反馈电流，在电路中引入负反馈使输出电压更稳定，并且通过改变反馈网络参数使输出电压可调。仿真电路如图3.4.1.1，稳压后电压如图3.4.1.2所示。图3.4.1.1仿真电路图3.4.1.2稳压后电压3.4.2 LM7809工作原理特点 用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。如图3.4.2.1为其内部电路图3.4.2.14单元电路的级联及结果验证将电源变压器、整流电路、滤波器、稳压电路依次采用直接耦合的方式连接，就构成了完整的直流可变稳压电源的电路图。如下图4.1所示。图4.1电路仿真图电流输出范围如4.2和4.3图4.2最小输出电流图4.3最大输出电流电压输出范围如图4.4和4.5图4.4最小输出电压图4.5最大输出电压5设计总结通过本次课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。本设计在杨秋芬老师的悉心指导下，利用电源变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器可调式来设计可以输出09V可变电压输出电源。其结构简单，使用元器 件较少；系统的可靠性好，其精度高，成本低，便于维修，且可作为一个独立的模块为 其他电子设备提供电能。 在本设计中还利用了LM7809，对 LM7809 调出来的电压进行测量。 由于现在的集成芯片的集成度都很高，整个模数转换的电路都很简单，主要由一片 LM7809组成。它可以对人们所需电压进行直接观察、调变，这样 就节省了调电压和测电压之间的很多过程，而且它可以在一定范围内变动电压，拥有很广泛的实际用途。总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了