课设直流稳压电源课设直流稳压电源目 录一、引言.2二、设计目的.3三、设计任务和要求.3四、设计步骤.4五、总体设计电路.21六、设计元件列表. .23七、参考文献资料.24八、综合总结.25一、引言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。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将 220V 交流电，变为稳定的+/- 5v直流电，并实现电压可在 3-12V 连续可调。 电源的发展经历了整流器时代，逆变器时代、 变频器时代并逐步向绿色靠拢。稳压电源的历史可追溯到十九世纪，爱迪生发明电灯时，就曾考虑过稳压器，到二十世纪初，就有铁磁稳压器以及相应的技术文献，电子管问世不久，就有人设计了电子管直流稳压器，在四十年代后期，电子器件与磁饱和元件相结合，构成了电子控制的磁饱和交流稳压器。五十年代晶体管的诞生使晶体管串联调整稳压电源成了直流稳压电源的中心。六十年代后期，科研人员对稳定电源技术做了新的总结，使开关电源，可控硅电源得到快速发展，与此同时，集成稳压器也不断发展。直至今日，在直流稳压电源领域，以电子计算机为代表的要求供电电压低，电流大的电源大都由开关电源担任，要求供电电压高，电流大的设备的电源由可控硅电源代之，小电流、低电压电源都采用集成稳压器。关键词：直流；稳压；变压 二、设计目的1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。2学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。3培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。三、设计任务及要求直流稳压电源的设计1.简要说明：在电子系统中，总是需要一种稳定输出电压大小的直流稳压电源，通常将这种电源称为可调直流稳压电源。它输出电压 Vo 恒定，又教大的输出电压。2.设计任务和要求：设计任务：设计电源变压器，整流电路和稳压电路。主要技术指标：输出电压：312v 连续可调，+/-5v输出电流:Iomax=600mA纹波电压： UoVc 时，D1、D3 正偏导通，iD1、3 的其中一部分提供负载电流，另一部分对 C 充电。充电时间常数图 4-3 直流滤波后的近似波形d=(Rint/RL)C=RintC 较小,Vc 上升很快，如图中 Vc 波形的 bc 段。Vomax=1.414V2 为充电的最大值，Vomin 为电容 C 放电结束时的最小值。根据三角形相似关系可得（Vomax-Vomin)/Vomax=T/2RLC 即Vomin=(1-1/2fRLC)Vomax通常 C 使放电时间常数满足下列关系式d=RLC=(35)T/2所以Vo1.2V2表 4-1 电容大小及对应输出电流输出电流 2A 左右1A 左右0.5-1A 左右 0.1-0.5A 100-50mA50mA 以下滤波电容 4000u 2000u 1000u 500u200u-500u200u4.2 滤波电路设计按照题目要求和对应电容的滤波效果、输出电流设计如下电路。图 4-4 设计滤波电路图47 .（五）稳压部分 5.1 稳压电路原理W7800 三端稳压器W117 三端稳压器三端稳压器：集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端、输出端和公共端，因而称为三端稳压器。按功能分类固定式稳压电路：输出电压不能进行调节，为固定值。可调式稳压电路：通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围。一、W7800 三端稳压器W7800 为固定式稳压电路，其输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等档级。最后两位数表示输出电压值。输出电流分 1.5A（W7800） 、0.5A（W78M00）和 0.1A（W78L00）三个档次。例如：W7805，表示输出电压为 5V、最大输出电流为 1.5A；W78M05，表示输出电压为 5V、最大输出电流为 0.5A；W78L05，表示输出电压为 5V、最大输出电流为 0.1A；原理框图三端集成稳压器 CW7800 系列内部结构方框图如下图所示。它属于串联稳压电路，其工作原理与分立元件的串联稳压电源相同。它由启动电路、取样电路、比较放大电路、基准环节、调整环节和过流保护等组成。此外它还有过热和过压保护电路。因此，其稳压性能要优于分立元件的串联型稳压电路。如串联稳压的启动电路是比较放大管的负载电阻，此电阻在电源工作过程始终接于电路中，当输入电压变化（电网波动） ，通过负载电阻影响输出电压也跟着变化。而三端集成稳压器设置的启动电路，在稳压电源启动后处于正常状态下，启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系，这样输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路，保持输出电压的稳定。 主要参数最大输入电压 UImax：保证稳压器安全工作时所允许的最大输入电压，UImax 为 35 伏。输出电压 UO：稳压器正常工作时，能输出的额定电压，UO 为5V，6V，9V，12V，15V，18V，24V 等七个档级。最小输入输出电压差值（UIUO）min：保证稳压器正常工作时所允许的输入与输出电压的差值。 （UI UO）min 应为 23 伏。此值太小，调整管将进入饱和区。最大输出电流 IOmax：保证稳压器安全工作时所允许输出的最大电流。CW7800 为 1.5A，CW78L00 为 0.1A，CW78M00 为 0.5mA。IOmax与散热条件有关，散热条件好，IO 可大些，因此，三端稳压器与串联型稳压电路的调整管一样，使用时应加装散热片。电压调整率 KV：当输入电压 UI 变化10%时输出电压相对变化量DUO/UO 的百分数称为电压调整率 KV。此值越小，稳压性能越好。电压调整率能达到 0.10.2%。 （电压调整率是稳压系数 Sr 当DUI/UI=10%的特例） 。输出电阻 RO：在输入电压变化量 DUI 为 0 时，输出电压变化量DUo 与输出电流变化量 DIo 的比值。即参数名称 符号单位W7805典型值输入电压 UI V10输出电压 UO V5最小输入电压UImin V7电压调整率SU mV 7电流调整率SI mA 25它反映负载变化时的稳压性能，即稳压器带负载能力。RO 越小，即DUO 越小，稳压性能越好，带负载能力越强。二、W117 三端稳压器原理框图W117 的原理框图如图所示。它有三个引出端，分别为输入端、输出端和电压调整端（简称调整端） 。调整端是基准电压电路的公共端。T1 和 T2 组成复合管为调整管；比较放大电路是共集-共射放大电路；保护电路包括过流保护、调整管安全区保护和过热保护三部分。R1和 R2 为外接的取样电阻，调整端接在它们的连接点上。当输出电压 UO 因某种原因（如电网电压波动或负载电阻变化）而增大时，比较放大电路的反相输入端电压（即采样电压）随之升高，使得放大电路输出端电位下降，UO 势必随之减小；当输出电压 UO因某种原因减小时，各部分的变化与上述过程相反；因而输出电压稳定。可见，与一般串联型稳压电路一样，由于 W117 电路中引入了电压负反馈，使得输出电压稳定。主要参数与 W7800 系列产品一样，W117、W217M 和 W317L 的最大输出电流分别为 1.5A、0.5A、0.1A。W117、W217M 和 W317L 具有相同的引出端、相同的基准电压和相似的内部电路。主要参数如下表所示。对表说明对于特定的稳压器，基准电压 UREF 是 1.2V1.3V 中的某一个值，典型值为 1.25V；W117、W217M 和 W317L 的输出端和输入端电压之差为 340V，过低时不能保证调整管工作在放大区，从而使稳压电路不能稳压；过高时调整管可能因管压降过大而击穿；外接取样电阻不可少，根据最小输出电流 IOmin 可以求出 R1 的最大值；调整端电流很小，且变化也很小；与 W7800 系列产品一样，W117、W217M 和 W317L 在电网电压波动和负载电阻变化时，输出电压非常稳定。表 9.5.2 W117/W217M/W317L 主要性能参数参数名称 符号单位W117/W217MW317L典型值典型值输出电压 UO V1.2371.237电压调整率SU %/V0.010.01电流调整率SI %0.10.1调整端电压IadjA50 50调整端电流变化 IadjA0.20.2基准电压 UREFV1.251.25最小负载电流IOmin mA 3.53.55.2 稳压电路设计5.2.1 3V12V 连续可调稳压电路图 5-3 3V12V 连续可调稳压电路图用三端可调式集成稳压器 W117 构成的稳压电路如图 5-3 所示。W117的 3、1 端间电压 U REF=1.25V， 当电位器 R2 调到最上端时，有：当电位器 R2 调到最下端时，有：为了防止电路产生自激振荡，应当在输出端对地接一个电容 C 。接上 C 后，如果输入端出现短路，电容 C 上存储的电荷将会产生很大的电流反向流入稳压器，并使之损坏。因此，必须接入二极管 D1 进行保护。电容 C 2 的作用是减小电阻 R 2 上的电压波动。但在输入端短路时，电容 C 2 上存储的电荷也会产生很大的电流反向流入稳压器并使之损坏。必须接入二极管 D2 进行保护。5.22 +/-5V 稳压源W7900、W7800 系列芯片是输出定值电压的固定式三段稳压器，输出电压有 5V、6V、9V、12V、15V、18V 和 24V。图 5-5 +/-5V 稳压源电路图图 5-5 中二极管起保护作用，正常工作时均处于截止状态。若W7905 未接入输入电压，W7805 的输出电压将通过负载电阻接入到W7905 的输出端使 D2 导通从而将 W7905 的电压钳制在 0.7V 左右，保护器不至于损坏，同理可保护 W7805.六、元件列表元件名称 相关参数 元件数量 备注电阻240 欧 1R1300 欧 1R20180 欧可变1Rx二极管1N400210 D1-D10电容4700u 电解电容 3C1、C5、C6100uF 电解电容 2C11、C120.1uF/20V5C2、7、8、9、101uF/20V1C347uF/20V 1C4漆包导线变压器铁芯集成稳压芯片W1171U1W7805 1U2W7905 1U3七、参考文献资料1 童诗白，徐振英.现代电子学及应用M.北京：高等教育出版社，1994 年2 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006 年3 何小艇.电子系统设计M.杭州：浙江大学出版社，2000 年4 郑家龙，王小海,章安元.集成电子基础教程M.北京：高等教育出版社 2002 年5 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997 年 10 月6 陈先荣.电子技术实验基础M.北京:国防工业出版社，2004 年7 月7 王