电子线路课程设计--多路输出直流稳压电源的设计与制作

电子线路课程设计--多路输出直流稳压电源的设计与制作
电子线路课程设计（1）
论文（设计）题目：多路输出直流稳压电源的设计与制作
系别：物理与电子工程系
专业：电子信息工程
年级： 2008级
学生姓名： ***
指导教师： ***
时间： 2010年6月17日
目录
摘要 (2)
关键词 (2)
1、设计任务与要求 (3)
2、方案设计与论证 (3)
2.1方案一 (3)
2.2方案二 (3)
2.3论证 (3)
3、硬件单元电路设计与参数计算 (3)
3.1 整流电路电路 (3)
3.2 滤波电路电路 (4)
3.3 稳压电路电路 (4)
3.4 步进升压电路电路 (4)
3.5 分压翻转电路电路 (5)
3.6 CD4017介绍 (5)
3.7工作过程介绍 (5)
4、总原电路及元器件清单 (5)
4.1总原理图 (5)
4.2 PCB制板图 (6)
4.3整体电路仿真图以及仿真结果分析 (6)
4.4元件清单 (6)
5、安装与调试 (6)
5.1电路安装 (6)
5.2电路调试 (7)
6、性能测试与分析 (7)
7、结论与心得 (7)
8、致谢 (7)
摘要: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。

本设计主要采用多路输出直流稳压构成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V 交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在+4~+20V可调和实现固定输出电压+-15,+-12v,+-5v。

关键词：直流；开关稳压；变压
1、设计任务与要求：要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将
220V/50H
交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，
Z
+5V/3A及一组可调正电压
2、方案设计与论证
2.1方案一
使用7805,7812，7905,7912等三端稳压芯片来对电源进行稳压，用317T作为可调电压稳压芯片。

该方案
2.2方案二
使用LM2576开关稳压芯片进行稳压，用CD4017进行切换各值电压。

2.3论证
方案一简单易于实现，但是电流无法达到要求，并且效率太低，对输入电压有较大浪费。

方案二该方案较复杂，但可以实现3A的电流输出，并且开关电源的可以更节能。

3、硬件单元电路设计与参数计算
3.1整流电路
整流电路常采用二极管单相全波整流电路，所示。

在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。

正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半。

电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
3.2滤波电路
滤波电路选用一个100μF 的电解电容和一个104F 的小容量瓷片并联滤波，如下图。

理论上，在同一频率下容量大的电容其容抗小，这样一大一小电容相并联后其容量小的电容C2 不起作用。

但是，由于大容量的电容器存在感抗特性，等效为一个电容与一个电感串联。

在高频情况下的阻抗反而大于低频时的阻抗，小电容的容量小，在制造时可以克服电感特性，几乎不存在电感。

在大电容C1 上并联一个小电容C2 可以补偿其在高频下的不足。

当电路的工作频率比较低时，小电容不工作（容抗大相当于开路）。

大电容的容量越大滤波效果越好。

当电路的工作频率比较高时（输入信号的高频干扰成分），大电容由于感抗大而处于开路状态。

这时高频干扰成分通过小电容流到地线，滤除各种高频干扰成分。

3.3稳压电路
交流电经电源变压器隔离降压再经桥式整流滤波后,加到LM2576-ADJ输入端1脚。

稳压器控制端4脚接于电位器W和电阻R 组成的分压电路上,改变W即可改变分压比,就能调节其输出电压大小。

Vo = UREF(1 +W/R) ,其中UREF为稳压器取样电路基准电压为1. 23V。

C1 输入端滤波电容, C2 、C3 输出端滤波电容如下图。

3.4步进升压电路
用十进制/分频器，按动开关可以实现脉冲的输入，当电源接通后，CD4017的Q0置于高电平，此时，只有第一个三级管导通，第一个电阻就被介入电路，VOUT 为5V同理递增为9V、12V。

3.5分压翻转电路
对于大多数的OTL 功放类器件而言，其内部一般都设置了对称的偏置电路结构，这就使其输出端的直流电位近似为电源电压的一半；根据上述原理，我们完全可
以利用集成功放将单电源转换成为大小相等的双极性正、负电源
3.6 CD4017芯片介绍
CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。

时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。

INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。

CR 为高电平时，计数器清零。

Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。

防锁选通，保证了正确的计数顺序。

译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。

在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

CD4017 提供了16 引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4 种封装形式。

3.7工作过程介绍
220V的交流电通过整流桥变成不稳定的直流电，通过LM2576稳压输出稳定的直流电，通过三极管代替开关，当CD4017连接到的三极管基极输出高电平的时候该三极管导通改变分压电阻的阻值改变步进输出的电压
4、总原电路及元器件清单（反转电路已经用图3代替时间来不急用的万用
板）
4.1原理图
4.2 PCB
4.3原件清单
5
、安装与调试
5.1电路安装
PCB 板里的自锁开关封装使用错误，对器件进行了简单改造，负电源照成了串联无法实现双电源，于是用运放进行分压输出。

电路调试
6、性能测试与分析
输出可以在4V-22V 间变化可调，不过定值切换无法达到预想的5V,12V 只能进行两路输出，并不是严格意义上的多路输出
7、结论与心得
第一次经行电路设计遇到问题很多，对元器件浪费也很大，对器件分析制作不够严谨错误从从，最终虽然能解决一些问题，但是无法达到预期效果，繁杂而想与众不同的设计让整个电路显得臃肿浮躁，并不能很好的直接表现出实用与
芯片 二极管
三极
管
电容
电感 其他
LM2576 *1 LED
*3 9013 *3 104 *2
100uh *1 自锁开关 *3 741
*1 1N5408 *4
3300uf *1 一般电
阻
*11 开关 *1
CD4017 *1 1N5822 *1
1000uf *1 103电位
器
*1
价值，希望能在下次的设计中找准定位全力完成。

8、致谢
蓝良生老师
课程设计指导小组
物理与电子工程系单片机课程设计成绩评定表
课题名
称
设
计
任
务
与
要
求
指
导
教
师
评
语
建议成绩：指导教师：
课
程
设
计
指导小组评定评定成绩：
课程设计指导负责人：
年月日。