简易直流稳压电源的设计

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题目：±5V简易直流稳压电源的设计学习中心：

层次：高中起点专科

专业：电气工程及其自动化

年级：

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完成日期： 2012年 2 月

内容摘要

本文主要论述了直流稳压电源的设计原理和实现方法。直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。本次设计选用了串联稳压电源。稳压电路部分采用了继承三段稳压芯片LM317M以及W7912。通过接滑动变阻器从而实现了电压的可调。我们又采用7805、7905输出正负5V的电源作为数字电压表的工作原理。数字电压表部分采用常见的数字集成电路ICL7107,它不仅结构简单，而且测量精度高，能够满足设计要求。

关键词：直流稳压电源 LM317M 7805、7905 ICL7107

内容摘要 ............................................................ I 引言 . (1)

1 基本电路原理分析 (2)

1.1 整体电路框图 (2)

1.2 电路原理分析 (2)

2 实验电路与元件参数选择 (6)

2.1 实验电路 (6)

2.2 元件介绍 (6)

2.3 原件参数计算与选择 (7)

3 总结 (9)

参考文献 (10)

由于不同的电子产品可能需要不同的电源，设计可调电源就会使需要不同电源的电子产品得到与之匹配的电源，从而使其能正常工作，使它的工作效率达到最高。电源的优劣将会决定电子产品的使用寿命，因此，我们需要的是高质量的直流电源。

交流电网220V的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。

直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。

此次的课程设计，要求输出±5V稳定电压。要能顺利完成这一设计，需要不仅熟悉了解课本上的知识，还要学会将理论知识应用到实践中，利用书籍资料来帮助自己。本文设计要求的技术参数和设计要求：

容量：5W

输入电压：交流220V

输出电压：直流±5V

输出电流：1A

1 基本电路原理分析

1.1 整体电路框图

图1-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换

整体电路由以下四部分构成：

电源变压器：将交流电网电压U1变为合适的交流电压U2。

整流电路：将交流电压U2变为脉动的直流电压U3。

滤波电路：将脉动直流电压U3转变为平滑的直流电压U4。

稳压电路：当电网电压波动及负载变化时,保持输出电压Uo的稳定。

1.2 电路原理分析

本次设计首先采用变压器把220V交流电变成所需要的电压。利用二极管的单向导电性，可以设计出把交流电变成直流电的电路；再根据电容的滤波作用，输出纹波较小的直流电，从而得到平滑的直流电压；最后通过稳压块的稳压作用，就可以得到输出稳定的直流电。

由输出电压U0、电流I0确定稳压电路形式。通过计算极限参数(电压、电流和功率)选择器件有稳压电路所要求的直流电压(Ui)、直流电流(Ii)输入确定整流滤波电路形式,选择整流二极管及滤波电容并确定变压器的副边电压Ui的有效值、电流Ii(有效值)即变压器功率。由电路的最大功耗工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。在电子电路中，通常需要电压稳定的直流电源供电，小功率稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波和稳压四部分电路组成。下面分别就稳压电源的四个组成部分分别分析其原理。

(1)电源变压器

电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。根据设计要求，输出最大电源为+10V/1A，因此，输出的最大功率为10W。另外，为了输出正、负电压，考虑到每个稳压集成块的压降为3V左右，所以可以选择220V/±16V / 10W的变压器。

(2)整流电路

整流电路一般由单项导电性的二极管构成，经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整流电路。如图2-2所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。电路中采用了4个二极管，组成三项桥式整流电路。整流过程中，4个整流管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向一致，形成全波整流，将变压器处的交流电压变成了脉动直流电压。

图1-2 整流电路

整流电路的参数如下：

输出电压平均值：22)(9.02

2U U U AV o ≈=π

输出电流平均值：L

L AV o AV o R U R U I 2)

()(9.0≈= 平均整流电流：L

AV D R U I 2)(45.0≈ 最大反向电压：22U U RM =

整流二极管的选择：L

F R U I 21.145.0>， 221.1U U R > （3）滤波电路

交流电经整流电路后可变为脉动直流电，但其中含有较大的交流分量，为使设备上用纯净的交流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。常见的

滤波电路有：电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及∏型滤波电路。在此电路中，由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果，故选用此电路。在加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。因为电容放电的时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容， 一般选取

2)5~3(T

C R l =。

图1-3滤波电路

（4）稳压电路

经过整流和滤波后得直流电压，会由于电网电压的波动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下，这种输出电压的变化波动显得太大，仍需进一步对其稳定，这就需要采用稳压电路。目前常用的稳压电路有并联式稳压电路、串联稳压电路以及集成式稳压电路。由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而工作是比较稳定的，电路