集成电路论文

辽宁科技大学

集成电路应用课程论文

论文题目：交流220V转5V直流电源设计

学院、系：电信学院自动化系

专业班级：自动化14-1

学生姓名：**

任课教师：**

2017年06 月15 日

交流220V转5V直流电源设计

辽宁科技大学自动化14-1 杨朋

摘要：运用模拟电子技术的基本理论和分析方法，利用LM7805芯片，设计出一种220V 交流电转5V直流电的方案。本文介绍了LM7805的结构、原理和相关应用。

关键词：直流电源；模拟电子技术；LM7805；交直流转换

AC 220V Transform 5V DC Power Design Abstract: According to the basic theory and analytic method of analog electronic technology,I use the LM7805 to device a project that transformed 220V alternating current to 5V direct current. The paper introduces the system structure, working principle and applications.

Key words：DC Power，Analog Electronic Technology，LM7805，AC/DC Conversion

1.引言

电子产品的快速发展给我们的生活带来了很多的便捷，但是大多数电子产品都无法直接利用220V的市电作为能源。电子产品的能源一般来自两个方面：

一，使用可以输出直流电压的电池。由于普通干电池的使用周期很短，出于对经济的考虑，大多数人选择锂离子或镍氢充电电池。而充电电池都需要充电器。二，使用电源适配器。使用适配器将220V交流转化为合适的直流。因此，对于一个电子产品来说，不管使用哪种能源，一个匹配的电源适配器（直流电源）是必不可少的。

本文提出了一种电源适配器，输出为5V直流，有一定负载能力。

2.LM7805相关介绍、芯片外形及内部结构

2.1 LM7805相关介绍

电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的LM78××系列和负电压输出的LM79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有LM9013样子的TO-92封装。

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。

因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。

在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。

2.2 芯片外形如图1所示

图1 LM7805芯片外形

Fig 1 LM7805 Chip Shape

2.3内部结构如图2所示

图2 内部结构图

Fig 2 the Internal Structure

3．稳压电路的质量指标

稳压电路的技术指标分为两类：一类是特性指标，用来表示稳压电源规格，有输入电压，输出功率或输出直流电压和电流范围等；另一类是质量指标，用来表示稳压性能，有以下几种指标：

S

3.1 稳压系数

r

（1）稳压系数又称电压调整特性：在负载不变的条件下，稳压电路的输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比

)

0I Δ%(100/ Δ/ Δo =⨯=

I

I o

o r U U U U S (1)

（2）该指标反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳定性的影响 。 3.2 负载调整特性I S

（1）负载调整特性：稳压电路在输入电压I U 不变的条件下输出电压的相对变化量与负载电流变化量之比

)

0 U Δ%(100 Δ/ ΔI =⨯=

O

o

o I I U U S (2)

（2）该指标反映了负载变化对输出电压稳定性的影响。 3.3 输出电阻0R

（1）输出电阻：输入电压I U 不变时，输出电压变化量与负载电流变化量之比

)0 U Δ( Δ ΔI 0==

O

o

I U R (3)

（2） 0R 越小,负载变化对o U 变化的影响越小,表示带负载能力越强。 3.4．纹波抑制比R S

（1）纹波抑制比：稳压电路输入纹波电压峰值IP U 与输出纹波电压峰值OP U 之比，并取

电压增益表示式,即

dB U U S OP

IP

R lg

20= (4)

（2）该指标反映稳压电路输入电压I U 中含有100HZ 交流分量峰值或纹波电压的有效值经稳压后减小程度。

4.电路设计

4.1 直流电源电路如图3所示

图3直流电源电路

Fig 3 DC Power Circuit

4.2电路工作原理

图4工作流程图

Fig 4 Work Flow Chart

220V 交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin 和GND 两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL 电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件 。

如图3所示LM7805稳压电源电路中，各个电容都有各自的作用，其中:C1 为整流滤波电容，它把整流后的脉动波形滤波为脉动纹波很小的直流电压，它的容量与负载有关，一般说，负载越重，C1的值要求越大。C2 为LM7805稳压集成电路所要求的，尤其当LM7805与整流电路的滤波电容（此处为C1)不是紧紧连接的情况更是必不可少的，它用于稳定LM7805内部放大器的工作状态，它的数值生为产厂家规定值，不得小于0.33微法，它的连接必须尽可能紧连LM7805的1脚和2脚。C3也为LM7805稳压集成电路所要求的，它用于稳定LM7805内部放大器的工作状态，同时改善电压调整的过渡响应。它的数值为生产厂家规定值，不得小于0.1微法，它的连接必须尽可能紧连LM7805的3脚和3脚。 C4为负载电路退耦电容，它对负载提供一个端距离的本地回路，其数值与负载工作方式有关。 4.3设计值的计算

(1)确定稳压器型号，输入电压和输入电流

要求U 0=+5V,故选用7805型号，稳压器压差V U U I 20≥-，取3V,整流桥上的压降为