课程设计完成版

目录摘要 (3)第1章直流稳压源的设计要求 (4)§1.1 设计任务 (4)§1.2 设计要求 (4)§1.3 设计的作用、目的 (4)第2章直流稳压源的设计 (5)§2.1 直流稳压电源的设计原理 (5)§2.2 直流稳压源的设计思路 (6)§2.3 直流稳压源设计的总体电路图 (6)第3章单元电路设计、仿真与分析 (7)§3.1 电源变压器 (7)§3.2 整流电路 (8)§3.3 滤波电路 (10)§3.4 稳压电路 (12)第4章 PCB版电路制作 (13)§4.1 PCB版原理图 (13)§4.2 PCB版图 (13)心得体会与建议 (14)附录元器件明细表 (15)参考文献 (15)摘要直流稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点，近年来获得了飞速发展。

直流稳压电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使直流稳压电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

本文主要以半桥变换电路为开关电源的主电路，设计一台品质优良的直流开关稳压电源。

直流开关稳压器中所使用的大功率开关器件价格较贵,其控制电路亦比较复杂,另外,开关稳压器的负载一般都是用大量的集成化程度很高的器件安装的电子系统。

晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差。

因而开关稳压器的保护应该兼顾稳压器本身和负载的安全。

保护电路的种类很多,这里介绍极性保护、程序保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护以及过热保护等电路。

通常选用几种保护方式加以组合,构成完善的保护系统。

直流高压稳压电源的长期稳定性主要受温度的影响，文中分析了直流高压稳压电源的构成原理，建立了温度稳定性的数学模型，给出了精确和可行的定量计算方法，并应用到具体的实例中加以验证，说明了该模型的应用价值，对直流高压稳压电源的设计具有理论指导作用第1章直流稳压源的设计要求§1.1 设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：1、当输入为220伏，50Hz的交流电时（电压的变化范围为+10%---10%），输出直流电压为+5V；2、输出纹波电压小于5mv，稳压系数小于等于0.005；3、最大输出电流为50mA；4、具有短路保护功能。

§1.2 设计要求1、根据设计指标，确定电路的理论设计；2、学会合理的选择电源变压器、整流二极管、电容等元件；3、合理选择集成稳压器；4、利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析；5、按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份A3的图纸，完成相应的答辩。

§1.3 设计的作用、目的（1）通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：进一步加深理解整流电路的工作原理及滤波电路的作用。

（2）掌握直流稳压电源的设计方法，合理选择整流二极管、滤波电容及集成稳压器。

（3）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法.第2章 直流稳压源的设计§2.1 直流稳压电源的设计原理流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图2.1。

T工频交流脉动直流 直流整流滤波稳压负载图2.1 直流稳压电源方框图其中：①电源变压器：是降压变压器，它将电网220V 交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变化由变压器的副边电压确定。

②整流电路：利用单向导电元件，把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电。

§2.2 直流稳压源的设计思路①电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

②降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

③脉动大的直流电压须经过滤波、稳压电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。

④滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

§2.3 直流稳压源设计的总体电路图第3章 单元电路设计、仿真与分析§3.1 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2，电源变压器的效率为其中：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率 副边功率2P V A 10< VA 30~10 VA 80~30 VA 200~80效率η0.6 0.7 0.8 0.85 因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。

由于W7805的输入电压与输出电压差的最小值()V U U o I 3m i n =-，输入电压与输出电压差的最大值()V U U o I 40max =-，故W7805的输入电压范围为：max min min max )()(o I o I o I o U U U U U U U -+≤≤-+12P P =ηP 12P =η即 V V U V V I 40339+≤≤+V U V I 4312≤≤ V U U in 111.1121.1Im 2==≥， 取 V U 122= 变压器副边电流： A I I o 8.0max 2=>，取A I 12=，因此，变压器副边输出功率： W U I P 12222=≥由于变压器的效率7.0=η，所以变压器原边输入功率WP P 1.1721=≥η，为留有余地，选用功率为W 20的变压器。

§3.2 整流电路整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3.2.1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。

电路的输出波形如图3.2.2所示图3.2.1全波整流电路图3.2.2电路输出波形在桥式整流电路中，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约为反向击穿电压的一半或三分之二（U2是变压器副边电压有效值）。

经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换成直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。

在直流稳压电源中利用二极管的单向导电特性，将方向变化的交流电整流为脉动直流电。

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 22U U RM =流过每只二极管的平均电流为： RU I I R D 245.02==其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数t=RC应满足：2)5~3(TRC其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。

§3.3 滤波电路滤波电路采用一个4700μF的大容量电解电容滤波。

电路如图3.3.1所示，电路的输出波形如图3.3.2所示。

图3.3.1滤波电容电路图3.3.2输出波形图根据 300103,5,12,9--⨯==∆==v p p I S mV U V U V U ， 和公式常数常数==∆∆=o I T II v U U U U S 0可求得： V S U U U U vI p op I 2.2103912005.030=⨯⨯⨯=∆=∆-- 所以，滤波电容：uF F U T I U tI C IIc 3636003636.02.2215018.02max 0==⨯⨯=∆⋅=∆=电容的耐压要大于V U 1712222=⨯=，故滤波电容C 取容量为F μ4700，耐压为V 25的电解电容。

电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用.在脉动直流波形的上升段,电容C1充电,由于充电时间常数很小,所以充电速度很快;在脉动直流波形下降段,电容C1放电,由于放电时间常数很大,所以放电速度很慢.在C1还没有完全放电时再次开始进行充电.这样通过电容C1的反复充放电实现了滤波作用。

选择电容滤波时需要满足下列的条件： RC ≥（3—5）T ／2（滤波电容选择条件公式）由于我选电路负载电流不大且满足公式RC ≥（3—5）T ／2所以电容滤波电路滤波。

§3.4 稳压电路稳压电路选用三端集成直流稳压器，其电路连接方式一般如图3.4.1 三端集成直流稳压器图3.4.1中，引脚1为电压变换的输入端，引脚2为电压变换后的输出端，引脚3为接地端。

电容Ci作用是改善纹波和抑制输入的过电压，一般取值为0.1μF。

C0作用是改善负载的顺态影响，一般可选取0.1μF的电容，当采用大电容量的电解电容时效果更好。

本设计要求输出+5V电压，核心器件选用LM7805三端集成稳压器。

电路的输出波形是一个+5V的直流恒定电压，电路输出波形如图3.4.2所示。

图3.4.2输出波形图第4章 PCB版电路制作§4.1 PCB版原理图图4.1 PCB版原理图§4.2 PCB版图图4.2.1 PCB版图图4.2.2 PCB版图心得体会与建议经过两星期的时间，才完成设计。

因为是第一次接触课程设计，很多地方都不了解，在制作过程中，出现了许多问题。

起初真的是一点头绪都没有，经过上网和图书馆以及同学的帮助，懂得了集成直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标。

对电路图进行仿真，由于没有掌握，很多地方都需要同学来指导，边做边学习，虽然不是很理想，但毕竟有一定的认识。

虽然不是很精，但是我们却可以做到独立完成，正如现实的过程，每件事我们不一定都会，但是我们经历了，我们就知道了这是怎么回事，有助于以后遇到同样的事情的时候不会无从下手。

做的过程是分计划有步骤的去做，当完成一步时再去精心下一步，这样可以避免在制作过程中出现不必要的时间浪费和把握住主题，如果想一次吃个胖子是不可能的，这样也有别的好处，可以更加明确的去分析每个元件的作用，更加有针对性。

明白了如果想做一件事是容易的，但是想做好一件事是艰辛的，正如可是中的调试，想出来一般的结果是很容易，但是想得到我们想要的结果，在调试时可算是费了九牛二虎之力，即使是小的事情想做好也是不容易的。

但是只要有恒心，掌握技巧，就一定可以做好。

有时候看起来时小事情，但是做起来不一定很容易，小事情大道理可能就是这么来的。

经过这次课程设计，可以说是受益匪浅，既培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力，和实际联系起来，也比较清楚地认识到自己掌握这方面知识的程度，要继续加强动手能力，思考能力，同时也体现了同学之间的团结互助精神。

有了这一次的制作，相信对以后的课程设计、毕业论文以及毕业答辩等有很大帮助。