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η

0.6 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 -+≤≤-+

1

2P 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W

P P 1.172

1=≥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