模电直流稳压电源设计报告

《模拟电子技术基础》课程设计报告

系别电气工程系

专业班级电气工程及其自动化1001班

学生姓名代建平严尚贤黄炜杰

提交日期2012年06月5日

直流稳压电源设计报告

一、概述

直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一，也是模拟电路理论知识的基本内容之一。完成一个直流稳压电源的设计，并进行安装调试，既可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用，也能掌握

模拟电路的实际安装调试技术，具有很好的实用价值。

二、设计任务、技术指标和要求

利用7805、7905设计一个输出±（5～9）V、1A的直流稳压电源，仿真测试。要求：1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。

2）输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比；

3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）；

4）求滤波电路的最大输出电压；

5）求电路中固定电阻阻值和可调电阻的调节范围。

三、方案选择与论证

1.直流稳压电源总体功能框图如图1所示。

图1 直流稳压电源功能框图

图2 各阶段输出波形（从左至右：副边输出、整流输出、滤波输出、稳压输出波

形）

直流稳压源电路设计如下：

图3 直流稳压源设计电路

四、单元电路设计及主要元器件参数计算

1.变压器

由于LM7805输入与输出工作压差o i u u u

-=∆的范围为V

5~3，输出为

V

u 5=；LM7905输入与输出工作压差o

i u u u -=∆的范围为V 5~3--，

输出为V u 5-=，所以可知：

)(max o i o i u u u u -≥-

)

(min o i o i u u u u -≤-

14

8≤≤i u

电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u i 。变压器副边与原边的功率比为

η

=12/P P

式中，η为变压器的效率。 变压器变比的确定：

根据本设计电路要求，二极管输出电压1U 应大于8V ，我们选取13V 。故可得变压器副边电压有效值为

V

U U 112

.1132

.112≈==

，即变压器变比为

05

.0220

11=。

2. 整流电路

图4 整流电路

整流电路是由四个相同的二极管组成的单相桥式整流电路,其原理是利用二极管的单向导电性将交流电变成脉动的直流电压。如图3所示，当变压器电压为正半周时，电流有A 点流出，经过D1,D3流入B 点，因而负载电阻上的电压等于变压器副边电压，当变压器电压为负半周时，电流由B 点流出，经D2,D4流入A 点，负载上的电压等于变压器副边电压的相反数，这样由于两对二极管的交替导通，致使负载电阻上在的整个周期内都有电流通过，而且方向不变。 整流二极管选择：

有题目要求可知，电流为A

I

1=，故流过二极管的电流为

A

I D 5.021==

。二极管所承受的最高反向电压为

V

U U RM 1611222=⨯=

=

。

3.滤波电路

图5 滤波电路

滤波电解电容C 其放电时间常数RLC 应大于充电周期的5~3倍，电容选择如下（5倍工频半周期）：

s

T C R L 05.02

02.0525=⨯

=⨯

=

F

R C L

μ250200

05.005.0==

=

（取L R 为Ω200)

考虑电网电压波动%10，则电容器承受的最高电压为

V

U U CM 11.171.11121.122=⨯⨯=

⨯=

因此可选用标称值为V F 50/270μ的电容。

4.稳压电路

图6 正端稳压电路

图7 负端稳压电路

对电路进行稳压。经过整流，滤波过程后，得到的电源并不稳定，其原因，一是电压不稳定，二是负载变化。因此，对电路进行稳压是必要的。通过稳压电路，可使得输出电压变成我们所需要的值。我们选用的是7805、7905两个稳压器为主要器件的稳压电路。输入端与输出端电压差为V )5~3(±，输出为V 5±。

可调电压电阻选择：

由于本设计电路具有对称性，故计算可选一端计算，以元件7805端为例。7805输出电压为V

U 53

=，通过3R 电流为

3

13'1

'R R U I R +=

')(133

1331'01R R R R U R R I U R ++⨯

=+= =)

'"1(3113R R R U ++

⨯

)

'"1(5311R R R ++

⨯=

由于V

U V

950≤≤，故可得5

4'"

03

11≤

+≤

R R R ，即有

5

43

1=

R R ，所以，可

以取Ω

=k

R4.6

1，Ω

=k

R8

3

。

五、电路图

六、调试及误差分析

用Multisim仿真软件仿真，按电路图连接，调节可调电阻，测量其输出电压值。经过变压器输出波形如下图：

图8 正端变压器副边波形