直流稳定电源设计报告

直流稳定电源设计报告

本设计有两个部分组成，一是稳压电源，一是稳流电源。稳压电源采用线性整流滤波再通过可调式集成稳压器件LM317稳压来达到稳压目的；稳流电源采用固定式集成器件LM7812组成稳流电源。一、方案设计、论证与方案选择

在本设计电路中，我们都采用的是模块化设计思想。因此对电路的分析可以按照各模块来进行。

1、稳压电源部分

方案一：串联型线性稳压电源

该方案是通过降压变压器变压，再经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为直流电，再通过可调式集成稳压器件LM317的稳压得到较稳定的电压。可调式集成稳压器LM317当输入电压固定时能在它的电压差范围内调节输出电压。这种电路的特点是：电路简单，容易调试，而且经过线性稳压电源整流出的电压纹波小；除外，该稳压电源的效率约为40%-65%左右。经分析该方案满足题目要求。

方案二：采用单极开关稳压电源

该方案由220V交流降压整流后经过开关电源输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在以后的几级电路中很难抑制掉，很有可能造成设计的失败和超出题目所要求的技术性能指标。

方案三：简单的并联型稳压电源

该方案由220V交流降压整流后将并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低,尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用此方案．

2、稳流电源部分

方案一: 采用LM7812三端稳压器构成稳流电源

固定式三端稳压电源(LM7812)是由输出脚Vo,输入脚Vi 和接地脚GND 组成,

它的稳压值为+12V,它属于LM78xx 系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好,只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容,如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加10倍,但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用. 方案二：采用TL431设计的稳流电源（方案一的改进型）

该方案采用LM7812三端稳压器提供稳流电源的固定电压，再经过调整管

9013和电位器配合即可得到满足题意要求的稳流电源。TL431片内有一个高增益比较放大器（66dB ）和2.5V 的基准参考电压源，参考断的典型电流为1.8uA 。通过采样电阻R1和Rw 将采样电压与TL431内部的基准电压进行比较，

电压放大后去控制调整管9013的电流，从而保证采样电压始终稳定在参考电压上，从而达到稳定电流的效果。试验线路图见下图所示

二、 关键单元模块电路设计及参数计算

1、

直流稳压电源的器件参数选择

1）整流滤波电路

整流滤波电路是该方案中第一级功能电路，它是将220V 、50Hz 的交流电压变换成经过整流滤波但不是很平稳的直流电压。在本电路中我们采用了容性负载整流电路。具体电路图如下图所示。

V1

220 Vrms 50 Hz 0° T1

5

6

C22.2mF

该电路为全波桥式容性负载整流电路。其中变压器我们选用了220V/12V 降压变压器，整流电路选用四个二极管组成桥式全波整流电路，滤波电容选用220F /20V 的电解电容。

2）线性稳压电路

本电路主要有可调式集成稳压器件LM317和整流滤波电路线性结合而组成的，本串联型稳压电路的总效率可以满足题目中40%的要求。

2、 直流稳流电源的器件参数选择

本电路的直流稳流电源要求是在恒定输入电压+12V 的条件下来设计的。经过分析综合，我们商量用固定式集成稳压器件LM7812构成一个恒定电压输出电路。据此我们从整流滤波回路中引出一条回路来给固定式集成稳压器

件LM7812供电使之稳定电压在+12V 下，进而通过后续的电路而构成直流稳流电源。使之电流输出再4mA —20mA 的范围内变化（其电路图见稳流电源部分方案二）。LM7812构成的稳压电路见下图所示：

C1010uF

3、

单片机控制数字显示电路设计

在本电路设计中，我们利用单片机AT89S51与ADC0809以及一些辅助器件组成了对本电路的稳压电源部分和稳流电源部分的电压和电流进行采集并通过ADC0809转换将数据输出到单片机AT89S51控制的四位数码显示管上输出。

（1）、ADC0809芯片的简介

如上图所示，ADC0809具有8个通道的模拟输入线(IN0～IN7)，可在程序控制下对任意通道进行A/D转换，获得8位二进制数字量(D7～D0)。模拟输入部分有8路多路开关，可由3位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的不同组合来选择，ALE 为地址锁存信号，高电平有效，锁存这三条地址输入信号。主体部分是采用逐次逼近式的A/D转换电路，由CLK控制的内部电路的工作,START为启动命令，高电平有效，启动ADC0809内部的A/D 转换，当转换完成，输出信号EOC有效，OE为输出允许信号，高电平有效，打开输出三态缓冲器,把转换后的结果送DB。（2）、ADC0809芯片的工作过程

①、模拟量送至某一输入通道INi后，CPU将标识该通道编码的三位地址信

号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。

②、地址锁存允许ALE锁存这三位地址信号，启动命令START启动A/D转

换。

③、转换开始,EOC变低电平，转换结束，EOC变为高电平。EOC可作为中断

请求信号。

④、转换结束后，可通过执行IN指令，设法在输出允许OE脚上形成一个

正脉冲，打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB，一次A/D转换便完成

了。

（3）、方案设计

①、原理简述

将要测量的电压经适当的放大或缩小送入 A/D, 由 A/D 转换器量化成数字信号，再给单片机处理后，最后译码显示。系统由数字电路和模拟电路两大部分组成。模拟部分包括量程的转换，参考电压源，和 A/D 转换器；数字部分包括单片机或可编程，译码和向显示部分，其中 A/D 转换器是系统的核心部分，它将输入的差分电压转换成数字量。

②、电路原理图（下图所示）