5 V直流稳压电源设计报告
机电一体化实训
5V直流稳压电源设计报告
学校：西安科技大学高新学院
班级：机械设计制造及其自动化
姓名：***
学号：*** 指导老师：邵小强
设计时间：2012.7.2—2012.7.13
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5 V直流稳压电源设计报告
直流稳压电源设计报告
摘要： 直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压
基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。设计中要用的元件有变压器、稳压器、整流二极管、玻璃保险管、电解电容、散热片和陶瓷电容等。
关键字 直流 电源 整流 滤波 稳压
正文
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系统设计思路
本次实验内容的电路图为集成稳压电源LM7805型的电路。其主要器件有变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器。
图1.5v线性直流稳压电源电路图
该系统设计思路为：
（1）由输出电压Uo、电流Io确定稳压电路形式，通过计算极限参数（电压、电流和功率）选择器件；
（2）由稳压电路所要求的直流输入电压Ui、直流电流Ii确定整流滤波电路形式，选择整流二极管及滤波电容，并确定变压器的副边电压ui的有效值、电流ii的有效值及变压器功率η；
（3）由电路的最大功耗及工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。
1. 系统功能及其使用说明
本次设计的5V直流稳压电源的主要功能为把输入的220V交流电压通过变压器的降压，滤波，整流和稳压等转化为所需要的5V直流低压输出。使用时只需插上插座，将用电器直接与该器件的输出端相连接即可。以下为电路中各个环节的功能介绍。
2.1.变压器
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁
芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁
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芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器的基本原理是电磁感应原理。
2.2.整流电路
整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极
管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。本次设计为桥式整流滤波电路，就是四个二极管两两并联后接入输出电压分别把正负电压整流在输出时候获得了正负输出的两次的整流电压。其电路图如下图所示：
图2.桥式整流电路
2.3.滤波电路
滤波电路通常由具有储能特性的电容、电感等元件组成，它能将脉动直流电中的
脉动交流成分尽量滤除掉，而只留下直流成分，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载以及温度发生变化时，滤波器输出直流电压值也将随之变化，因此，此时的直流电压不稳。其电路图如下图所示：
2.4.稳压电路 图3.滤波电路
稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联型线性稳压电路和开关型稳压电路等。本次设计所用的为固定集成稳压器，其本身不能产生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。三端稳压器的三端是输入端子UI、输入出端子Uo和公共端子COM，使用时公共端子COM通常接地，其内部等效电路如图4所示。它由调整管、保护电路、控制电路、误差放大器等组成，Uo－COM端子间电压与基准电压Uref进行比较，工作时经常保持一致，当输入电压UI或输出电流IO变化时，使输出电压Uo保持稳定。
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流过，而在负（或正）半周时，电流是截止的，就是说，只有半个周期的电流流过，另半个周期因为电流方向是相反的不能流过，这样在电路中就只有一个方向的电流了，也就是把交流电变成了单身脉动电流，这就是它能整流的基本原理。
3.4.电解电容
电容由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所
构成的电容器的种类也有所不同。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、
去耦、旁路及信号调谐。电解电容其作用是：
隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。
旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。
滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。
储能：储存电能，用于必须要的时候释放。
1uF/100V，0.1uF/100V，0.01uF/100V，0.0033uF/100V等为无感CCB电容。作用如下：
隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。
旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。
滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流
4.电路设计要求以及参数计算
4.1.设计要求：
性能指标要求：VO=+5V
技术指标要求：纹波电压：≤5mV
电压调整率：Ku≤3%
电流调整率：Ki≤1%
4.2.各参数计算：
（1）确定稳压电路的最低输入直流电压Uimin
Uimin≈[Uomax+(Ui-U0)min]/0.9
代入各指标,计算得:
Uimin≥(5+3)/0.9=8.89V
取值为9 V.
（2）确定电源变压器副边电压、电流及功率
Ui≥Uomax/1.1. I1≥Iimax
所以我们取I1为1.5A.
UI≥5/1.1=4.6V 变压器副边功率P2≥7W
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变压器的效率q=0.7，则原边功率P1≥10 W.由上分析,可选购副边电压为9
V,输出1.5A,功率12W的变压器.
（3）选整流二极管及滤波电容
整流二极管1N4007通用参数：
电流参数：IO=1A/IFSM=30A/IR=10μA
电压参数：URRM=URWM=UR=1000V/URSM=1200V/UF=1.1V/UR(RMS)=700V
功 率：PD=3W
波电容计算：C≈(3～5)T×Iimax/2U1min 电解电容作滤波电容。
5.实习心得
这一周的实践学习中，我们通过老师细致的讲解和自己课间查资料，了解了直
流稳压电路的基本构成部分，即变压部分、整流电路、滤波电路和稳压电路，以及5V直流稳压电源的制作。以前制作亚超声波开关的时候，电路图和PC板都已有样本，只需将器件插入焊接即可。而这次的电源制作，只给了我们元器件和电路图，需要我们自己设计排版，这样使我们能够主动自觉的去独立思考，主动学习相关的知识，能够很好的达到实习的效果，再动手的过程中也动了脑。
在这次实习过程中也出现了一些问题，比如电源做好了后指示灯却不亮，就需
我们仔细考虑电路图，仔细检查元件连接是否正确，还有是否元件有损坏。
通过这次实习，我们收获了很多，不仅是知识上，还有动手能力上都得到了提高。经过一个多月的努力，终天完成的这个设计。从选题到画图制板花了差不多一个星期的时间，后面的调试占了大部分的时间。由于没有找到示波器，所以调试时，除了测试电压电流用到实物外，其他参数测试只能在仿真软件下进行的。在这里选用了multisim进行仿真，虽然multisim不是很难学，但由于自己对multisim还没有熟练的掌握，仿真过程中还是会有一定的误差。
在实际做成的电路板中,由于买不到等值参数的元件，测量出来的性能指标参数难免会有一定的误差,对元件封装的不了解，也造成了铜板的浪费。第一次做成的板子，由于没有注意到protel给出的LM317的原理图管脚，花费了大量的时间去调试。正确的管脚为:1脚为调整，2脚为输出，3脚为输入。焊板的时候，不要对着3D来焊，应以PCB为基准。3D图虽然形象的把电路板模拟出来了，但与实物还有有很大的差别的，特别是二极管，电解电容，极性错乱，而且有很多图没有样板。还有，12V的变压器输入的电压会比12V高一些的。虽然输出电压增加或减少由LM317的调整脚上的串联电位器（R2）来控制，但是并联在LM317调整脚和输出脚上的电阻R1也可改变输出电压的最小值。
本次的课程设计，培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力；我觉得课程设计对我们的帮助是很大的，它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来，加强我们对学过的知识的实际应用能力！在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，同学们共同协作，解决了许多个人无法解决的问题；在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
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但是由于水平有限，我们的课程设计难免会有一些错误和误差，还望老师批评指正。
参考文献
[1] 郑晓峰.模拟电子技术基础.2版.北京：中国电力出版社，2008.
[2] 廖先芸.电子技术实践与训练.北京：高等教育出版社，2000.
[3] 陈玉寿.电子技术实训指导.北京：化学工业出版社，2001.
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第二篇：毕业设计 开关电源开题报告
武汉科技大学毕业设计（论文）开题报告
