1、1 設計任務描述1.1 設計題目：直流穩壓電源1.2 設計要求 設計目的(1) 掌握反激式開關電源或線性開關直流電源的構成、原理與設計方法；(2) 熟悉模擬元件的選擇、使用方法。 基本要求（1）220V交流輸入電壓，+9V直流輸出電壓；（2）使用集成三端穩壓器進行穩壓輸出，輸出紋波系數<1%；（3）輸出功率>6W 發揮部分（1）負載短路（輸出過流）保護，輸入過壓保護；（2）多路輸出電壓±12V； 2 設計思路本設計主要分為變壓電路、整流電路、濾波電路、穩壓電路四個部分。變壓電路：將交流電網220V的電壓變成所需要的電壓值。整流電路：將交流電壓變成脈動的直流電壓。濾波電路：

2、由于經過整流的脈動直流電壓還含有較大的紋波，因此需要設計濾波電路加以濾除。穩壓電路：在電網電壓波動、負載和溫度變化時，依然維持輸出直流電壓穩定。關于發揮部分，我選擇的是輸出電壓線性可調和估算出線性電源效率（>0.4），要使輸出電壓線性可調就要在電路中加上適當阻值的滑動變阻器，而要選用適當阻值的輸出電阻。多路輸出±12V。通過用LM7812，LM7912來輸出±12V。3 設計方框圖220 交 流 輸 入 穩 壓 電 路 濾 波 電 路 直流電壓輸出圖3.1 穩壓電源的組成框圖 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 圖3.2 整流與穩壓過

3、程4 各部分電路設計及參數計算 4.1電源變壓器 電源變壓器是將輸入的220V交流電壓U1轉變為整流電路所需要的交流電壓U2。因為要最終通過78、79系列和LM317系列輸出正向最大18V負向最大12V的電壓，所以選擇帶有中間抽頭的可調變壓器。考慮到今后的功率需要，將輸入電壓調至14V。這樣輸出功率為12W。兩個14V的輸出分別給78、79系列使用，中間抽頭作為固定電壓輸出部分的地。 圖電源變壓器 圖變壓器降壓 4.2 整流電路整流電路有半波整流電路與單相橋式整流電路。半波整流電路的特點是輸出電壓波形為輸入正弦波電源波形的正半周期，所以輸出電壓脈動很大，直流分量較小，整流效率較低。另一種是單向

4、橋式全波整流電路。如下圖，四肢整流二極管D1D4形成電橋。在V2正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經過D1流向RL,在由D3流回變壓器，所以D1、D3正向導通，D2、D4反偏截止。在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。電流通路用實線箭頭表示。同理在V2負半周時，D2、D4正向導通，D1、D3反偏截止。在負載上產生上正下負的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。綜上可知輸入端經變壓器后在副邊得到了一個單向的脈動電壓。圖單向橋式全波整流電路圖 半波整流電路輸入輸出波形對比圖單向橋式全波整流電路輸入輸出波形對比整流電路參數計算 變壓器的副邊電壓U2=14V 橋式整流電路中的二極管承受的最高

5、反向電壓為：Udm=1.414U2=19.7V 單向全波整流電路中二極管承受的最高平均電流為： Id=Iomax=1A 查手冊選整流二極管1B4B42，其參數為：反向擊穿電壓UBR=50V>19.7V 最大整流電流IF=1A 圖整流電路4.3 濾波電路經過整流的脈沖電壓紋波很大要經過濾波電路的濾波作用，一般有電抗元件組成，如在電阻兩端并聯電容器C，或在整流電路輸入端與負載間串聯電感器L，以及有電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。在這里選擇用電容濾波，適合小電流負載。圖幾種不同的復式濾波電路濾波電路的原理是利用電容與電感元件在電路中的儲能作用，當電源提供的電壓升高時電容能把部分能量存儲起

6、來，而當電源提供的電壓降低時電容又能把電場能釋放出來，這樣就會使負載電阻兩端的電壓比較穩定平滑，電容就是通過這種方式達到了濾波的目的。 圖電容濾波電路4.4 穩壓電路由于輸出地直流電壓會隨著穩壓電路的波動、負載和溫度發生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩定不變，還要加上穩壓電路。由于電源要求的輸出功率較小，為了簡化電路并提高電路的穩定性，因此選擇集成穩壓器。集成穩壓器在使用中普遍使用的是三端穩壓器。可以分為固定式和可調式，按正負的輸出電壓還可分為CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列穩壓器可以連續輸出可調正電壓，337系列則是可調負電壓。它們的可調范圍為1.237

7、V，最大輸出電流為1.5A。三端集成穩壓器還有78、79系列分別對應正電壓輸出和負電壓輸出.79系列和78系列的外形相似但是連接不同，79的1端接地，2端接負的輸入。3端接輸出圖 集成穩壓器LM78xx4.4.1穩壓電路設計及其參數計算圖 集成穩壓器LM79xx穩壓電路一般采用集成穩壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩壓器設計的穩壓電源具有性能穩定、結構簡單等優點。集成穩壓器的類型很多，在小功率穩壓電源中，普遍使用的是三端穩壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調式，此外又可分為正電壓輸出或負電壓輸出兩種類型。（1）固定電壓輸出穩壓器常見的有 LM78 系列三端固定式正電壓輸出集成穩壓器； LM

8、79 系列三端固定式負電壓輸出集成穩壓器。三端是指穩壓電路只有輸入、輸出和接地三個接地端子。型號中最后兩位數字表示輸出電壓的穩定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。穩壓器使用時，要求輸入電壓UI與輸出電壓Uo的電壓差UI - Uo 2V。穩壓器的靜態電流Io = 8mA。當Uo = 5 18V時，UI的最大值UImax= 35V；當Uo=18 24V時，UI的最大值UImax = 40V。圖 LM7812CT穩壓電路及輸出電壓值圖 LM7912CT穩壓電路及輸出電壓值 5 工作過程分析 本次設計的線性直流穩壓電源，實現了220V交流輸入電壓，9V直流輸出電壓，輸出紋波系數<1

9、%，負載短路（輸出過流）保護，輸入過壓保護；多路輸出電壓，±12V的發揮部分的要求。本電路主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成。電源變壓器將交流電壓轉換成所需的交流電壓值，然后分別經過整流電路的整流作用，濾波電路的濾波作用，穩壓電路的穩壓作用對交流電壓進行一系列的處理，最終得到要求的直流9V的穩定電壓。單相橋式整流電路使流過負載端電阻的電流方向始終保持一致，避免了整個周期內電流有兩個流向，將交流電壓變成了直流電壓。濾波電路大幅度減小了電壓的波動范圍，使其達到電壓平穩的目的。而整流電路的作用是進一步地減小從濾波電路出來的電壓的紋波，使其成為真正平穩的直流電壓。6 元

10、器件清單 序號元件名稱規格及用途數量1電源變壓器TS_AUDIO_VIRTUAL12整流二極管1B4B42 43濾波電容680mF14電容30nF100uF1uF3225三端集成穩壓器LM7809CTLM7912CTLM7812CT1116電阻70050041.85k11117主要元器件介紹7.1 整流二極管1B4B42整流二極管IN4B42，其參數為：反向擊穿電壓UBR=50V>19.7V ，最大整流電流IF=1A7.2 穩壓器LM7912CT# 元件 #數據庫名稱: 主數據庫系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7912CT作者: JVT日期: M

11、arch 17, 2000功能: 描述: Iout=1.5: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220熱敏電阻連接：: 40.00熱敏電阻狀況：: 2.00功耗: 2.00降值拐點：: 0.00最低工作溫度: 0.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態 引腳交換組 門交換組GND 1 GRP:A A:GND 包括 IN 2 GRP:A A:INPUT 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.3 穩壓器LM7812CT# 元件 #數據庫名稱: 主數據庫

12、系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7812CT作者: DMN日期: February 03, 2005功能: 描述: Iout=1.0: Vout=5.0: Pd=10: Package=TO-220熱敏電阻連接：: 50.00熱敏電阻狀況：: 4.00功耗: 2.00降值拐點：: 0.00最低工作溫度: 0.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態 引腳交換組 門交換組IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GN

13、D 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 7.4 穩壓器LM7809CT# 元件 #數據庫名稱: 主數據庫系列組: Power系列: VOLTAGE_REGULATOR名稱: LM7809CT作者: JG日期: September 14, 1998功能: 描述: Iout=1.8: Vout=1.2-37: Pd=2.0: Package=TO-39(H03A)熱敏電阻連接：: 140.00熱敏電阻狀況：: 12.00功耗: 2.00降值拐點：: 0.00最低工作溫度: -40.00最高工作溫度: 125.00靜電放電：: 0.00# 符號 #符號(ANSI) 符號(DIN) 引腳信

14、息: 邏輯 物理的 單元 類型 ERC 狀態 引腳交換組 門交換組IN 1 GRP:A A:INPUT 包括 GND 2 GRP:A A:GND 包括 OUT 3 GRP:A A:PWR 包括 小結通過本次的模擬電子課程設計,讓我們對線性直流穩壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標有了更深入和細致的了解。與次同時，此次課程設計也讓我們充分地認識到我們在學習這門課程中存在的不足之處。在整個的電路設計過程中，我們遇到了很多的問題，從根本不了解自己設計的電路到掌握基本的電路模型，到繪制出基本電路，再到元器件的選定以及其參數的確定。但是我們通過查閱資料和不斷的努力解決了這些問題。而在解決這些設計問題的

15、同時自己收獲頗多。在這次課程設計實踐課中，我們學到了很多教科書以外的知識，不僅僅是掌握了自己設計的電路的相關知識，更重要的是掌握了設計的原理和思路，解決問題的辦法和怎樣有效地利用同圖書館和網絡的資源來幫助自己學習。實踐課對我們理論課的學習也很有幫助，能讓我們更深入細致地掌握書上的內容，讓我們對書中一些細節問題也做了深入的研究。在做課程設計之前，我首先仔細閱讀并研究了教材中所有有關課設部分的章節，之后，又利用圖書館的資源和網上資源，對課設電路做了具體的了解和分析。有關計算部分我也參考了很多的資料，但有的元件的參數還是不明白為何設成這樣，只好參考經典值。單元電路的每一部分我都經過了比較認真的考慮，

16、比較了很多類似的電路，也參考了很多資料才決定每一部分應該用哪一種元件。雖然每一部分都是經過詳細的分析才搭成的電路，但設計后的完整電路并沒有達到預想的效果，然后我們又開始重新分析和計算，經過很多次的修改后才做出了符合要求的電路。在這個過程中，我們不斷的摸索，不斷的進步，經過多次的失敗，經過幾天的堅持努力，不斷研究和摸索，最后完成了這項任務。在以往的學習中，我總感覺對課本知識掌握的不夠牢固，理解的不夠深入，不會融會貫通，通過這次的課程設計，我才學會了怎樣對書本有更深入的了解，怎樣把理論與實踐更好地聯系起來。這次的課程設計，讓我知道了該怎樣學習，也讓我把所學的模擬電子知識得到了運用，讓我的學習能力和

17、設計能力都有了更進一步的提高。在這次課程設計過程中，我遇到了幾個自己不能解決的問題，通過老師和同學的幫助最終把問題解決，在此，我也看到了自己的一些不足之處，這讓我明確了今后的努力方向。很慶幸能有這樣一次課設的機會，讓我學嘗試了理論與實際的結合，讓我學到了很多知識，讓我認識到了自己的不足，讓我明確了努力的方向。在以后的學習生涯中我會不斷的完善自己，用更多知識來豐富和充實自己，為自己以后的人生道路打下堅實的基礎！致謝 此次課程設計已接近尾聲，但在此期間我們收獲頗豐。首先，在此感謝曲延華老師的大力支持和耐心的指導。此次課程設計中我們遇到了好多困難，開始的時候我們都不知道如何入，是曲老師的指導讓我們對所設計的課題有了基本的了解，并且