5v,12v直流稳压电源设计参数计算.docx
1变压电路功率电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压山变换为整流电路所需要的交流电压出。电源变压器的效率为： P2n =其中：均是变压器副边的功率，片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马<10K41O-3OK430 80K480200以效率;70.60.70.80. 85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边A。电源变压器电压变换公式为：其中：M为原边线圈扎数，为副边线圈扎数。由于LM317L的输入电压与输出电压差的最小值&=37,输入电压与输出电压差的最大值（S-SLx =407,故LH317L的输入电压范围为：+5 Sm5+（S-/）心即25K + 3r</ <2.5K + 40K2V<U, <42.57flOQU, > 匕込=25.57 取 U2=26-1 1 变压器副边电流I2>Iox = 1A,取I2 =1. 1A因此，变压器副边输出功率：P,>t/2xZ2=28.6IF由于变压器 =0.7所以变压器原边输岀功率心 = 40.1炉，为留有余地选用功率为50W的变压器。BR1DFOOSM08 aooou2电容滤波电路在稳压电源电路设计中一般用四个二极管组成桥式整流电路来完成整流功 能，整流电路的作用是将交流电压U2变换成脉动的直流电压出。滤波电路一般 由电容组成，其作用是把脉动直流电压出中的大部分纹波加以滤除，以得到较 平滑的直流电压Ui。Ul与交流电压比的有效值U2的关系为：广（11.2砂2在整流电路中：Ur” = 2U2r IR 0.45S流过每只二极管的平均电流为：*=三= 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常（3 5）r数RC应满足：RC 其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期 由于URM > 42U, = V2 x25.5 = 36K , Iomax =1A, IN4001 的反向击穿电压U阳> 507,额定工作电流乙=A = /Onax,故整流二极管选用IN4001.根据 Uo = 25V,UI = 25.5K, At/Op_p = 20/wK 和公式U U. 可求的g =阳=0.02x25.525x3xl0-3= 6.8/所以滤波电容A）maxr，2刖 “00 WO"电容的耐压要大于Ur” >42U2 =72x25.5 = 36K,故滤波电容ci取容虽:为2 o o 0 uF1.3.3整流二极管及滤波电容的选择整流二极管选1N4001,其极限参数为5“50卩,而屁2 =56.26v而7。= 24v,t7f. =40v,At7op_p = 5mv,Sy =2x10 3"=仝生邑 = 4.2卩 所以UoS、,C = - = sl = 4765/zF厂滤波电容为Z 7，电容C的耐压应大于丁2匕=56.26v所以我们选用4700斫的电容4元件参数的计算4.1稳压器的参数计算电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流 电压U24.1.1计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-Vo)min=3V,输入电压与输岀电压差的垠大值(Vi-Vo)max=40V,故LM317的输入电压范围为：Vomax+(Vi-Vo)min W V i W Vomin+(Vi-Vo)max即9V+3VWViW3V+40V12VWViW43V即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流输出输入电压关系不难确定变 压器副边输出应为V2Vimin/l.1=12/1.1=1 IV取 U2=12V取 I2=O.5A因此变压器副边输出功率为：P2MI2V2=6WP2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的功率。g = P2/Pl所以变压器原边输入功率为：P1>=P2/ g=10W为留有余地选择20V/20W的变压器4.1.2根据LM7812, LM7805计算变压器副边输出电压型号：78MXX：类别：电源管理类最大输入电压(V) : 35V输出电压(V) ： 5.0/12/15输出最大电流：0.5A 压差：2.0V静态电流：4mA 封装：TO-220/D-PAK7812的输出电压Uo为(5-24) V,最小输入输出压差8V,最大输入输岀压差为40V, 7812的输入电压范围为：20VWUiW52VU2Uimin/l. 1=18V取 U2=20V, I2=0. 5A变压器副边电压P2>I2U2=10V为留有余地同样选择20V/20W变压器4. 2整流二极管的参数计算在含稳压器LH317的电路中的二极管选择：由于二极管最大瞬时反向工作电压 Urm>l. 414U2=12X1. 414=17V在含稳压器LM7805的电路中的二级管的选择：由于二极管最大瞬时反向工 作电压 Urm>1. 414XU2=15X 1.414=21VIN4001的反向击穿电压大于50V,额定工作电流I=lA>Iomax.故整流二极管 选用 IN4001.4.3滤波电容的参数计算滤波电容的容量可由下式佔算：C=Ict/AVip.p式中AVip稳压器输入端纹波电压的蜂-峰值：T电容C放电时间，t=T/2=0. 01SIc电容C放电电流,可取Ic=Iomax滤波电容C的耐压值应大于 1.4 V2。在本实验中Sv=AVo/Vo/AVi/Vi式中，Vo=9v、Vj=12v、Vop-p=5mv、Sv=0.005则AV： =AVop-p Vj / Vo Sv=1.4v所以滤波电容 c= Ict/AVip.p = lomax t/AVip.p =0.003636uFC的耐压值应大于1.4 V2=21vo由于之前模电实验可知，我们在实际制作过程中采用比理论值小的电容同样 能达到很好的滤波效果，因此采用2200MF的电容。4.4稳压器的选择设计要求输出电压为：一档要求输岀士 12V对称输岀电压，二档要求输出+5V, 三档要求输出（3-9） V连续可调。稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳 压器。78XX系列和79XX系列为固定式三端稳压器，可分别输出正电压和负 电压。7812可输出+12V, 7912可输出-12V,二者组装课得到 12V对称输出。 7805可输出+5V电压。317输出电压范围是（1.2-37） V。因此稳压器选择 LM7812, LM7912, LM7805, LM317.4.电路参数设计(1)确定Rl、R2的阻值。以LM317为例说明。电路图如下所示：D2图44LM317电路图输出电压计算公式带入数据可得琲)12 = 1.25(1 +詈)(2)有(1) (2)可得： 凡=8.6%/?,=116Q的阻值不是标称值，取标称阻值200Q。(2)整流二极管及滤波电容的选择整流二极管选1N4001,其极限参数为 >50v,MV2t/2=21.21v,=5mv, St, = 3 x 10-3因为=讐/譽，而 = 12 v, q = 15v, MJop_p所以帑二存2网滤波电容为C =马=辱=3846/F,电容C的耐压应大于Al/Z Ac/Z屁2= 21.2W故取2只2200/F/25V的电解电容相并联作为滤波电容。同理LM337的参数为尺3=曲、& = 1200。功率电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u.变换为整流电路 所需要的交流电压比。电源变压器的效率为：其中：马是变压器副边的功率，斥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<10以10-30K430 80K480 200E4效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边呂。电源变压藩 电压变换公式为：其中：N为原边线圈扎数，N2为副边线圈扎数。由于LM317L的输入电压与输出电压差的最小值(S -Uo)min =37,输入电 压与输出电压差的最大值(S -/h =40/,故LM317L的输入电压范围为： +(4 一/味 <5+(S即25K + 3K <t/7 <2.5K + 40K2V<U, < 42.5KUOQU2 >- = = 25.5K取 U2=262 11变压器副边电流l2>Imax= 1A,取I2=1.1A因此，变压器副边输出功率：P2>U2xI2=2S.61V由于变压器7 = 0.7所以变压器原边输出功率斥n雳= 40.10,为留有余地 选用功率为50W的变压器。3. 2、整流滤波部分图4.整流滤波电路在稳压电源电路设计中一般用四个二极管组成桥式整流电路来完成整流功 能，整流电路的作用是将交流电压112变换成脉动的直流电压U3。滤波电路一般 由电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较 平滑的直流电压U“ U|与交流电压112的有效值U2的关系为：U,=(U-2)U2在整流电路中：U= 42U2r IR 0.45S流过每只二极管的平均电流为：= = R 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常(3 5)7数RC应满足：RC>-其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期 由于URy >= 2 x25.5 = 36K , Iomax = 1A,IN4OO1 的反向击穿电压507,额定工作电流厶= A = /Omax，故整流二极管选用IN4001.根据 Uo = 25V,Ut = 25.5V= 20mV 和公式= 6.8KAS 0.02x25.5 可求的 7 UOSV 25x3x10"所以滤波电容r ,LT f“Omax 小C = =2-琵亠 0.00147Z470"电容的耐压要大于屁2 =72x25.5 = 36K,故滤波电容ci取容量 为 2 0 0 0 uF4、参数计算及器件选择4.1集成稳压器的选择选择集成稳压器：集成稳压器选用CW317,其输岀电压范围为：=最大输出电流打心为1.5A。所确定的稳压电源电路如图4-1所示。集成稳压器的输出电压Uo应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相 同。稳压器的最大允许电流Iom<Iomax,稳压器的输入电压范围为：I Jnmax+ (I Ji-I Jo) minMili MUcmi n+ (Ui-IJn) max200取R图4-1输出电压可调的稳压电源选择电源变压器Uomax+ (Ui-Uo) minWUiWUomin+ (Ui-Uo) max9Y+3YWUiW3Y+40V12VWUiW43VU2>Uimin/l. 1=12/1. 1=10. 91V取 U2=12V变压器副边电流：l2Iomax=0.2A取 12=0. 5A则变压器的副边输出功率P2为P2I2U2=6W由表1知，变压器的效率11=0.7,则原边输入功率PiP2 /n= 8. 57也 为留 有余地，故选用功率为10W的变压器。所以变压器选用12V/10W的即可。4. 2整流二极管及滤波电容的选择由于：Urm=/- U2=厂2X 12=16.968V, Iomax=0.2AIN4001的反向击穿电压Urm>50V,额定工作电流ID=1A,故整流二极管选用IN400U式中，Uo=9V,Ui=12V, AUop-p<5Mv, Sv>3 X 103则 A Ui=AUop-p Ui/ Uo Sv=2.2V则滤波电容C为C=Ict/AUi= C=ImaxtMUi=3636pF因此我们可以采用4700PF的电容。对于78、79系列的电路图，如下图所示:图4-2 78、79系列稳压输岀4元件参数的计算4.1稳压器的参数计算电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流 电压U24.1.1计算含LM317稳压器电路变压器副边输出电压.由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(Vi-Vo)min=3V,输入电压与输岀电压差的垠大值(Vi-Vo)max=40V,故LM317的输入电压范围为：Vomax+(Vi-Vo)min W V i W Vomin+(Vi-Vo)max即9V+3VWViW3V+40V12VWViW43V即稳压器最小输入电压为12V.根据桥式全波整流输出输入电压关系不难确定变 压器副边输出应为V2Vimin/l.1=12/1.1=1 IV取 U2=12V取 I2=O.5A因此变压器副边输出功率为：P2MI2V2=6WP2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的功率。g = P2/Pl所以变压器原边输入功率为：P1>=P2/ g=10W为留有余地选择20V/20W的变压器4.1.2根据LM7812, LM7805计算变压器副边输出电压7812的输出电压Uo为(5-24) V,最小输入输出压差8V,最大输入输岀压差为40V, 7812的输入电压范围为：20VWUiW52VU2Uimin/l. 1=18V取 U2=20V, I2=0. 5A变压器副边电压P2>I2U2=10V为留有余地同样选择20V/20W变压器4. 2整流二极管的参数计算在含稳压器LH317的电路中的二极管选择：由于二极管最大瞬时反向工作电压 Urm>l. 414U2=12X1. 414=17V在含稳压器LM7805的电路中的二级管的选择：由于二极管最大瞬时反向工 作电压 >1. 414XU2=15X1. 414=21VIN4001的反向击穿电压大于50V,额卫工作电流I=lA>Iomax.故整流二极管 选用 IN4001.4.3滤波电容的参数计算滤波电容的容量可由下式估算：C=Ict/AVip-p式中AVijp稳压器输入端纹波电压的蜂-峰值：T电容C放电时间，t=T/2=0. 01SIc电容C放电电流，可取Ic=Iomax*滤波电容C的耐压值应大于 1.4 V2。在本实验中Sv=AVo/Vo/AViAi式中，Vo=9v、Vj=12v、Vop-p=5mv、Sv=0.005则fVop-p Vj/ Vo Sv=1.4v所以滤波电容c= Ict/AVip.p = Ionux t/AVip.p =0.003636uFC的耐压值应大于1.4 V2=21v。由于之前模电实验可知，我们在实际制作过程中采用比理论值小的电容同样能达到很好的滤波效果，因此采用2200pF的电容。4.4稳压器的选择设计要求输出电压为:一档要求输出士 12V对称输出电压，二档要求输出+5V, 三档要求输出（3-9） V连续可调。稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器。78XX系列和79XX系列为固定式三端稳压器，可分别输出正电压和负 电压。7812可输出+12V, 7912可输出-12V,二者组装课得到 12V对称输出。7805可输出+5V电压。317输出电压范围是(1.2-37) V。因此稳压器选择 LM7812, LM7912, LM7805, LM317.5电路总图根据元器件参数的计算结果选择适合的元件组成部分电路，并将元件参数标 于电路图中。将个部分电路综合得到可输出三档的集成直流稳压电源电路总图, 如图5-1所示。第一档有含有CW317稳压器的稳压电路，输出电压(3-9) Vo 第二档由7812和7912组装而成，输出电压为12对称输出。第三档由7805 稳压器组成，输出电压+5V。电路图满足性能指标要求。2N4001
