电子课程设计-集成直流稳压电源设计.doc
University of South China 电子电工 课程设计说明书设计题目： 集成直流稳压电源设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 本2007级机械01班 学 号： 姓 名： 张常连 指导教师： 管金云 2009 年 6 月 22 日目 录1 设计的主要目的与要求411 实验目的412 设计要求413 设计目的42 主要设计方案521 本设计采用桥式整流52.2 稳压电路：62.3 保护电路63 单元电路设计、参数计算及其元器件选择73.2 确定稳压电路的R1R2大小73.3 确定变压器副边电压、电流及功率。73.4 使输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于0.005，输出内阻小于0.1欧的方法83.4.1 纹波电压83.4.2 稳压系数及电压调整率83.4.3 输出电阻及电流调整率93.5 固定三端可调式集成稳压电路器W78M15W78M1594 总原理图及元器件清单104.1 总原理图104.2 元器件清单105 结论与心得116 参考文献12引 言 说道稳压问题，历史悠久。目前，线性集成稳压器已发展到几百个品种。按结构分为串联式和并联式集成稳压器；按输出电压类型可分为固定式和可调式集成稳压器；按脚管的引线数目可分为三端式和多端式集成稳压器；按制造工艺可以分为半导体式、薄膜混合式和厚膜混合式集成稳压器；按输入和输出之间的压差又可以分为一般的压差和低压差两大类，等等。目前通过点子课程设计能很好的提高大学生的动手实习能力，也能很好的提高大学生的创新和设计、实践的能力。因此有我设计的这个设计，直流稳压电源，、又称为集成直流稳压电源。1 设计的主要目的与要求11 实验目的通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试、要求学会：（1）选择变压器、整流二级管、滤波电容及集成稳压电容及稳压器来设计直流稳压电源；（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术的测试方法。12 设计要求（1）同时输出±15电压，输出电流为2A（2）输出纹波电压小于5mA，稳压系数小于0.005；输出内阻小于0.1欧（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A13 设计目的（1）电源变压器只做理论设计（2）合理选择集成稳压器及扩流三级管（3）保护电路拟采用限流型（4）完成全电路理论设计，安装调试，绘制电路图，自制印刷版（5）撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。2 主要设计方案整个设计由电源变压器T、整流滤波和稳压电路三大部分组成，其基本原理框图如图1 所示。电网供给的交流电压u(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压ui，然后由整流滤波电路变换成比较平直的直流电压U1，再通过稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。图3-1 直流稳压电源基本组成框图21 本设计采用桥式整流单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。在调整管部分，既可以采用单管调整也可以采用复合管调整，但在此设计中要求额定电流Io=2A，如果用单管的话，可能不能达到这么大的输出电流，因此在此设计中我选用复合管做调整管。滤波电路：经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。其主要常见的整流滤波电路如下：图3-2 几种常见整流滤波电路我选用的是（b）电路2.2 稳压电路：由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。2.3 保护电路由于输出大电流时，三端电流内部过流保护电路已经失去作用，必须在外部增加保护这就是VT2和R2。当电流Ii在R2上产生的电压降达到VT2的UBE2时，VT2导通，于是向VT1基极注入电流，使VT1关断，从而达到限制电流的目的，其主要电路图如下：图3-5 输出电流扩展电路3 单元电路设计、参数计算及其元器件选择电路参数计算如下：（只研究正输出部分）3.1 确定稳压电路的最底输入直流电压Umin=U0MAX+(U1-U0)/0.9带入各个指标，计算可以将Umin=20v3.2 确定稳压电路的R1R2大小由Icw+Ic=Io， Icw=0.5A，Io=2A，知Ic=1.5A。确定VT1的放大倍数为200倍，又Ib+I2=0.5A，故有：Ib=0.1A，I2=0.4AUbe2/R1=1.5A，若取：Ube1=Ube2=0.6V，有:R1=0.4欧从Ube1/（R1+R2）=0.4A，得：R2=1.2欧(由于R中流过W78M15的空载电流和部分负载电流，故其阻值不宜增大，一般约几欧姆，这里取R=1.2欧姆。)3.3 确定变压器副边电压、电流及功率。直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成。电源变压器的作用是将电网的220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui.电路图如下所示U1大于20/1.1=18.18V，I1大于I1max，所以我们取I1为2.2A，变压器副边功率P2大于41.8W变压器副边与原边的功率比为： P2/P1= （1-12）式中为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表1-1所示。表1-1 小型变压器的效率副边功率P2< 10W10 30W30 80W80 200W效 率 0.6 0.7 0.80.85根据P2，由上表可以算出变压器的效率。所以本方案可选择副边功率3080W，效率为0.8的电源变压器。变压器的效率为0.8，则原边功率P1大于52.25W。由上分析，可选用副边电压为19V，输出电流为2.2A，功率60W的变压器。3.4 使输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于0.005，输出内阻小于0.1欧的方法3.4.1 纹波电压 纹波电压是指叠加子输出电压Uo上的交流分量。用示波器观测其峰-峰值，一般为毫伏量级。也可以用交流电压表测试其有效值，不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。3.4.2 稳压系数及电压调整率稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入输入电压的相对变化引起输入电压的相对变化，即 电压调整率：输入电压相对变化为+10%时的输出相对变化量，即：稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压变化对输出电压变化的影响，因此值需要测试其中之一即可。3.4.3 输出电阻及电流调整率输出电阻：放大器的输出电阻相同，其值为输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化两之比的绝对值,即：电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的的输出电压相对变化值，即： 输出电阻r。和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。总之，取C1为2200uF，C2=0.3uF，C3=0.1uF用较大的电容来抑制纹波电压、稳压系数、输出内阻达到设计要求3.5 固定三端可调式集成稳压电路器W78M15W78M15该稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防止过载而损害。一般不需要外接元件即可工作。W78M15 W79M15，稳压器的输出电压为15V，输出电流为0.5A（负压部分用W79M15与正压部分相比，除了输出电压极性，引脚定义不同外，其他特点都相同。）整流二极管的选择：由U2a=25.33V，考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器的二次侧电压大约要高出0.1，即25.33*1.1=27.806V，得每只整流二极管的最大反向电压URM为： URM=1.414*U2a=1.414*28=39.592V （1-6）通过每只二极管的平均电流ID 为： ID=0.5I1=0.5*1500=750mA （1-7）根据ID和URM进行选管，可选用1N4001 硅整流二极管 50V, 1A,(Ir=5uA,Vf=1V,Ifs=50A)。4 总原理图及元器件清单4.1 总原理图选用固定三端可调式稳压器W78M15W78M15，其典型指标满足设计要求。电路形式如图4.2 元器件清单元件序号型号主要参数数量变压器3080W =0.81电容2200uF，C2=0.3uF C3=0.1uF各两个二级管1N4001 硅整流二极管50V, 1A,8三级管3AD18B=15,4电阻R10.4欧2电阻R21.2欧2稳压器W78M15输出+15V, 0.5A1稳压器W79M15输出-15V, 0.5A15 结论与心得通过本次设计，让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标。也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题，而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。在设计的过程中，我遇到了很多的困难，主要是对自己所学的知识不牢固，许多的知识没有学会和理解，对一些一般的设计问题没有掌握很好的解决方法。在以后的学习中要不断的把自己的所学的与设计使用结合起来，学习上遇到的问题要脚踏实地解决。通过这次课程设计，我感觉自己提高了很多，在以后的学习中要尽快弥补自己薄弱环节。最后，衷心地感谢各位老师的指导和帮助。6 参考文献1 王增福 等编著. 新编线性直流稳压电源. 电子工业出版社. 20042 邱关源 电路原理（第五版）高等教育出版社 20063 康华光 电子技术基础数字部分（第五版） 高等教育出版社 20064 秦曾煌 电工技术（第六版）高等教育出版社 2004
