1、長 沙 學 院模擬電子技術課程設計說明書題目直流穩壓源的設計系(部)電子與通信工程系專業(班級)姓名學號指導教師起止日期模擬電子技術課程設計任務書系部：電子與通信工程系 專業：電子信息工程 指導教師：課題名稱直流穩壓源的設計設計內容及要求1. 技術參數1設計一個可以輸出±12伏、±5伏和可以連續調節的直流電壓源;2輸出電流額定值為150mA最大為500mA;3額定電流輸出時，V0/ V010%。2. 設計要求（1） 根據技術參數設計電原理圖;（2） 計算并選擇電路元件及參數(含電源變壓器)；（3） 仿真調試電路；4 撰寫設計說明書。設計工作量1、系統整體設計；2、系統設計及

2、仿真；3、在Multisim或同類型電路設計軟件中進行仿真并進行演示；4、提交一份完整的課程設計說明書，包括設計原理、仿真分析、調試過程，參考文獻、設計總結等。進度安排起止日期或時間量設計內容或預期目標備注第一天課題介紹，答疑，收集材料第二天設計方案論證第三天進行具體設計第四天進行具體設計第五天編寫設計說明書教研室意見年 月 日系部主管領導意見年 月 日長沙學院課程設計鑒定表姓名學號專業電子信息工程班級設計題目直流穩壓源的設計指導教師指導教師意見：評定等級： 教師簽名： 日期： 辯論小組意見：評定等級：辯論小組長簽名：日期：教研室意見：教研室主任簽名： 日期： 說明課程設計成績分“優秀、“良好

3、、“中等、“及格、“不及格五類；目錄目錄4一、引言5二、電路設計與分析51電源變壓器52整流電路53濾波電路64穩壓電路6三、單元模塊原理61電源變壓器62整流電路64濾波電路85穩壓電路9四、元器件參數的選擇91 電源變壓器的選擇92 整流電橋的選擇93 濾波電容的選擇104 穩壓器的選擇10五、用Multisim軟件仿真101 實驗原理圖仿真102 仿真結果113 波形分析12六、總結與體會13七、參考文獻13一、引言直流穩壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變為所需要的低壓交流電。整流器把交流電變為直流電。經濾波后，穩壓器再把不穩定的直流電壓變為穩定

4、的直流電壓輸出。本設計主要采用直流穩壓構成集成穩壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩壓過程將220V交流電，變為穩定的直流電，并實現電壓可在一定范圍內可調。由于集成穩壓器具有體積小、重量輕、使用方便和工作可靠等優點，應用越來越廣泛。國產的穩壓器種類很多，主要分為兩大類。穩壓器中的調整元件在線性放大狀態的稱為線性穩壓器，調整元件工作在開關狀態夫人稱為開關穩壓器。在電子儀器儀表中，經常要求有穩定的直流電源，所以在整流濾波后面，通常需要直流穩壓電路。二、電路設計與分析 直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩壓電路等組成，根本框圖如下：圖1 直流穩壓電源的原理框圖和波形變換1電源變壓器電源變

5、壓器的作用是將電網220V的交流電壓換成整流濾波電路所需的低電壓。2整流電路 整流電路一般是由具有單向導電性的二極管構成，經常采用單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。我們采用的是4個二極管，組成單相橋式整流電路。在整流過程中，4個二極管輪流導通，無論正半周期還是負半周期，流過負載的電流方向是一致的，形成全波整流。3濾波電路 在整流電路的輸出端并聯電容即可形成濾波電路。參加電容濾波電路后，由于電容是儲能元件，利用其充放電特性，使輸出波形平滑，減少脈動成分，以到達濾波的目的。為了使濾波效果更好，可選用大容量的電容為濾波電容。4穩壓電路經過濾波后輸出的直流電壓依然存在較大波紋，而且交流電網電壓容許

6、有10%的起伏，隨著電網電壓的起伏，輸出電壓也會變化。此外，經過濾波的電壓也與負載的大小有關，當負載加重的時候，由于輸出電流能力有限，導致輸出電壓下降。三、單元模塊原理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，并送給整流電路，變壓器的變壓由變壓器的副邊電壓確定。2整流電路整流電路的任務是將交流電變換成直流電。完成這一任務主要是靠二極管的單向導電作用，因此二極管是構成整流電路的關鍵元件。常見的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。 圖

7、2半波整流電路輸入輸出波形比照另一種是單向橋式全波整流電路。如右圖，四肢整流二極管D1D4形成電橋。圖3-單向橋式全波整流電路在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4-單向橋式全波整流電路輸入輸出波形比照4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，

8、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5幾種不同的復式濾波電路5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系列那么

9、是可調負電壓。它們的可調范圍為1.237V，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。四、元器件參數的選擇1 電源變壓器的選擇根據設計要求，電源變壓器需要將220V50HZ的電壓轉變為所需要的電壓，并送給整流電路變壓器的變比由副邊電壓確定。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-雙12V變壓器。輸出電壓平均值： ，由此可以得即變壓器副邊電壓的有效值為15V，設計過程中通過確定通過穩壓管的電壓控制在

10、1517V之間，來調節變壓器的副邊電壓，確定匝數比為15:1。2 整流電橋的選擇流過二極管的的平均電流: ID=1/2 IL 在此實驗設計中IL的大小大約為1A，反向電壓的最大值：Urm=U2，選擇二極管時為了平安起見，選擇二極管的最大整流電路IDF應大于流過二極管的平均電流ID即0.5A，二極管的反向峰值電壓Urm應大于電路中實際承受最大反向電壓的一倍。實驗中我們采用的是1B4B42封裝好的單相橋式電路。3 濾波電容的選擇濾波電容一般選幾十至幾千微法的電解電容， 由于 ，應選1000uF/25V的電解電容。4 穩壓器的選擇4.1 輸出電壓固定的集成穩壓器的選擇輸出電壓固定的集成穩壓器有正電源

11、LM7800系列穩壓器和負電源LM7900系列穩壓器。按LM7800系列輸出電壓可分為7805(+5V)、7806(+6V)、7809(+9V)、7812(+12V)、7815(+15V)、7818(+18V)、7824(+24V);按輸出電流可分為78Lxx表示輸出電流100mA、78Mxx表示輸出電流500mA、78xx表示輸出電流1.5A。負向集成穩壓器與正向類似。由于此次要輸出得電壓為±12V、±5V，電流要求均為1A，固選擇的芯片為LM7812、LM7912。4.2輸出電壓可調的集成穩壓器的選擇可調輸出的集成穩壓器是在固定輸出集成穩壓器的根底上開展起來的，這種集成

12、穩壓器，在集成芯片的內部，輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端的電流非常小，因此可以用少量的外部元件方便的組成精密可調的穩壓電路，應用更為靈活。正電源系列的基準電壓為1.25V，可在1.25V37V之間連續可調。其內部設有過流、過電壓保護和調整管平安工作區保護電路，使用平安可靠，性能比LM7800系列性能更加，而且它的輸出電壓輸出電流均符合要求，所以此次的可調集成穩壓器選擇LM317 。五、用Multisim軟件仿真1 原理圖仿真根據設計要求，原理圖如下： 圖6 直流穩壓源仿真電路2 仿真結果運行Multisim，結果如下所示：輸出±12V： 圖7 輸出12V 圖8 輸出-12V輸

13、出±5V： 圖9 輸出5V 圖10 輸出-5V可連續調節范圍：至圖11可調最小輸出電壓 圖12 可調最大輸出電壓3 波形分析220V、50HZ的交流電經過變壓器，輸出20V的波動電壓，波形如下圖：圖13 變壓器輸出波形經過整流、濾波、穩壓等電路最后變成穩定的直流電，波形如圖：圖14 經穩壓器后的波形六、總結與體會本次模電的課程設計，雖然運的都是用學過的模擬電路的知識，但一拿到這個設計任務就讓我感覺束手無策，根本不知道該如何下手，對于Multisim軟件更可以說是一無所知，此刻才真正體會到書本與知識的重要。 總的說，通過本次直流穩壓源的設計，我真正體驗到了一個設計從前期的找資料，到中間的自己摸索，到后來的書寫報告，調試這樣一個完整的設計過程。在這個過程里將以前所學的知識進行了綜合的運用，發現了自己很多缺乏的地方，理論知識與實際應用之間的距離也充分的表達了出來。當然，更多的是學到了很多的東西，為以后的設計打好根底。經過這次的課程設計我不僅讓自己學習到了很多有關專業方面知識，而且鍛煉了自己的動手能力，進一步加強了理論知識的理解！在這次的實驗設計過程中，我初步掌握了直流穩壓電源的調試方法，熟悉了電子技術設計的一些根本方法和技巧，并且學會了multism 軟件的使用，單獨的設