多路输出直流稳压电源课程设计 - 图文

sh the electronic circuit.The DC power supply is an economical and reliable physical production.In this physical production,we used transformers,capacitors,diodes,rectifier-bridges,potentiometers,resistances,voltage regulators and other components,and reached the predetermined requirements.Finally we reached the performance requirement of voltage conversion,filtering,voltage regulator output and adjustable output with simulation circuit.This power supply to be designed requires small output power,in order to simplify the circuit and to improve the stability of the circuit,therefore we chose integrated voltage regulator design idea.According to the task in the design,we need to select five integrated voltage regulator chips:LM7812、LM7805、LM7912、LM7905、LM317.

2 课程设计内容

2.1设计的初始条件及主要任务

2.1.1设计的初始条件

可选元件：变压器/15W/±12V；整流二极管或整流桥若干，电容、电阻、电位器若干；根

据需要选择若干三端集成稳压器；交流电源220V，或自备元器件。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表

2.1.2设计任务要求

要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压电源。输出：±12V/1A，±5V/1A，+5V/3A，一组可调正电压。

选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（用Proteus画电路原理图并实现仿真）

安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

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2.2设计思路

本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路、电源指示五个部分。 220V交流输入 变压电路 整流电路 滤波电路 稳压电路 电源指示部分 变压电路：将交流电网220V的电压变味所需要的电压值。 整流电路：将交流电压变成脉动的直流电压。

直流电压输出 滤波电路：由于经过整流的脉动直流电压还含有较大的纹波，因此需要设计滤波电路加以

滤除。

稳压电路：在电网电压波动、负载和温度变化时，依然维持输出直流电压稳定。

3设计原理

3.1电源变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，它利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号。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。

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当N2

变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。当变压器的输出功率P2 于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器是没有的，变压器传输电能时总要产生损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就

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越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

3.2 整流电路

把交流电能转换为直流电能的电路，称为整流电路。整流电路（Rectifier）是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样，这次电路设计采用单项桥式整流电路。

单相桥式整流电路如下图3-2（a）所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图3-2（a）中实线箭头表示。

在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出；只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图3-2（a）中虚线箭头所示。

综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如右图3-1。由图可见，通过负载RL的电流iL以及电压

vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

图3-1

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桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多，但目前市场上已有整流桥堆出售，如QL51A～G、QL62A～L等，其中QL62A～L的额定电 流为2A，最大反向电压为 25V～1000V。故单相桥式整流电路常画成图3-2（b）所示的简化形式。

(a) (b)

图3-2

3.3 滤波电路

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。常用的结构如下图3-3所示。

C型滤波电路 倒L型滤波电路 Ⅱ型滤波电路

图 3-3

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引9起）时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。

滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面，如图3-3中的（a）、（c））和电感输入式（电感器L接在最前面，如图3-2中

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