应用电子毕业设计（论文）直流稳压源电路设计.doc

商丘工学院毕业论文（设计）3商丘工学院毕业论文（设计）编号：_______________毕业论文（设计）题目：直流稳压源电路设计系 别： 机电工程学院 专 业： 应用电子 班 级： 09应电二班 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 摘 要电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备离不开可靠的电源，对电源的要求更加灵活多样电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向稳压电源分为交流稳压电源和直流稳压电源两大类，而直流稳压电源又可分为化学电源、开关型直流稳压电源、线性直流稳压电源和混合型直流稳压电源电源是各种电子设备必不可少的的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标对于不同的电子设备和不同的应用场合，电子设备所需要的电源种类和对电源的输入与输出的指标都有着不同的要求在电子设备电源的设计上，要根据电子设备对电源提出的技术指标，发挥线性稳压器和开关稳压器的各自的特点，以此来满足电子设备对电源提出的不同的要求。

单片机的引入，使电源的性能以及安全性大大提高智能化的实现，使电源的实用性更强，为电源的发展提供了强有力的后盾 关键词：电路设计 稳压电源组成 电源分类 晶体稳压管目 录第一章 前言第二章 设计任务和设计步骤 2．1 设计务 2.2 步骤 2．2．1 电路图设计 2．2．2 电路图安装、调试第三章 方案论证与比较 3．1 稳压电源的分类 3．2．1 稳压电源部分方案 3．2．2 三端集成稳压芯片 3．2．3 数字显示部分第四章 可调节直流稳压电源 4．1．1 直流稳压电源的组成 4．1．2 整流电路 4．1．3 滤波电路 4．1．4 稳压电路 4．2 参数计算 4．3 可调节直流稳压电源原理图 4．4 元件的选择第五章 ±5V直流稳压电源（7107工作电源） 5.1 原理简叙 5.2 ±5V直流稳压电源原理电路图 5.3 元件的选择第六章 晶体管并联稳压电管 6.1 电路原理分析 6.2 元件选择 6.3 使用复合调整管的并联稳压电源 6.4 并联稳压电源的优缺点第七章 实验 7.1 通过实验获取直流电源相关知识 7.2 设计任务 7.3 设计要求第八章 总结 参考文献第一章 前 言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。

大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统通过这套电源系统，超级计算 机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应袖珍计算器则是简单多的电池电源电路不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备高压电源是核辐射探测仪器中不可缺少的一部分供给核辐射探测器件(如:正比计数管、GM计数管、光电倍增管以及半导体探测器等)高压配合其它仪器做能谱分析或放射性强度测量之用此外高压直流电源也广泛应用于各行各业农业领域也有应用例如农业环境静电除尘静电喷雾杀虫农业物料静电喷涂包裹农产品加工中的静电植绒、农业生物静电效应研究、静电杀菌、农业种子静电处理等等3第二章 设计任务和设计步骤2.1 设计任务制作一个带数字显示的可调的直流稳压电源，可采用线性稳压电源或者开关电源的形式要求：1. 电源用220v交流电供电  2．直流输出范围9v到12v  3. 输出电流至少能达到500mA。

  4. 输出电压波纹小于50mv  5. 输出电压的大小可以通过数码管显示，显示结果精确到小数点后1位（即百分位可以不准），显示结果与实际输出电压误差不超过5%（以万用表测量为准）2.2 步骤2.2.1 电路图设计（1） 确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数4）总电路图：连接各模块电路2.2.2 电路安装、调试（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标3）重点测试稳压电路的稳压系数4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标第三章 方案论证与比较3.1 稳压电源的分类稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等如此繁多的分类方式会让我们摸不着头脑，不知道从哪里入手。

我们必须弄清楚各个类别的特点，才能从中选出最佳方案3.2.1 稳压电源部分方案 方案一：简单的并联型稳压电源；并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大 方案二：输出可调的开关电源；  开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度差，因而也不能采用此方案．方案三：串联型稳压电源； 并联稳压电源有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高这三个缺点而串联稳压电源正好可以避免这些缺点，所以现在广泛使用的一般都是串联稳压电源而简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，必须对简易稳压电源进行改进，增加一级放大电路，专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作由于整个控制过程是一个负反馈过程，所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源 综合考虑效率，输出功率，输入输出电压，负载调整率，纹波系数，本设计选用方案三，要求较低，因而较易实现.对于效率和纹波的要求可以通过仔细调整磁性元件的参数(L，Q，M等)使其工作在最佳状态，所以我们在选择方案的时候考虑到电路要简单，元件要容易找，还有在电路设计的时候避免遇到某些不必要的问题，所以我们选择了上述的方案中的第三个方案;第三个方案就能够达到我们的要求，所以方案三我们采用了。

稳压电路部分可以采用三极管等分立元件来实现，也可以采用集成三端集成稳压芯片从性价比来说，采用三端集成稳压芯片来实现要好很多，现在的稳压芯片功能强大，且价格低廉，很适合我们此次的设计 3.2.2  三端集成稳压芯片  方案一: 采用7805三端稳压器电源;   固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚Vo，输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+5V，它属于CW78xx系列的稳压器，输入端接电容可以进一步的滤波，输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路的稳定性也比较好，只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容，如果采用电解电容，则电容量要比其它的数值要增加10倍，但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用.    方案二:采用LM317可调式三端稳压器电源;7 LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压.不过它只能连续可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，输出电压为:Vo=1.25(1+RP/R).由此可见此稳压器的性能和稳压稳定度都比上一个三端稳压电源要好，所以此此方案可选，此电源就选用了LM317三端稳压电源，也就是方案二，LM317其特性参数：输出电压可调范围：1.2V～37V；输出负载电流：1.5A；输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40V；能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。

3.2.3 数字显示部分方案一：用AT89C2051实现模数转换 利用单片机的软硬件资源实现高精度高速A/D转换，转换精度和转换速度还可以通过软件来改变，价格也低廉不过对软件部分要求较高，比较难实现方案二：采用三位半A/D转换器ICL7107 ICL7107是高性能，低功耗的三位半A/D转换器，它含有七段译码器，显示驱动，参考源和时钟系统，它将高性能和低成本结合在一起由于内部集成了驱动电路，因此外围电路十分简单，可以很容易实现本次设计中的电压数字显示功能虽然精度相对方案一要差，不过对于本次设计的要求已经足够了，所以数字显示部分采用方案二第四章  可调节直流稳压电源4.1.1  直流稳压电源的组成 直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成各个部分的功能：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

4.1.2  整流电路 整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流；三相半波、三相桥式全波整流等多种电路以下主要介绍小功率电源中常用的单相桥式为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的电路的输出波形如图3所示 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)4.1.3  滤波电路一、电路的组成 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份滤波电路就是利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的这一过程称为滤波单项桥式电容滤波电路如下图：：  二、电容滤波电路的特点：(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关，RLC愈大®电容器放电愈慢®U0(平均值)愈大。

一般取(T为电源电压的周期)近似估算: U0=1.2U2;(2) 流过。