電源設計報告

1、 直流電源設計專業(yè)班級：電子信息工程一班學生姓名：謝豐應學號：12960137設計時間：2014/3/18 電源設計報告1.設計要求直流穩(wěn)壓電源的基本功能和要求如下：(1)輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下任意設定和正常工作。 (2)輸出電流的穩(wěn)流值能在額定輸出電流值以下任意設定和正常工作。 (3)直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓與穩(wěn)流狀態(tài)能夠自動轉(zhuǎn)換并有相應的狀態(tài)指示。 (4)對于輸出的電壓值和電流值要求精確的顯示和識別。 (5)對于輸出電壓之和電流值有精準要求的直流穩(wěn)壓電源，一般要用多圈電位器和電壓電流微調(diào)電位器，或者直接數(shù)字輸入。 (6)要有完善的保護電路。直流穩(wěn)壓電源在輸出端發(fā)生短路及異常工作狀態(tài)時

2、不應損壞，在異常情況消除后能立即正常工作。本設計的直流穩(wěn)壓電源的主要技術指標： 輸入電壓交流220v，輸出直流電壓uo=12v輸出電流io=1a2設計框架 直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成2，如圖1所示。圖1 直流穩(wěn)壓電源框圖其中： 電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220v交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 整流電路：整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等

3、。 濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。各濾波電容c滿足rc（35）t/2，或中t為輸入交流信號周期，rl為整流濾波電路的等效負載電阻。 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。3電路設計 電源變壓器在電容濾波的整流電路中，變壓器次級線圈除供給負載電流外，還要向電容充電。由于充電時的電流瞬時值很大，因此通過變壓器次級線圈的電流平均值雖然等于i=，但通過變壓器次級線圈的有效值i2要比i=大，i2和i=的關系決定于電流脈沖波型的形狀，波型愈小，有效值

4、愈大。一般?。河捎谝话氵@種整流電路后面都要用穩(wěn)壓電路，因此以上估算已能解決實際問題，而沒有必要再作繁瑣的精確計算。 整流電路整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓，習慣上稱單向脈動性直流電壓。采用二極管單相全波整流電路如圖2所示。圖2 單相全波整流電路在u2的正半周內(nèi)，二極管vd1、vd3導通，vd2、vd4截止；u2的負半周內(nèi)，vd2、vd4導通，vd1、vd3截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻rl，且方向是一致的。

5、電路的輸出波形如圖3所示。圖3 整流電路輸出波形流過每個二極管的直流電流有載時的直流輸出電壓：故變壓器次級線圈電壓的有效值： 在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(u2是變壓器副邊電壓有效值)。可根據(jù)id和值選二極管。可選用整流二極管in4004（標準整流電流為1a，最大反向工作電壓為400v）。 濾波電路濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波。在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平

6、滑的目的。選擇電容濾波電路，直流輸出電壓：uo1=(1.11.2)u2直流輸出電流：i2是變壓器副邊電流的有效值。rlc(rl為負載阻值)越大，電容器放電越慢，輸出電壓平均值越大。一般可選放電時間常數(shù)rlc大于c的充電周期(35)倍3.對橋式整流來說,c 的充電周期等于交流電網(wǎng)周期的一半，即，設計選取式中，為流電周期，rl為負載電阻， 取 所以 電容耐壓=1.414*10=14.14v 穩(wěn)壓電路前面所討論的整流濾波電路，都是不能保證輸出穩(wěn)定的直流電壓。輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因有以下幾個方面：經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩(wěn)定性仍比較差。其原因主要有以下幾個方面：1、由于輸入

7、電壓不穩(wěn)定（通常交流電網(wǎng)允許有±10的波動），而導致整流濾波電路輸出直流電壓不穩(wěn)定；2、由于整流濾波電路存在內(nèi)阻，當負載變化時，引起負載電流發(fā)生變化，使輸出直流電壓發(fā)生變化；3、由于電子元件（特別是導體器件）的參數(shù)與溫度有關，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，引起電路元件參數(shù)發(fā)生變化，導致輸出電壓發(fā)生變化；4、整流濾波后得到的直流電壓中仍然會有少量紋波成份，不能直接供給那些對電源質(zhì)量要求較高的電路。所以，為了得到輸出穩(wěn)定的直流電壓，經(jīng)整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩(wěn)壓措施才能適合電子設備的需要。本設計選用固定式三端穩(wěn)壓器。w78xx/w79xx。其中，78系列輸出正電壓，79系列輸出負電壓，

8、xx代表所能穩(wěn)定輸出的電壓值。它們有一系列固定的電壓輸出，應用非常的廣泛。每種類型由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護和安全工作區(qū)的保護，使它基本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于1.5a的輸出電流。雖然是按照固定電壓值來設定的，但是當接入適當?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。文中選用w7812三端正電源穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)定+12v電壓；選用w7912三端負電源穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)定的-12v電壓。具有如下特點：（1）短路電流230ma,峰值電流2.2a，但是當輸出電流超過1.5a時，就需要提供足夠的散熱片；（2）輸入電壓極限值35v，輸出電壓典型值為12v，最大值12.

9、6v；（3）熱過載保護；（4）短路保護；（5）輸出晶體管安全工作區(qū)保護；78xx/79xx系列在降壓電路中應注意以下事項：（1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； （2）輸出電流不能太大，1.5a 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導致高溫保護或熱擊穿； （3）輸入輸出壓差也不能太小,大小效率很差。其封裝電路如圖4所示。圖4 w7812/w7912引腳圖其中，對于w7812：1端為輸入端，2端為公共端，3端為輸出端。對于w7912：1端為公共端，2端為輸入端，3端為輸出端。輸出+12v和-12v電壓的穩(wěn)壓電路圖如圖5所示。圖5 穩(wěn)壓器電路其中，

10、正常時，輸入與輸出之間的電壓不得低于2v。ci、co用于實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激和抑制電路引入的高頻干擾。 直流穩(wěn)壓電路整體圖 pcb圖如下具體的仿真調(diào)試圖如下實物圖如下4結論與心得經(jīng)過了將近一個月的努力，本次的集成直流穩(wěn)壓電源的課程設計也終于完成了。心里面有一絲的喜悅，畢竟忙碌了這么久終于可以有時間去好好復習準備考試了。然而，在心里面更多的是擔憂。這次課程設計，雖然是可以勉強完成了，但是也發(fā)現(xiàn)了許多以前我們從沒有發(fā)現(xiàn)的問題。一直以來，無論是師長還是同學都跟我說一定要把理論知識與實際相結合。本來以為是很簡單的事情，然而做起來卻讓我感到很吃力。 首先是畫電路原理圖以及pc圖

11、，盡管在上個學期已學過了protel，但當時都是按照課本來畫原理圖的，許多元件的封裝以及參數(shù)都是現(xiàn)成的，所以我們不需要費什么力氣就能把課本上那些復雜的電路原理圖畫出來。然而，當我著手這個課程設計的時候，我才發(fā)現(xiàn)我對protel的使用很不熟悉，并且很多元器件的封裝都是通過自己對實物的測量或網(wǎng)上查找資料才把封裝畫出來的。其次是選購元器件，雖然我們已經(jīng)確定好元件的種類及參數(shù)，但當我們選購的時候才發(fā)現(xiàn)，原來商店并不是所有的元器件都有，有很多時候我們只能選擇參數(shù)相差不大或是稍微調(diào)整電路，才能使我們的硬件符合要求。再次，在打印pc圖、打孔以及焊接元器件的時候，才真正的發(fā)現(xiàn)自己的動手能力是多么的缺乏，也明顯感覺到自己與在基地學習的同學之間的差距。也許，真的如學長所說的一樣，當我們同時踏入南岳學院的時候，大家都是站在同一起跑線上，而四年過后，我們卻是站在不同的跑道上，面對不一樣的未來。至于四年后的道路誰的比較平坦，就取決于這四年的光陰是怎么度過的了。最后，雖然整個硬件部分都完成了，但是我還是不能把整個電路每一部分和每一個元件在電路中所起到的作用有一個很清楚的了解，以致在寫課程設計報告中花了很多時間查找資料。通過這次的課程設計，使我更清楚的了解了理論與實際相結合的重要性，在以后的學習和生活中，我會