多路输出直流稳压电源 - 图文

本科生课程设计（论文）

第1章 绪论

1.1 多路输出直流稳压电源的发展概况

随着电子技术的快速发展，电子产品的功能日益强大，与人们日常生活的联系日益紧密。任何的电子系统中，直流稳压电源都是必不可少的一部分。它的质量直接关系到仪器的质量，因此掌握稳压电源的设计与制作，对以后的实际工作是很有意义的。目前,国外直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展. Matthew 等人提出了采用多路输出电压,进行输出检测的微机数控电源.本文在文献〔2〕的基础上,以单片机为核心,构成可同时控制3路正负输出,具有定点显示和巡回显示等功能的数控直流稳压电源.它有效地克服了传统电源的不足,与国外同类电源相比,具有更高的性价比。目前多种电子产品的发展都趋于向小型化，精密化的趋势快速发展，因此对于一个经济、耐用、小巧的直流电源的需求迫在眉睫。

1.2本文研究内容

本文研究内容为选择变压器、整流二极管（或整流桥）、滤波电容及集成稳压器等器件设计一款符合多路输出要求的直流稳压电源。掌握单相整流电路组成及工作原理，掌握单相整流电路输出电压、输出电流的计算并能够选择整流元件，掌握集成稳压电源的主要性能参数及测试方法，熟悉从理论设计到制作成品的全过程。 技术要求：

1、输出直流电压Vo??5V，?12V，?15V。 2、最大输出电流ILM?500mA。 3、具有过流保护功能。

4、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。

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第2章 多路输出直流稳压电源设计方案

2.1 稳压电源设计方案论证

由设计要求知，要输出±5V，±12V，+3~+18V。

方案一：采用LM317及LM337分别组成独立的可调电压源。

LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不过它只能允许可调的正电压，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(Rw)组成电压输出调节电路，输出电压为：24V。LM337输出为负的可调电压，采用两个独立的变压器分别和LM317及LM337组装，操作比较简单。

方案二：采用LM78XX、79XX系列稳压电源。

同方案一中，可以输出±15V的正相电压且稳压器内部含有过流，过热保护电路，而LM7805和LM7905可以分别输出稳定的+5V和-5V、LM7812和LM7912可以分别输出+12和-12V，LM7815和LM7915可分别输出+15V和-15V相较方案一而言，此电路在制作上难度有所下降而且原理结构简单，此电源就选用了LM78XX、79XX系列稳压电源。

2.2总体设计方案框图及分析

如图2.1所示,电源变压器是将交流电网220V变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此直流电压还含有较大的纹波必须通过滤波加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随着电网波动、负载温度的变化而变化。因而在整流滤波之后还需要接稳压电路，稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定

图2.1 总体设计方案

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第3章 多路输出直流电源电路设计

3.1直流电源具体电路设计 3.1.1 直流稳压电源变压器电路设计

电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。但是变压器有一定的功耗所以它的输出功率要小于输入功率即：?=P2/P1。P2是变压器的副边的功率，P1是变压器原边的功率。因为至此时输出多端所以选择中间抽头的多路输出变压器。输出12V、和24V对应于78、79系列和LM317系列。

如图3.1所示，为电源变压器他的作用是将交流电网220V电压转换为要求的交流电压

图3.1 变压器 图 3.2 电源输入波形

（V），输出电压波形如图3.2所示。

3.1.2 整流电路设计

整流二极管具有单向导电作用，只有当它处于正向偏置，即阳极电位高于阴极电位时二极管D才能到导通。图3.3是一个简单的滤波电路。

在wt?0~?期间，即电压U2的正半轴，变压器次级电压的极性为上正下负，二极管因承受正向电压而导通，若忽略二极管的正向导通压降，这时负载电阻Rl上没有电压。

选择整流二极管主要是根据流过二极管的电流Il和截止时最高所能承受的反向电压uRM显然在单相半波整流电路中，二极管截止时所承受的最高反向电压就是整流变压器副边交流电压u2的幅值，即

uRM?2u2

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根据二极管的最高反向电压uRM和平均电流ID可以选择合适的整流二极管。图3.4所示为整流二极管输出波形。单相整流电路结构简单，但是只有电源的半波被整流出，存在输出电压低、脉动程度大、变压器利用率低的缺点，一般只适用于负载电流小的场合。

图3.3整流电路 图3.4整流波形

3.1.3滤波电路设计

整流电路输出的电压是方向不变、大小变化的脉动电压、其中含有直流分量和交流

分量。对于许多要求脉动电压平滑度较高的电子仪器、自动控制装置等，则不能满足要求。为此在整流电路之后需要加接滤波电路。在小功率电子线路中应用最广泛的是电容滤波。利用电容器两端电压不能突变的特点，将电容器与负载并联，可达到平滑输出电压的目的。设变压器副边电压为

v2?2v2sinwt

接入电容C后，电容的初始端电压为零，在wt为0~?2期间，副边电压u2由0开始上升，二极管D1、D3导通电源经D1、D3向负载Rl供电，同时对电容C充电，如果忽略变

c压器副边绕组和二极管的正向电压降，考虑到充放电回路时间常数?=R，电压uc与电l压器副边电压u2一致。

图 3.5 滤波电路 图3.6 滤波波形

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