課程設(shè)計---多路輸出直流穩(wěn)壓電源

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　設(shè)計題目： 多路輸出直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　系 別： 通信與控制工程系 </p><p>　　專 業(yè)：

2、 電子信息工程 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　學(xué) 號:

3、 </p><p>　　起止日期: 年 月 日— 年 月 日 </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　教研室主任： </p><p><b>　　摘

4、 要</b></p><p>　　在電子電路中，電子系統(tǒng)都要求用穩(wěn)定的直流電源，日用電器通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電，而人們在日常生活中都使用220V交流電源，因此，需要將交流電變換成直流電。將交流電壓變換為直流電壓并使之穩(wěn)定的設(shè)備就是直流穩(wěn)壓電源，它主要由電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路四部分組成。　</p><p>　　本文介紹了一種采用7805，7905

5、，7812，7912系列穩(wěn)壓器實現(xiàn)功能，融入了整流橋式的整流作用以及電容的濾波作用，共同實現(xiàn)多路直流穩(wěn)壓電源的輸出。主要闡述如何使用以上集成芯片完成對生活中經(jīng)常要用到小功率穩(wěn)壓電源的設(shè)計，其中對包括參數(shù)的選取、實際情況對電路的影響的解釋，以及對今后設(shè)計同類電路的總結(jié)。在設(shè)計過程中主要運用Multisim進(jìn)行軟件仿真，展現(xiàn)了Multisim在硬件設(shè)計過程中的強大功能。其便捷性對我們今后的硬件設(shè)計提供了重大幫助!</p>&l

6、t;p>　　關(guān)鍵詞：單相橋式、穩(wěn)壓電源、Multisim、可變電壓，濾波</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設(shè)計目的及要求1</p><p><b>　　1.1設(shè)計目的1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計任務(wù)1</b&g

7、t;</p><p>　　2 設(shè)計原理及其方案比較2</p><p><b>　　2.1 方案一2</b></p><p><b>　　2.2 方案二2</b></p><p>　　2.3 方案比較與實施方案3</p><p>　　3 單元電路的設(shè)計4</

8、p><p>　　3.1 電源變壓器4</p><p>　　3.2 整流電路5</p><p>　　3.3 濾波電路的設(shè)計6</p><p>　　3.4 穩(wěn)壓電路的設(shè)計7</p><p>　　4 電路仿真與電路板制作8</p><p>　　4.1 模擬仿真8</p><

9、;p>　　4.2 電路板制作9</p><p>　　4.2.1 電路板制作9</p><p>　　4.2.2 電路實物圖10</p><p>　　4.2.3 硬件調(diào)試11</p><p>　　5 總結(jié)思考與致謝12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p&

10、gt;<p>　　附錄一 電路原理圖14</p><p>　　附錄二 PCB圖15</p><p>　　附錄三 元器件清單16</p><p>　　多路輸出直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　1 設(shè)計目的及要求</p><p><b>　　1.1 設(shè)計目的</b><

11、;/p><p>　　通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，安裝和調(diào)試，學(xué)會選擇變 壓器、整流二極管、濾波電路、集成穩(wěn)壓器及相關(guān)元器件設(shè)計直流穩(wěn)壓電源；</p><p>　　掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</b>

12、;</p><p>　　要求設(shè)計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V 50HZ交 流電源輸出±12V、±5V 直流電壓，電流在1A左右；</p><p>　　選定電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理；</p><p>　　安裝調(diào)試并書寫課程設(shè)計報告書</p><

13、;p>　　2 設(shè)計原理及方案比較</p><p><b>　　2.1 方案一</b></p><p>　　多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計需要電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路四個部分，基本框圖和各部分相對應(yīng)的波形圖如圖2-1所以： </p><p>　　圖2.1 基本框圖和各部分相對應(yīng)的波形圖</p><p

14、>　　電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　　降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　　脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　　濾波后

15、的直流電壓，再通過7805，7905，7812，7912穩(wěn)壓器實現(xiàn)功能，得到基本不受外界影響的±12V、±5V穩(wěn)定直流電壓。</p><p><b>　　2.2 方案二</b></p><p>　　多路輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計需要電源變壓器，整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓電路四個部分，基本框圖和各部分相對應(yīng)的波形圖如圖2-2所以： </p>

16、<p>　　圖2.2 基本框圖和各部分相對應(yīng)的波形圖</p><p>　　電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　　降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　　脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑

17、，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　　濾波后的直流電壓，再通過可調(diào)式穩(wěn)壓器實現(xiàn)功能，得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓。</p><p>　　2.3 方案比較與方案實施</p><p><b>　　2.3.1方案比較</b></p><p>　　方案一與方案二相比較主要是最后穩(wěn)壓電路

18、所用穩(wěn)壓器的不同；方案一用7805，7905，7812，7912四個穩(wěn)壓器，得到四個輸出端分別輸出±12V、±5V穩(wěn)定直流電壓；方案二是得到可調(diào)的直流穩(wěn)壓電壓。依據(jù)設(shè)計要求綜合考慮之后決方案一較為貼近設(shè)計要求。</p><p><b>　　2,3.2方案實施</b></p><p>　　本次設(shè)計首先，根據(jù)根據(jù)以上的方案一設(shè)計思路估計初步的參數(shù)值，然

19、后畫出草圖；其次，在Multisim軟件中進(jìn)行仿真，在仿真過程中不斷地調(diào)節(jié)參數(shù)已達(dá)到最理想的效果，并根據(jù)出現(xiàn)的最好結(jié)果最終確定參數(shù)值；畫PCB圖，在實驗室進(jìn)行硬件仿真，調(diào)試出結(jié)果后，就開始電路板制作</p><p>　　3 單元電路的設(shè)計</p><p><b>　　3.1 電源變壓器</b></p><p>　　圖3.1 電源變壓器部分仿

20、真圖</p><p>　　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。</p><p><b>　　2、選擇電源變壓器</b></p><p>　　因為我們現(xiàn)在選擇的三端穩(wěn)壓器7812,7912,7805,7905的要求的輸入電壓與輸出電壓差至少要有4V的

21、區(qū)別，我們現(xiàn)在選最大的輸出的電壓為12V，則三端穩(wěn)壓器輸入端得電壓至少得為V2=12+4=16V，我們現(xiàn)在手頭上有一220V-12V的變壓器，理論上該變壓器經(jīng)整流濾波后的電壓為：V=1.414U=1.414*12=16.968>16。</p><p><b>　　3.2 整流電路</b></p><p>　　1、整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流

22、電變換成脈動的直流電.</p><p>　　2、在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)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)。</p><p>　　3、選擇整流電路中的二極管</p><p>　　變壓器的副邊電壓U2=12V</p>&l

23、t;p>　　橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為： </p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：</p><p>　　查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V，但學(xué)校提供的只有IN4007，它與IN4001只存在反向擊穿電壓不同，為1000V,故同樣滿足。</p><p>　　最大整流電流I

24、F=1A>0.4A</p><p>　　3.3 濾波電路 </p><p>　　圖3.4 濾波電路部分仿真圖</p><p>　　1、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。</p><p>　　2、 在設(shè)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

25、器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流： （I 2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。</p><p>　　3、濾波電路中濾波電容的選擇</p><p>　　濾波電容的選擇應(yīng)根據(jù)其所在回路的時間常數(shù)及其所能承受的耐壓值來確定，電容的

26、值應(yīng)滿足：C>>(T*I)/(2U),一般選擇電容的值為C=(3-5)(T*I)/(2U).其中T為輸入正弦信號的周期，我們現(xiàn)在用的市電頻率都為50Hz,故有其周期為T=1/f=0.02s,I為三端穩(wěn)壓器的最大輸入電流，U為三端穩(wěn)壓器的最小輸入電壓（14.5V），帶入各項計算的：C=2758uF,經(jīng)過調(diào)試與仿真，我們最終確定用2200uF電容。</p><p>　　注意：因為大容量電解電容有一定的繞制

27、電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。</p><p><b>　　3.4 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　主要由78系列（輸出正電壓）和79系列（輸出負(fù)電壓）兩位數(shù)字通常表示電壓大小，根據(jù)設(shè)計要求選擇：7805，7905，7812，7912四個穩(wěn)壓器，構(gòu)成四個輸出端；<

28、;/p><p>　　穩(wěn)壓電源測試電路如圖3.5：</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　4 電路仿真與電路板制作 </p><p><b>　　4.1電路仿真圖</b></p><p>　　1、電路變壓器部分仿真圖及電壓輸出波形圖4.1</p&

29、gt;<p>　　圖4.1 電路變壓器部分仿真圖及電壓輸出波形圖</p><p>　　2、變壓器及單相橋式整流電路部分仿真圖及電壓輸出波形圖4.2</p><p>　　圖4.2 變壓器及單相橋式整流電路部分仿真圖及電壓輸出波形</p><p>　　整理電路仿真圖及輸出電壓值圖4.3</p><p>　　圖4.3 整理電

30、路仿真圖及輸出電壓值圖</p><p>　　4.2 電路板制作</p><p>　　4.2.1 電路板制作</p><p>　　在畫出正確可行的電路原理圖并在Multisim軟件仿真成功之后，開始PCB電路板制作。覆銅基板上彎彎繞繞的銅線，就是用來實現(xiàn)電信號的傳遞的，因此，我們只要把銅箔蝕掉不用的部分，留下銅線部分就可以了。 如何實現(xiàn)這一步，首先，我們需要了解一

31、個概念，那就是"線路底片"或者稱之為"線路菲林"，我們將板卡的線路設(shè)計用光刻機印成膠片，然后把一種主要成分對特定光譜敏感而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的感光干膜覆蓋在基板上，干膜分兩種，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光譜的光照射下會硬化，從水溶性物質(zhì)變成水不溶性而光分解型則正好相反。 這里我們就用光聚合型感光干膜先蓋在基板上，上面再蓋一層線路膠片讓其曝光，曝光的地方呈黑色不透光，反之則是透明的（線路部分）

32、。光線通過膠片照射到感光干膜上--結(jié)果怎么樣了？凡是膠片上透明通光的地方干膜顏色變深開始硬化，緊緊包裹住基板表面的銅箔，就像把線路圖印在基板上一樣，接下來我們經(jīng)過顯影步驟(使用碳酸鈉溶液洗去未硬化干膜)，讓不需要干膜保護(hù)的銅箔露出來，這稱作脫膜（Stripping）工序。接下來我們再使用蝕銅液(腐蝕銅的化學(xué)藥品)對基板進(jìn)行蝕刻，沒有干膜保護(hù)的銅全軍覆沒，硬化干膜</p><p>　　銅線電路支撐之后便是安裝元器件

33、，最后是焊接。</p><p>　　4.2.2 多路輸出直流穩(wěn)壓器實物圖4.4</p><p><b>　　圖4.4</b></p><p><b>　　4.2.3硬件調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)以上原理，焊接好電路以后，用萬用表測得輸出電壓分別為-4.9V、5.01V，-11.9V、+

34、11.9V基本符合設(shè)計要求 。說明了硬件電路的正確性。從而說明此次模擬電路課程設(shè)計基本成功。也說明在實際情況中會出現(xiàn)與軟仿真不完全符合的結(jié)果，這就要求我們在實際的焊接過程中適當(dāng)?shù)母脑谲浖抡鏁r所選擇元件參數(shù)以達(dá)到更加理想的結(jié)果，當(dāng)然誤差是不能避免的，一定的誤差也是工程所允許的</p><p>　　課程設(shè)計體會心得與致謝</p><p>　　本次課程設(shè)計至此已經(jīng)接近尾聲，雖然時間不是很充裕

35、，但在電子技術(shù)課程設(shè)計過程中收獲頗豐。由于電路的設(shè)計的要求明確，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識確立了實驗總體設(shè)計方案，然后逐步細(xì)化進(jìn)行各模塊的設(shè)計；其次，就要根據(jù)設(shè)計的草圖進(jìn)行仿真，在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)一些問題，在仿真中逐步完善自己的電路圖。</p><p>　　然而，此次課程設(shè)計讓我們感受最深的是在焊接電路板時遇到的問題由于對實際元件了解不是很好在焊接時出現(xiàn)了短路，導(dǎo)致了鎮(zhèn)流器奧被燒毀。檢查電路時按照原理

36、圖檢查去怎么也發(fā)現(xiàn)不了癥結(jié)所在。在經(jīng)過了耐心和長時間的排錯后終于發(fā)現(xiàn)錯誤所在。期間花費了我們大量的時間和精力，多次都欲放棄最終在確認(rèn)不是原理問題后才不將重點轉(zhuǎn)移到芯片上，不過令人慶幸的是最終還是找到了錯誤，所以這兩周下來，我們對電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過此次課程設(shè)計，我們對設(shè)計所用到的軟件有了更加深刻地了解，體會到軟件在硬件設(shè)計中的重要作用，其便捷性更是深有體會。這對我們以后的工作和學(xué)習(xí)的幫助都很有用處。</p&

37、gt;<p>　　感謝學(xué)校給我們這次機會，鍛煉了我們的動手能力。通過這次課設(shè)讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在模電上有很多的知識漏洞，以后應(yīng)該多鉆研。與此同時深刻體會到對元件結(jié)構(gòu)精確了解的重要性。最后，衷心的感謝指導(dǎo)老師在設(shè)計過程中的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1

38、]康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）第五版[M]．北京：高等教育出版社，2006.1．</p><p>　　[2]吳友宇．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009.5． </p><p>　　[3]（日）尾崎弘．電子電路模擬部分[M]．北京：科學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[4]（日）藤并信生．電子實用手冊[J]．北京：科學(xué)出版社,2001．

39、</p><p>　　[5]莊俊華．Multisim9入門及運用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007.7．</p><p>　　附錄一：電路仿真圖與原理圖</p><p><b>　　附錄二：PCB圖</b></p><p><b>　　附錄三:</b></p><p>&