*學院電 子 信 息 工 程 系畢 業(yè) 設 計 說 明 書題 目 直流穩(wěn)壓電源的設計 姓 名 學 號 專 業(yè) 應用電子技術 指導教師 20年 5 月 1 日摘 要直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將 220V 交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在 6-13V 可調(diào)。關鍵字：直流、穩(wěn)壓、變壓AbstractThe direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in municipal.Commutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key Words: LM317、 steady press、 change to press 目 錄引言.3第一章 總體方案的設計.41.1.方案一.41.1.方案二.51.3.方案的選擇.6第二章 單元模塊的設計.62.1.主要電源部分的設計.62.2.輔助電源部分的設計.72.3.保護電路部分的設計.92.4.繼電器驅動部分的設計.102.5.輸出電壓比較部分的設計.112.6.編碼和譯碼部分的設計.12第三章 電路參數(shù)的計算.123.1.輔助電源參數(shù)計算.123.2.主要電源參數(shù)計算.133.3.元器件的選擇.13第四章 系統(tǒng)的連接及其功能.134.1.特殊器件的介紹.134.1.1.LM317 器件介紹.134.1.2.ULN2803 器件介紹.144.1.3.CD4208 編碼器 .4LS48 優(yōu)先編碼器.16 4.2.各單元模塊的連接.184.3.系統(tǒng)功能.184.4.元器件清單及其系統(tǒng)原理圖.204.5.實物展示.21第五章 結束語.21第六章 致謝.22參考文獻.223引言隨著全球信息化的飛速發(fā)展，可以說，有電器的地方就有電源。所有的電子設備都離不開可靠的電源為其供電?，F(xiàn)代電子設備中的電路使用了大量的半導體器件，這些半導體需要幾伏到幾十伏的直流供電，以便得到正常工作所必需的能源。這些直流電源有的屬于化學電源，如采用干電池和蓄電池，但這些不能持久性的供電。大多數(shù)電子設備的直流供電方法都是將交流電源經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等變換為所需的直流電壓。完成這種變換任務的電源成為直流穩(wěn)壓電源。現(xiàn)代電子設備中使用的直流穩(wěn)壓電源有兩大類：線性穩(wěn)壓電源和開關性穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源。它的穩(wěn)壓性能好，輸出紋波很小，缺點是需要使用體積和重量都比較大的工頻變壓器，而且穩(wěn)定效率較低。開關型穩(wěn)壓電源效率高，體積小，重量輕，缺點是輸出的紋波及產(chǎn)生的電磁干擾比較大。開關電源和線性電源的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。通常，當輸出功率較小時，線性電源的成本較低。但是，當線性電源成本在某一輸出功率點上時，反而高于開關電源，這一點稱為成本反轉點。4第一章 總體方案的設計直流穩(wěn)壓電源的設計方案有許多種，不過我只著重研究了自己比較感興趣的兩種，分別如下：1.1 方案一：該方案是通過變壓器變壓，再經(jīng)過整流電路、濾波電路進而將交流電變?yōu)橹绷麟?，在通過穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓得到較穩(wěn)定的電壓，由于穩(wěn)壓器當輸入電壓固定時只能在它的電壓差范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓， 、所以要在調(diào)出電壓差的范圍時自動調(diào)檔，這是通過兩個比較器將輸出電壓和基準電壓進行比較，再通過計數(shù)器的計數(shù)功能控制繼電器控制器的輸入情況來判斷輸出電壓的大小在哪個范圍，然后進行自動調(diào)檔。最后將穩(wěn)壓器的輸出電壓流經(jīng)保護電路，最后輸出。如圖1.1。變壓器 整流 濾波穩(wěn)壓保護電路兩個比較器交流電220V/50HZ計數(shù)器繼電器控制器圖 1.1 方案一的流程圖51.2 方案二：該方案也是通過變壓器變壓，再經(jīng)過整流電路、濾波電路進而將交流電變?yōu)橹绷麟?，在通過穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓的電壓，主要是自動換檔這一單元有所改變，該方案的這一單元的原理是：將穩(wěn)壓器輸?shù)玫捷^穩(wěn)定出的電壓通過六個比較器和基準電壓進行比較，將得出的結果通過編碼器、譯碼器得出有效的二進制碼，接著通過繼電器控制器控制繼電器自動調(diào)節(jié)檔位。最后將穩(wěn)壓器的輸出電壓流經(jīng)保護電路輸出，如圖 1.2。交流電220V/50HZ變壓器 整流 濾波繼電器控制器 穩(wěn)壓保護電路六個比較器編碼器譯碼器圖 1.2 方案二的流程61.3 方案的選擇：方案一的優(yōu)點在于所用的器件較少,但由于用計數(shù)器給繼電器控制器有一個缺就往下調(diào),要是不置數(shù)的話,往下就不能計數(shù),但如果置數(shù)的話,在方案上有點困難;點:當電源一開始方案二雖然元器件多點但它能完整的完成自動調(diào)檔功能,并且思路簡單明了,容易讓人理解并不會出什么錯誤,元器件又好解決.所以我選用第二種方案。第二章 單元模塊的設計本方案的單元模塊有 6 個，分別如下：主要電源部分的設計、輔助電源部分的設計、保護電路部分的設計、繼電器驅動部分的設計、輸出電壓比較部分的設計、編碼和譯碼部分的設計。2.1 主要電源部分的設計該部分通過三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器實行對電壓的調(diào)節(jié)，當調(diào)節(jié)電位器 R2 時，電壓就會隨著電阻的阻值變化而變化。C13300uF C2104IN3ADJ1OUT 2IC1LM317R25kC510uFR1240C422uFC30.112J1D11N4007 D21N4007D31N4007 D41N4007F1FUSEVoVi圖 2.1 主要電源的電路圖72.2 輔助電源部分的設計該部分的功能是提供主要電源部分所使用的芯片的驅動電壓和用來作為基準電壓。12J23D21N4007 D41N4007D31N4007D51N4007C11in12out 3IC37805C13 C15R11FUSEVi Vo圖 2.2 輔助電源+5V該電源提供穩(wěn)定的直流電源+5V，它的主要功能是提供給比較器、譯碼器和編碼器的驅動電壓+5V。如圖 2.2。12J23D21N4007 D41N4007D31N4007 D51N4007C11 C13 C15R11FUSE in12out 3IC?7812Vi Vo圖 2.3 輔助電源+12V該電源提供穩(wěn)定的直流電源+12V，它的主要功能是提供給 2803 驅動電壓+12V 和提供比較器的基準電壓。如圖 2.3。該電源主要通過整流、濾波和穩(wěn)壓三部分構成，起部分功能如下：橋式整流電路：8在 U2 的正半周，a 點的電位高于 b 點的電位，D1、D3 導通，D2、D4 截止，電流自 a 端經(jīng) D1，RL 和 D3 回到電源的 b 端；在 U2 的負半周，b 點的電位高于a 點的電位，D2、D3 導通，D1、D3 截止，電流自 b 端經(jīng) D2、RL 和 D4 回到電源的 a 端。與半波整流電路相比，在 U2、RL 相同條件下，輸出的只電流、電壓都提高一倍；電流脈動程度減?。蛔儔浩髟谡?、負半周都有對稱的電流流過，既得到充分利用，又不存在單磁化的問題，但需要 4 個整流二極管，線路稍復雜。與全波整流相比，雖然多用了 2 個整流二極管，但反向耐壓低了一倍，變壓器次級少了一圈，綜合成本低于全波整流電路。電容濾波電路電容濾波電路的特點：（1）電流的有效值和平均值的關系與波形有關，在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大。在純電阻負載時，變壓器副邊的有效值 I2=1.11IL，而有電容濾波時 I2=（1.52）IL。（2）負載平均電壓 VL 升高，紋波（交流成分）減小，且 RLC 越大，電容放電速率越慢，則負載電壓中的紋波成分越小，負載平均電壓越高。為了得到平滑的負載電壓，一般取 RL*C（3-5）T/2（式中 T 為電源交流電壓的周期） 。（3）負載直流電壓隨負載電流增加而減小。VL 隨 IL 的變化關系稱為輸出特性或外特性，如圖所示。電容濾波電路簡單，負載直流電壓 VL 較高，紋波也較小，它的缺點是輸出特性較差，適用于負載電壓較