1、集成直流穩(wěn)壓電源設計說明書 學 生 姓 名： XX 學 號： XXXXX 專 業(yè) 班 級： XXXX XX 報告提交日期： XXXXX 湖 南 理 工 學 院 物 電 學 院引 言 電源是各種電子設備比不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關系到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分為線性電源和開關電源兩大類。隨著集成電路的飛速發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實現(xiàn)集成化，市場上已有大量生產(chǎn)的各種型號的單片集成穩(wěn)壓電路。它和分立的晶體管電路比較，具有很多突出的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在體積小、重量輕、耗電少、可靠性高、運行速度快，且調(diào)試方便、使用靈活，易于進行大批量自動化生產(chǎn)。因此，廣泛地用于各

2、種電子設備。目 錄一、設計任務及要求二、基本原理與分析三、集成穩(wěn)壓器1、集成穩(wěn)壓器的分類2、三端集成穩(wěn)壓器四、穩(wěn)壓電源的技術指標及對穩(wěn)壓電源的要求1、穩(wěn)壓電源的技術指標 2、穩(wěn)壓電源的要求五、電路設計1、設計思路2、直流穩(wěn)壓電源的組成3、單元電路的設計4、總電路圖六、總結(jié) 七、參考文獻一、設計任務及要求1. 設計任務設計一集成直流穩(wěn)壓電源，滿足：（1）當輸入電壓在220V交流時，輸出直流電壓為6V；（2）輸出紋波電壓小于5mv，穩(wěn)壓系數(shù)=0.01；（3）具有短路保護功能；（4）最大輸出電流為:Imax1.0A；2設計要求（1）電源變壓器只做選擇性設計；（2）合理選擇集成穩(wěn)壓器；（3）完成全電路

3、理論設計、繪制電路圖；（4）撰寫設計報告。（5）通過集成直流穩(wěn)壓電源的設計，要求學會選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源。二、基本原理與分析 集成穩(wěn)壓器是將穩(wěn)壓電路中的各種元器件（電阻、電容、二極管、三極管等）集成化，同時做在一個硅片上，或者將不同芯片組成一個整體而成為穩(wěn)壓集成電路或電源模塊。線性集成穩(wěn)壓器的基本構(gòu)成如圖1所示，它主要由基準電壓、比較放大器、取樣電路、調(diào)整電路、啟動電路和保護電路組成。圖1 線性集成穩(wěn)壓器的基本構(gòu)成當輸出電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出部分輸出電壓進行比較，通過比較放大器將誤差信號放大后，送到調(diào)整管基極，推動調(diào)整管調(diào)整其管壓降，達到穩(wěn)定輸出

4、電壓的目的。在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中，流過調(diào)整管的電流基本上等于輸出的負載電流，當負載電流交大時，要求調(diào)整管有足夠大的基極電流。為了減少推動調(diào)整管的控制電流，可采用復合調(diào)整管?；鶞孰妷旱姆€(wěn)定性將直接影響穩(wěn)壓電源輸出電壓的穩(wěn)定性和精度，因為基準電壓的漂移會被放大而成為輸出電壓的溫度漂移，所以一個良好的基準電壓電路不僅要求它所提供的不隨輸入電壓和輸出電流而變化，同時還要求它的溫度特性好。比較放大器的作用是把取樣電壓和基準電壓加以比較，并將誤差信號放大，送到調(diào)整管的基極，推動調(diào)整管工作。為了提高穩(wěn)壓電路性能，比較放大器應具有較高的增益和溫度特性。啟動電路的作用是在剛接通直流輸入電壓時，使調(diào)整管、放大電路和

5、基準電源等建立起各自的工作電流，而當穩(wěn)壓電路正常工作時，啟動電路被斷開，以免影響穩(wěn)壓電路的性能。由于集成穩(wěn)壓器的輸出功率較大，而使用情況又多變，對調(diào)整管一般都要求有較好的過流、過壓、過熱等保護，這樣可以大大提高集成穩(wěn)壓器的可靠性。三、集成穩(wěn)壓器1、集成穩(wěn)壓器的分類集成穩(wěn)壓器按出線端子多少和使用情況大致可以分為三端固定式、三端可調(diào)式、多端可調(diào)式及單片開關式等幾種。多端可調(diào)式是早期集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品，其輸出功率小，引出端多，使用不太方便，但精度高，價格便宜。三端固定式集成穩(wěn)壓器是將取樣電阻、補償電容、保護電路、大功率調(diào)整管等都集成在同一芯片上，使整個集成電路塊只有輸入、輸出和公共3個引出端，使用非常方

6、便，因此獲得了廣泛應用。它的缺點是輸出電壓固定，所以必須生產(chǎn)各種輸出電壓、電流規(guī)格的系列產(chǎn)品，代表產(chǎn)品是78XX和79XX。三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器只需外接兩只電阻，即可獲得各種輸出電壓。代表產(chǎn)品有LM317/LM337等。開關式集成電源是最近幾年發(fā)展的一種穩(wěn)壓電源，其效率特別高。它的工作原理與上面3中穩(wěn)壓器不同，是由直流變交流（高頻）再變直流的變換器。通常有脈沖寬度調(diào)制和脈沖頻率調(diào)試兩種，輸出電壓是可調(diào)的。2、三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器的封裝形式和引腳功能如圖2所示。圖2 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的封裝形式和引腳功能三端固定輸出集成穩(wěn)壓器是一種串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，它將全部電路集成在單片硅片上，整個

7、集成穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和公共3個引出端，使用非常方便。典型產(chǎn)品有78XX正電壓輸出系列和79XX負電壓輸出系列。78XX和79XX系列中的型號XX表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值，以V為單位。每類穩(wěn)壓器電路輸出電壓有5V,6V,7V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V等。能滿足大多數(shù)電子設備所需要的電源電壓。中間的字母通常表示電流的等級，輸出電流一般分為3個等級：100mA(78LXX/79LXX)，500mA(78MXX/79MXX)，1.5A(78XX/79XX)。后綴英文字母表示輸出電壓容差與封裝形式等。內(nèi)部電路由恒流源、基準電壓源、取樣電阻、比較放大、調(diào)整管、保護電路

8、、溫度補償電路等組成。輸出電壓值取決于內(nèi)部取樣電阻的數(shù)值。最大輸出電壓為40V。三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器，因內(nèi)部有過熱過流保護電路，因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。又因為這種穩(wěn)壓器具有體積小、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，所以得到廣泛應用。四、穩(wěn)壓電源的技術指標及對穩(wěn)壓電源的要求 1、穩(wěn)壓電源的技術指標穩(wěn)壓電源的技術指標可以分為兩大類：一類是特性指標，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標，反映一個穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。 2、穩(wěn)壓電源的要求1）穩(wěn)定性好當輸入電壓Usr （整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動時，輸出電壓Usc 的變化應

9、該很小，本設計中要求穩(wěn)壓系數(shù)=0.01。 2）輸出電阻小 負載變化時（從空載到滿載），輸出電壓Usc ，應基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。3）電壓溫度系數(shù)小 當環(huán)境溫度變化時，會引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應在環(huán)境溫度變化時，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來表示.4）輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S 。在本設計中要求輸出紋波電壓小于5mv。五、電路設計1、設計思路在本次課程設計中，集成穩(wěn)壓

10、器選用7806。由于輸入電壓u1發(fā)生波動、負載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓UI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓UI穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素（電網(wǎng)電壓、負載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設計的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負電壓輸出兩種類型。本課程設計中采用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器78XX正電壓輸出系列。 2、直流穩(wěn)壓電源

11、的組成直流穩(wěn)壓電源主要由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。如圖3所示：1）電源變壓器：將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次級電壓u2較小。2）整流電路：將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u3，它包含直流成份和許多諧波分量。3）濾波電路：濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓u4。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負載電流的變化而變化。4）穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標。圖3 直流穩(wěn)壓電源3、單元電路的設計串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電

12、路和穩(wěn)壓電路所組成，各部分電路的形式與作用如下。1）電源變壓器電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率副邊功率效率0.60.70.80.85 因此，當算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。設計要求的電源變壓器為雙1525。原邊輸入功率為。副邊輸出功率為因為所選電源變壓器為雙1525，由表中數(shù)據(jù)可知，則，所選25W符合要求。電源變壓器的實際效率為2）橋式整流電路橋式整流屬于全波整流，它是用四個二極管接成電橋形式，使在電壓V2

13、的正負半周均有電流流過負載，在負載形成單方向的全波脈動電壓。圖4 橋式整流電路主要參數(shù)：3）濾波電路整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等。本設計中采用電容濾波電路，如圖5所示。 圖5 電容濾波電路RL為整流濾波電路的負載電阻，為電容提供放電回路，RC放電時間常數(shù)應該滿足RC.式中T=20ms。 4、總電路圖 本設計中的電路圖如圖6所示。圖6 總電路圖 其中，電路中外接二極管VD起輸入短路保護作用。若輸入端短路，則C0通過二極管放電，以保護集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部調(diào)整管。本設計中，

14、若選用7806正電壓輸出穩(wěn)壓器，因為輸出電壓為6V，最大輸出電流為1A，所以RL的阻值為：RL=U0/Imax=6/1=6。 為使輸出紋波電壓小于5mv，在輸入端加接電容C1，電容量為0.33uF；并且為能改善負載的瞬態(tài)響應，防止自激振蕩和減少高頻噪聲，則在輸出端加接電容C0，取值為0.1uF。六、總結(jié) “紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，通過此次課程設計實踐，使我能夠把從書本上學到的理論知識付諸于實踐設計之中，既讓自己所學到得理論知識得以鞏固，又使自己的實踐設計能力得以加強，使自己有一種成就感。以前我總覺得，一些課程學起來很枯燥，而且感覺離現(xiàn)實很遠，所以我在學習那些知識時往往心不在焉，敷衍了事。但是當我在做設計的過程中要用到那些知識時，我突然感到有些后悔，后悔自己沒有早些掌握，以致遇到一些問題時感到特別的茫然。不過，在一心渴望早些解決問題的