年易學老難成，一寸光陰不可輕-百度文庫電子與信息工程系學年論文(設計)開題報告姓名專 業(yè)班級指導老師題目交流220V轉5V直流電源設計1.本課題的基本內容直流電源屬于模擬電子技術，其應用范圍非常廣泛。其主要是為各種電子產(chǎn)品提供穩(wěn)定的直流電壓，使電子產(chǎn)品能夠正常工作。一般的直流電源具有四個基本部分，即變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓。每一部分根據(jù)實際情況可以有不同的電路結構，但是工作原理基本一致。2?本課題的重點和難點使電壓在負載變化時保持穩(wěn)定在輸出電流過大時，使用特定的電路進行過載保護使用集成穩(wěn)壓器時，防止電路中的電容放電時的咼壓把集成穩(wěn)壓器燒壞3.主要參考文獻楊素行，清華大學電子學教研組?模擬電子技術基礎簡明教程?北京：高等教育出版社，2006.396?399.趙淑范，董鵬中?電子技術試驗與課程設計?北京：清華大學出版社，2010.232?235?張永瑞，王松林，李小平?電路分析?北京：高等教育出版社，2004?148?孫余凱，吳鳴山，項綺明等?巧學巧用模擬集成電路實用技術?北京：電子工業(yè)出版社，2009?指導教師意見指導教師：年 月日交流220V轉5V直流電源設計XX（安康學院電子與信息工程系電子信息工程09級，陜西安康725000）指導教師：XXX【摘要】運用模擬電子技術的基本理論和分析方法，設計了兩種220V交流轉5V直流電源的方案。第一種方案的穩(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路；第二種方案的穩(wěn)壓部分為集成穩(wěn)壓器。兩種方案都在Multisim10平臺上進行了仿真。仿真結果表明兩種方案都可以輸出比較穩(wěn)定的5V直流電壓，且具有一定的負載能力?！娟P鍵詞】直流電源、模擬電子技術、集成穩(wěn)壓器、交直流轉換AC220VTransform5VDCPowerDesignAuthor:YongHao(Grade09,Class2,MajorElectronicandinformationengineering‘DepartmentofElectronic&Information

Engineering,AnkangUniversity,Ankang725000,Shaanxi)Tutor:LvFang-xingAbstract:Accordingtothebasictheoryandanalyticmethodofanalogelectronictechnology,twoprojectsthattransformed220Valternatingcurrentto5Vdirectcurrentisdeviced.Thevoltagestabilitypartofthefirstprojectisseriesvoltageregulator.ThevoltagestabilitypartofthesecondprojectisICvoltageregulator.BothprojectsaresimulatedinMultisim10platform.Theresultofthesimulationsuggestedthatbothprojectsareabletooutputstable5Vdirectcurrentandhaveacertainloadcapacity.Keywords：DCPower,AnalogElectronicTechnology,ICvoltageregulator,AC/DCConversion1引言電子產(chǎn)品的快速發(fā)展給我們的生活帶來了很多的便捷，但是大多數(shù)電子產(chǎn)品都無法直接利用220V的市電作為能源。電子產(chǎn)品的能源一般來自兩個方面：一，使用可以輸出直流電壓的電池。由于普通干電池的使用周期很短，出于對經(jīng)濟的考慮，大多數(shù)人選擇鋰離子或鎳氫充電電池。而充電電池都需要充電器。二，使用電源適配器。使用適配器將220V交流轉化為合適的直流。因此，對于一個電子產(chǎn)品來說，不管使用哪種能源，一個匹配的電源適配器（直流電源）是必不可少的。目前，電源適配器正朝著體積小，損耗低，無線化，輸出電壓穩(wěn)定，負載能力強等方向發(fā)展。TI新進推出的bq51013（集成無線電源接收器）的規(guī)格為1.9mm*3mm[i]?？梢姡诓痪玫膶?，我們手中的電子產(chǎn)品就可以無線充電了。本文提出了兩種電源適配器方案，輸出均為5V直流，有一定的負載能力。第一種方案為分立元件組成，第二種方案為集成穩(wěn)壓器搭配少量元件組成。每一種方案都寫出了具體的設計步驟，所有關鍵的器件也給出了選擇方法和計算公式。最后在MultisimlO平臺上進行了仿真測試，結果均達到目標要求。2系統(tǒng)原理圖2.1系統(tǒng)原理圖首先是對220V的高壓進行變壓，變壓器的具體的匝比要根據(jù)下級的電路來確定。變壓之后的電流仍然為交流，在通過整流電路后，變?yōu)槊}沖直流。濾波電路可以消除脈沖，但是輸出的直流電壓仍不穩(wěn)定。最后，通過穩(wěn)壓電路，使得電壓的穩(wěn)定性大大提高，整個過程如圖2.1。兩個方案的主要區(qū)別在穩(wěn)壓電路，其他部分的電路結構基本相同⑵。3方案論述3.1方案一論述3.1.1穩(wěn)壓電路

圖3.1穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路主要是對整流濾波之后的電流作進一步處理，使其電壓更穩(wěn)定，同時讓整個電路具有一定的負載能力，不會因為外部負載的變化而使輸出電壓發(fā)生變化。如圖3.1，Q1和Q2構成NPN復合管，可以極大的提高電流放大倍數(shù)，減小輸入電阻。LED2兼作電源指示和穩(wěn)壓管作用。LED1和R3組成簡單過載及短路保護電路。R5和R4進行分壓，然后將R4上的電壓通過Q3反饋到Q1Q2組成的放大電路。最后C3可以使電壓的穩(wěn)定性進一步提高。確定輸入電壓此部分電路的輸入電壓即為整流濾波電路的輸出電壓，為(3.1)V€V，€V +V€5+5€10V(3.1)ioomax CE1其中，V就是103與104之間的電壓。V 為最大輸出電壓5V。V為三極管Q1的集電極與i omax CE1發(fā)射極之間的電壓。一般要選擇Vce1在3?8V的三極管，以保證其工乍在放大區(qū)。我選擇為5V左右的三極管。確定三極管估算出三極管的I，估算出三極管的I，V，PCmax值’再根據(jù)三極管的極限參數(shù)ICM'BR)CEO'Pm來選CmaxCEmax擇三極管。(3.2)I沁120mA(3.2)CmaxVCEmax€VCEmax€V?V €10?5€5Vi Omax3.3)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"P€IV€0.8319W (3.4)Cmax CmaxCEmax查三極管手冊，只要ICM,V(BR)CEO,P大于上述計算值，就可以作為Q1。同時，為滿足上CM (BR)CEO CM一個對輸入電壓的條件，我選擇的是2N5551。Q2和Q3由于電流電壓都不太大，功耗也小，因此不需要計算其值，一般可選用小功率管，我選擇的是2N2222A。確定基準電壓V€nV?V (3.5)Z o BE3由于怡比較小，只需要V€V€nVZo3.6)其中，n其中，n為取樣電路的取樣比。替穩(wěn)壓管提供基準電壓。（4）限流電阻的計算LED的工作電壓為1.66V,且正向曲線特性較陡，因此它可以代限流電路如圖3.2。由限流電路如圖3.2。由限流電路(3.7)=沖=1.0425K?(3.8)…V-V=沖=1.0425K?(3.8)R2=ozI-1D E3其中，-為LED2工乍電流，可在2?10mA之間選取，我選擇了9皿。Ie3為Q3的發(fā)射極電流，可在0.5?2mA之間選取，我選擇的是1mA。（5）取樣電路參數(shù)計算

首先，確定取樣電路的工作電流I］，該電流即是流過R5和R4的電流（由于Q3的基極電流很小,可以忽略不計）。若11取得過大，則取樣電路的功耗也大；若11取得過小，則取樣比n會因Q3的基極電流的變化而不穩(wěn)定，同時也會造成V不穩(wěn)定［3］。o實際應用中，一般取11€(0.05~0.1)I，我選擇的是oI€實際應用中，一般取11€(0.05~0.1)I，我選擇的是oI€0.0851€120x0.085=10.2mA1 o(3.9)然后計算取樣電阻,V,V€T BE31 R4(3.10)3.1.2變壓整流濾波電路R4€也乩€1.66+ €220OI 10.5(3.11)3.12)□——□——TSIO5T2POWER25TO10□——□——TSIO5T2POWER25TO101N4001GPIO3_C1-r470uFIO4104圖3.4變壓整流濾波電路（1）確定變壓器匝數(shù)之前已經(jīng)確定IO3與IO4之間的電壓V為10V,再考慮到通過整流濾波后，電壓有效值會增大,i因此，變壓器二次側的電壓為⑷(3.13)V=匕=竺€9V(3.13)21.111.11變壓器的扎比為(3.14)（2） 確定整流二極管對整流二極管，只要求其最高反向工作電壓大于，保證在反向時不會被擊穿。我采用的是21N4001。（3） 確定濾波電容電容應滿足TC,5 （3.15）1R1其中，T=20ms（輸入交流電的周期）。我使用的是470卩F的電容，較大的電容可以取得更好的濾波效果。3.1.3整機電路的測試整機電路如圖3.5。使用Multisim中的交流源代替現(xiàn)實中的市電，設定其電壓有效值為220V,頻率為50Hz。輸出端接滑動變阻器，代替現(xiàn)實中的負載。改變滑動變阻器的阻值，通過觀察萬用表的直流電壓顯示數(shù)值，電壓變化不大，可見其具有一定的負載能力，如表3.1。表3.1負載測試負載阻值?100050010040輸出電壓V5.0315.0295.0215.006當負載阻值小于40€時，LED1會亮，從而起到了過載保護的作用。臥臥ED2圖3.5整機電路的測試3.2方案二論述3.2.1濾波穩(wěn)壓電路1N4001GPIO3U1LM317KIO5LINE VREGVOLTAGEIO5__C1-r2.2mFIO4C2330nFIO3U1LM317KIO5LINE VREGVOLTAGEIO5__C1-r2.2mFIO4C2330nF圖3.6濾波穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算V，l.25(1+R2/Rl)O（3.16）因為Vo,5V，所以R2，3Rl（3.17）IO6IO4僅僅從公式本身看，Rl、R2的電阻值可以隨意設定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式,R1和R2的阻值是不能隨意設定的。首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是V，1.25~37V,所以R2/R1的比值范圍只能是0?

電子與信息工程系學年論文（設計）成績評定表學生姓名專業(yè)班級學號指導老師職稱 工作單位題目：交流220V轉5V直流電源設計指導教師評語：直流電源屬于模擬