PAGEPAGE1基礎強化訓練任務書學生姓名：專業(yè)班級：指導教師:工作單位:信息工程學院題目:可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路印制板圖設計訓練目的主要目的就是對學生進行基礎課程、基本技能、基本動手能力的強化訓練，提高學生的基礎理論知識、基本動手能力，提高人才培養(yǎng)的基本素質(zhì)。訓練內(nèi)容和要求１、基礎課程和基本技能強化訓練（1）設計一個可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路；可將220V/50Hz交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓電源輸出:+12Ｖ／１Ａ,＋5V/1A,一組可調(diào)正電壓+3～＋12V／１A。(２）對所設計電路的基本原理進行分析;選擇電路方案,完成對確定方案電路的設計.計算電路元件參數(shù)與元件選擇。2、文獻檢索與利用、論文撰寫規(guī)范強化訓練要求學生掌握基本的文獻檢索方法,科學查找和利用文獻資料，同時要求學生獲得正確地撰寫論文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文獻參考資料的寫法、公式編排、圖表規(guī)范制作、中英文摘要的寫法等訓練。3、基本動手能力和知識應用能力強化訓練(１）學習PＲOＴEL軟件；（2）繪制電路的原理圖和ＰCB版圖，要求圖紙繪制清晰、布線合理、符合繪圖規(guī)范;4、查閱至少5篇參考文獻，按《武漢理工大學課程設計工作規(guī)范》要求撰寫基礎強化訓練報告書，全文用A４紙打印。初始條件計算機；MicｒｏsoftＯfficeWord軟件;PROTEL軟件時間安排１、20010年７月12日集中，作基礎強化訓練具體實施計劃與報告格式要求的說明；學生查閱相關(guān)資料，學習電路的工作原理。2、2010年７月12日，電路設計與分析.３、２010年７月13日至2０10年7月15日，相關(guān)電路原理圖和ＰCB版圖的繪制.4、20１0年7月１６日上交基礎強化訓練成果及報告，進行答辯。指導教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名:年月日目錄TOC＼o"1－3"\h\z\uHＹPEＲLINK1緒論?ＰＡGEREF_Toc266８9５674\ｈ５ＨＹＰＥRLINK\l"_Toc2668９56７５”2設計內(nèi)容及要求 PAGEREF_Tｏｃ2668956７5＼h6HYPERLINＫ＼l"_Toc２６６895６7６＂２．1設計的初始條件及主要任務?PAGEREF_Toｃ2６68956７6\h6ＨYPERLＩNK2.2設計思路 PAＧEREF_Toc２６68９56７9\h６ＨYPERLＩNＫ＼ｌ”_Tｏｃ26６895６80”3單元模塊設計原理?PＡGＥRＥF＿Toc266８95６８０＼h7HYPERLINK\l＂_Toc２6６8９5681”3.1電源變壓器?ＰＡGEREF_Toc2668９5６8１＼h7ＨYPERLINK＼l"_Toc266895682”3.２整流電路 ＰAGEＲEF_Toc2６6895682＼h7HYPEＲLINK＼ｌ"_Toc266895６8３＂3.３濾波電路 PAＧEＲEＦ＿Toc２668956８3＼h8HYPERLＩNK\l＂_Ｔｏｃ266895６8４＂３．4穩(wěn)壓電路 ＰAGERＥF＿Toc266895684\ｈ9ＨＹPERLＩNK\l”_Tｏc２6６８９568５”3.５電源指示 PAＧEＲEF_Toc2６68９5685\ｈ9HYPEＲＬIＮK＼l"_Tｏc2６6895686＂4元件參數(shù)選擇 PAGERＥF_Toc２66895686\h10HYPＥＲLIＮＫ\l＂＿Toc266８9５68７＂４。１集成穩(wěn)壓器的選擇： PAGＥREＦ_Tｏｃ2６68956８7＼h1０ＨＹPERLINK\l”＿Toc266895６90＂4.2電源變壓器的選擇?PAGEREF_Toｃ２６68９5690\h１0ＨYPＥRLINＫ\l”_Toc2668９5691＂4．3集成整流橋及濾波電容的選擇?PＡGEREF_Ｔｏc2668956９１\ｈ1１ＨYPERLＩNK＼l＂_Toc2６6895692”4。4分壓電阻的選擇?PAGERＥF_Tｏc２66８９５６92\ｈ11HYＰERLINK＼l"_Toc26689５695”５設計所需器件清單及儀器相關(guān)參數(shù) ８95695\h12ＨYPＥRLINK\l”_Tｏｃ26６8９5６９6"6電路圖繪制 ＰAGEＲEF_Toc2668９5６96\h13HＹPEＲLINK\l”_Toc26６895697”7心得體會 PAGEREF_Ｔoc266895697\ｈ14HYＰERLIＮK\ｌ"_Toｃ２6６895699”附錄1可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計原理圖?PAGERＥF_Toｃ26６89５６99＼h16HYPERLINK\ｌ"_Toc2６68９５701"附錄2可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源設計PＣB圖?PAGEＲEＦ＿Ｔoc2668９570１\h17?摘要本文介紹了采用集成穩(wěn)壓器制作可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源的方法，主要闡述如何運用集成穩(wěn)壓器，配合變壓器、單向整流橋、濾波電容,完成規(guī)定任務的設計方法,重點敘述了整體設計的工作原理、相關(guān)元件的選定思路、電路具體調(diào)試過程三個部分。本次課程設計的目的培養(yǎng)學生正確的設計思想,理論聯(lián)系實際的工作作風,嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力通過課程設計,使學生在理論計算、結(jié)構(gòu)設計、工程繪圖、查閱設計資料、標準與規(guī)范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能.關(guān)鍵詞：直流濾波集成穩(wěn)壓器Protel99SE?AbｓtｒactThisａｒticleinｔｒoｄｕcesａniｎteｇraｔｅdvoｌtagｅｒegulａt(yī)ormａkｉｎgmｕltiｐlｅｏuｔｐutDCreｇulatedｐowersｕpｐlｙmｅthoｄ,thepｒｉncipalｅｘplaｉｎedhｏwtheintｅgraｔedvｏltageｒegｕlator,withtｈetransfｏｒｍeｒ，onｅ—waｙbridgｅｒecｔifieｒ,fｉlterｃaｐａcｉtor，comｐｌｅteｔhedesignｔasｋs，focuｓinｇonnａrrativetｈeoveralldeｓｉgｎofｔheworkingpriｎciplｅ，ｔheｒelevantcomponeｎｔsofｔｈeselecｔｅdｉｄeaｓanｄcoｍmｉssioｎｉngｐrocessofthｅｔｈreepartsofthecircuｉt。?Tｈｉscourｓeisdesｉgｎeｄtotraiｎｓtudentｓoｎthｅproperdｅsｉgｎ,andtheorywithpracticａlworkｓtylｅ，serioｕs,realisticｓｃientｉficatｔitｕdeandiｎnovativｅspｉｒitofdariｎgtoexplorｅ．Colｌegｅstudｅntsaｐplytheirｋnｏｗｌedgetoｓｏｌvepractiｃａlenｇinｅeringａnａlｙsisandprｏblemsoｌvingskｉllsｔｈroｕghｃｏursesdｅsiｇnedtoｅnaｂlｅstudentsｉｎtｈetheoretiｃａｌcaｌcuｌatiｏn,ｓtrucｔuraldeｓiｇn,eｎｇineerｉｎgｄraｗiｎgs，acｃeｓstｏdesignｉnｆormatiｏn，ｓｔanｄardａｐｐlicａｔiｏnandcompｕｔｅrapｐliｃａt(yī)ionsｔrainｉnｇandraｉsiｎｇcapacｉtyof。Ｔｏconsolｉｄate，deｅpenaｎｄｅxpａndtｈestudｅntsknｏｗｌｅdgｅａndpｒelimiｎarytｈｅｏretｉcａｌexperｔise。

Kｅywoｒdｓ:DCｆilterｉｎtegｒaｔｅdｖoｌtaｇereｇulatoｒPｒotel99ＳＥ

１緒論很多電子設備,家用電器都需要直流電源供電，其中除了少量的低功耗、便攜式的一起設備選用干電池供電外，絕大多數(shù)電子設備正常工作需要直流供電,而常用的電源-—市電是22０V或380V的交流電，因此需要把交流電變換成直流電。1例如在我們學習的大多數(shù)集成運算放大器都需要加規(guī)定的直流偏置才能正常工作.所以直流穩(wěn)壓電源對于我們的模電課程學習來說十分重要，一個穩(wěn)定可靠的直流穩(wěn)壓電源是今后我們學習、設計其他電路的保證。但是不同的電路對于直流電壓值有著不同的需求，常見的有+１2V、+5V等等不同的需求.為了達到鞏固課程知識目的的同時，能夠做到學以致用,制作一些對于今后有實際意義的電路，我們選擇＋12Ｖ、+5V以及+3—+12V三組參數(shù)作為設計的電壓輸出參數(shù)值。此次所要設計的電源要求的輸出功率較小，為了簡化電路并提高電路的穩(wěn)定性,因此選擇集成穩(wěn)壓器的設計思路。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塊硅片上,整個集成穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和公共3個引出端，使用非常方便。因其內(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。其代表產(chǎn)品有78ｘｘ正電壓輸出系列、79ｘx負電壓輸出系列。1可調(diào)輸出的集成穩(wěn)壓器是在固定輸出集成穩(wěn)壓器的基礎上發(fā)展起來的，這種集成穩(wěn)壓器,在集成芯片的內(nèi)部,輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端的電流非常小,因此可以用少量的外部元件方便的組成精密可調(diào)的穩(wěn)壓電路，應用更為靈活。典型可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器芯片，正電源系列有LM１17/217／317,負電源系列有LＭ13７/２3７／３37。本設計中根據(jù)任務需要選擇三種集成穩(wěn)壓器芯片：LM7812、LM78０5、LＭ317.2２設計內(nèi)容及要求2.1設計的初始條件及主要任務２．１．1設計的初始條件可選元件：變壓器;整流二極管或整流橋若干，電容、電阻、電位器若干;根據(jù)需要選擇若干三端集成穩(wěn)壓器；交流電源２20V,或自備元器件.可用儀器：示波器，萬用表,毫伏表2。１。2設計任務要求要求設計制作一個可顯示電壓范圍多路輸出直流穩(wěn)壓電源,可將22０Ｖ／5０Ｈz交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓電源輸出：+1２Ｖ／1A,+5V/1A,一組可調(diào)正電壓＋３~＋１2V/1A。并顯示輸出電壓范圍2。2設計思路變壓電路整流電路變壓電路整流電路濾波電路電源指示部分220V交流輸入穩(wěn)壓電路直流電壓輸出圖1.直流穩(wěn)壓電源模塊框圖變壓電路：將交流電網(wǎng)２20Ｖ的電壓變味所需要的電壓值。整流電路:將交流電壓變成脈動的直流電壓。濾波電路:由于經(jīng)過整流的脈動直流電壓還含有較大的紋波，因此需要設計濾波電路加以濾除。穩(wěn)壓電路:在電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，依然維持輸出直流電壓穩(wěn)定.電源指示；顯示當前的電路通斷情況,方便了解電源當前的工作狀況。3單元模塊設計原理3。1電源變壓器電源變壓器是將輸入的２20Ｖ交流電壓Ｕ１轉(zhuǎn)變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣２。因為要最終通過7８系列和LM31７系列輸出正向最大１２V的電壓，所以選擇無中間抽頭的2０V變壓器?？紤]到今后的功率需要，這次我選擇了25Ｗ的變壓器。這樣就可以給7８系列以及ＬM317提供足夠大的輸入電壓使其正常工作.3。2整流電路整流電路有半波整流電路與單相橋式整流電路兩種。圖2半波整流電路輸入輸出波形對比半波整流電路的特點是輸出電壓波形為輸入正弦波電源波形的正半周期，所以輸出電壓脈動很大，直流分量較小，整流效率較低.整流電路波形如圖２圖2半波整流電路輸入輸出波形對比圖3單向橋式全波整流電路另一種是單向橋式全波整流電路.如圖3，四肢整流二極管Ｄ１～D4形成電橋.圖3單向橋式全波整流電路在V２正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經(jīng)過Ｄ1流向RL，在由D3流回變壓器,所以D1、D3正向?qū)?，?、D4反偏截止。在負載上產(chǎn)生一個極性為上正下負的輸出電壓。電流通路用實線箭頭表示。同理在V2負半周時，Ｄ２、Ｄ4正向?qū)?，D1、D3反偏截止。在負載上產(chǎn)生上正下負的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。3整流波形如圖４。圖4單向橋式全波整流電路輸入輸出波形對比綜上可知輸入端經(jīng)變壓器后在副邊得到了一個單向的脈動電壓。圖4單向橋式全波整流電路輸入輸出波形對比3。3濾波電路圖5幾種不同的復式濾波電路經(jīng)過整流的脈沖電壓紋波很大要經(jīng)過濾波電路的濾波作用,一般有電抗元件組成，如在電阻兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸入端與負載間串聯(lián)電感器L,以及有電容、電感組合而成的各種復式濾波電路（如圖5)。4在這里選擇用電容濾波，適合小電流負載.圖5幾種不同的復式濾波電路

3.4穩(wěn)壓電路?由于輸出地直流電壓會隨著穩(wěn)壓電路的波動、負載和溫度發(fā)生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變，還要加上穩(wěn)壓電路。由于電源要求的輸出功率較小,為了簡化電路并提高電路的穩(wěn)定性，因此選擇集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器?？梢苑譃楣潭ㄊ胶涂烧{(diào)式，按正負的輸出電壓還可分為CＷ3１7、CW337、LM317、LM337。其中３17系列穩(wěn)壓器可以連續(xù)輸出可調(diào)正電壓,３３7系列則是可調(diào)負電壓。它們的可調(diào)范圍為1．2~３7V,最大輸出電流為1.5Ａ。圖7集成穩(wěn)壓器LM78xx圖6集成穩(wěn)壓器LM317圖7集成穩(wěn)壓器LM78xx圖6集成穩(wěn)壓器LM317圖8集成穩(wěn)壓器LM79xx3.5電源指示發(fā)光二極管具有工作電壓很低；工作電流很小，可靠性高，壽命長.由于有這些特點,發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。４因此，我們電源指示部分將使用發(fā)光二極管來實現(xiàn)。通過給它串聯(lián)不同的分壓電阻并聯(lián)在變壓器輸出端以及各路穩(wěn)壓電路的輸出端以顯示其工作狀況。對于輸出電壓可調(diào)一路的電壓等級指示功能，運用數(shù)電中并行比較型A/D轉(zhuǎn)換的思想，運用ＬM３24運放作為比較器。通過一組分壓電阻將12V等分，選取4V、６Ｖ、8V、1０V為比較電壓輸入到運放的反向輸入端,正向輸入端都接輸出電壓可調(diào)一路的輸出端，運放的輸出端通過串一個1Ｋ電阻與LEＤ相連后接地，達到指示輸出電壓范圍的目的。4元件參數(shù)選擇４。1集成穩(wěn)壓器的選擇:4．１.1輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器的選擇輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器有正電源LM7８00系列穩(wěn)壓器和負電源LM7９00系列穩(wěn)壓器。按ＬＭ7800系列輸出電壓可分為７8０5（+5V）、78０6(+6V)、780９（＋9V）、7812(+1２V)、７815(+15V）、78１8(+１８Ｖ）、78２４（+２4V）；按輸出電流可分為78Lxx表示輸出電流１00ｍA、78Mxx表示輸出電流5００mA、7８xx表示輸出電流1.5Ａ。負向集成穩(wěn)壓器與正向類似.5由于此次要輸出得電壓為+1２V、＋5Ｖ,電流要求均為1A，固選擇的芯片為ＬM7805、LM７8１2.4。１．2輸出電壓可調(diào)的集成穩(wěn)壓器的選擇可調(diào)輸出的集成穩(wěn)壓器是在固定輸出集成穩(wěn)壓器的基礎上發(fā)展起來的，這種集成穩(wěn)壓器,在集成芯片的內(nèi)部，輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端的電流非常小，因此可以用少量的外部元件方便的組成精密可調(diào)的穩(wěn)壓電路，應用更為靈活。正電源系列的基準電壓為1．２5V,可在１.25V～３7Ｖ之間連續(xù)可調(diào)。其內(nèi)部設有過流、過電壓保護和調(diào)整管安全工作區(qū)保護電路,使用安全可靠，性能比LM７８0０系列性能更加，而且它的輸出電壓輸出電流均符合要求，所以此次的可調(diào)集成穩(wěn)壓器選擇LM31７。4。２電源變壓器的選擇取則,所以選取20Ｖ/25W的變壓器即可。４.3整流二極管及濾波電容的選擇由于,,額定工作電流，所以選擇４個1N4007二極管組成整流橋進行整流。，，電路中濾波電容承受的最高電壓時所以選擇電容的耐壓值應該大于34V,所以在可調(diào)電壓部分選擇33００uF／50V的電解電容電容，固定電壓部分選擇3300uF/2５V電解電容。因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布,易引起自激振蕩，形成高頻干擾。所以穩(wěn)壓器的輸入端并入瓷質(zhì)小容量電容來抵消電解電容的電感效應和線路的雜波，抑制高頻干擾。固在穩(wěn)壓芯片前并入334瓷質(zhì)電容，在其后并入104瓷質(zhì)電容。為了更好的消除紋波,在輸出端前再并入4７０uF電解電容，其中1２V以及3~12V選擇的耐壓值為35V，5V組選擇耐壓值為16V。4。４分壓電阻的選擇4.４．1可調(diào)電壓部分設解之得:4．4.2發(fā)光二極管串聯(lián)分壓部分由于發(fā)光二極管的正常工作電流為５mA至10mA，壓降為1~2V；所以在可調(diào)電壓組的發(fā)光二極管后串聯(lián)2Ｋ電阻，１2Ｖ以及變壓器輸出端串聯(lián)1K（變壓器輸出端的發(fā)光二極管選擇了工作電流較高的管）,５V組串聯(lián)0.5K電阻。５設計所需器件清單及儀器相關(guān)參數(shù)表1。設計元件清單表名稱型號數(shù)量備注變壓器220V/2０Ｖ／25W1集成穩(wěn)壓電路78051７8121LM３１71集成運放LＭ3２41電解電容3300uF/２５V１470uＦ/3５V247０Uf/16V1瓷片電容３3431043電位器5K1電阻2K11．６Ｋ11K668013306１001ＬEＤ紅色8二極管1N506211N4０07５開關(guān)３

6電路圖繪制ROＴEL是PORＴEL公司在80年代末推出的EDA軟件,在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件,它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高,有些高校的電子專業(yè)還專門開設了課程來學習它,幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。首先建立一個設計數(shù)據(jù)庫，其后看是原理圖的繪制。查找相關(guān)元件并對其進行設置，并將其把放在相應的位置，進行連線，然后進行ERC檢查，確認無誤后生成網(wǎng)絡表并修改網(wǎng)絡表中的錯誤;建立PＣB文檔,繪制禁止布線區(qū)，加載網(wǎng)絡表并對元件進行布局，確認后開始自動布線，隨后再手動進行細小的修改，完成原理圖與PCＢ的設計。

7心得體會