±15V直流稳压电源(2)资料.pdf

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1、摘要 直流稳压管电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成。变压器 把市电交流电压变为所需的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波器后，稳压 器在把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用三端稳压电路设计直 流稳压电源，通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中 的电压调整率、电流调整率、负载调整率、纹波电压等各项指标。 关键词：变压器；整流电路；滤波电路；稳压电路; 1 总体方案 1.1 稳压电源的设计方案 1）根据稳压电源的输出电压Uo 、最大输出电流 Iomax，确定稳压器的型号及电路 形式。 2）根据稳压器的输入电压 I U ，确

2、定电源变压器副边电压的有效值 2 U ；根据稳压 电 源的最大输出电流I0max， 确定流过电源变压器副边的电流 2 I 和电源变压器副边的功 率 2 P ；根据 2 P ，查出变压器的效率，从而确定电源变压器原边的功率 1 P 。然后根据 所确定的参数，选择电源变压器。 3）确定整流二极管的正向平均电流 D I 、整流二极管的最大反向电压 RM U 和滤波 电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容 1.2 原理框图 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。 如图 1 所示。 + + + + + u1 电 源u2 整 流u3 滤 波u1 稳 压U

3、o - - 变压器_ - 电 路_ - 电 路_ - 电 路_- （a）稳压电源的组成框图 （b）整流与稳压过程 图 1-1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 2 设计原理分析 2.1 电源变压器 2.1.1 电源变压器图电路设计 图 2.1.1变压器电路图 2.1.2变压器波形图 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压 u1 变换为整流电路所需要的交流电 压 u2。电源变压器的效率为： 1 2 P P 其中： P2 是变压器副边功率， P1 是变压器原边功率。 因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。 2.1.2 电源变压器参数计算 集成稳压器的输入电压虽然受

4、到最大输入电压的限制，但为了使稳压器工作在最佳状 态及获得理想的稳压指标，该输入电压也有最小值的要求。输入电压UI 的确定，应考虑 如下因素：稳压器输出电压Uo；稳压器输入和输出之间的最小压差(Ui Uo)min；稳压器 输入电压的纹波电压URIP ，取 Uo 、(Ui Uo)min 之和的 15% ；电网电压的波动引起的输入 电压的变化 I U ，取 UO 、(UI UO)min 、URIP之和的 15% 。对于集成三端稳压器， VUU5.22)( O I 具有较好的稳压输出特性。 输出为 15V的集成稳压器，其最小输出电压 I U 为： ）（V84.21%)151 (%15) 215(%1

5、5) 215(215)( IRIPmin0I0Imin UUUUUU (2.1.1) 取 I U =23V; (2.1.2) 由 2 )2. 11 .1 (UUI (2.1.3) 得 2 U = I U /1.120.9V (2.1.4) 取 2 U =22v , 此时 2 U 在输入电压 840V之间, 符合稳压器条件。 变压器副边电流 2 I mAIo80 max (2.1.5) 取 AI1 .0 2 , 由 2 I ， 2 U 得变压器副边输出功率 2 = 2 IVAU2. 2 2 (2.1.6) 根据表 1 小型变压器的效率 副边功率 2 P VA10VA3010VA8030VA200

6、80 效率 0.6 0.7 0.8 0.85 得 6.0 ， 变压器原边输入功率 67.3 2 1 (2.1.7) 2.1.3 电源变压器器件选择 22 9.0 22 UUUo 选用 P1=4W 3.67W的变压器 2.2 整流电路 2.2.1 整流电路图设计 A D4 D 3 D 2 D1 220V 50Hz + uo - RL + u2 - B 图 2.2.1单相桥式整流电路图 2.2.2单相桥式整流电路波形图 2.2.2 整流参数计算 a直流电压 Uo （2.2.1 ） b直流电源 Io （2.2.2 ） c波动系数（2.2.3 ） LL o o R U R U I 2 9.0 67.0

7、 1 o mo U U S 2.2.3 整流参数器件选择 D1-D4选用 IN4001 型号二极管 2.3 滤波电路 2.3.1 滤波电路图设计 + C A D 4 D3 D2 D 1 220V 50Hz + uo - R L + u 2 - B 图 2.2.3 滤波电路图 2.2.4滤波电路的波形图 2.3.2 滤波电路参数的计算 a. 耐压电流（2.3.1 ） b 放电时间常数范围（2.3.2 ） c 输入输出关系（2.3.3 ） d波动系数（2.3.4 ） 2.3.3 滤波电路器件选择 电容放电的时间常数 =RLC 愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成 L o F R U I

8、2 1 )32( 2 )53( T CRL 2 2. 1 UU o 14 1 1 T CR U U S L o mo 分也愈少，即滤波效果愈好。故应该选择一个。 2.4 稳压电路 2.4.1 稳压电路图设计 图 2.4.1 正、负双稳压输出电路图 2.4.2双稳态输出波形 集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电 压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。 （1）固定电压输出稳压器 常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79 （LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、

9、输出和 接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、 18V和 24V。稳压器使用时，要求输入电压UI 与输出电压 Uo的电压差 UI - Uo 2V。稳 压器的静态电流 Io = 8mA 。当 Uo = 5 18V时，UI 的最大值 UImax= 35V；当 Uo=18 24V 时，UI 的最大值 UImax = 40V。 （2）可调式三端集成稳压器 可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317 系列（ LM317 ）三端稳压器；有输出负电压的CW337 系列（ LM337 ）三端稳压器。在可调式 三端集成稳压器中，

10、稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可 调范围为Uo=1.237V，最大输出电流Iomax =1.5A 。输入电压与输出电压差的允许范围 为： UI -Uo = 3 40V。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路可见参考书。 根据设计要求： （1）有+15V和-15V 两路输出，误差不超过 0.5V。 （2）输出电流在 080mA范围内变化时，均可正常稳压 （3）在保证正常稳压的前提下，尽量减小功耗。 (4) 具有过流保护功能 2.4.2 稳压电路参数计算 +15V和-15V 两路输出，误差不超过 0.5V；输出电流在 080mA范围内 2.4.3 集成三端稳压选择 集成

11、稳压器选用 +15V输出的 LM7815和-15V 输出的 LM7915固定电压输出的集成三端 稳压器，二者的输出电压误差为0.5V，输出最大电流 maxo I 为 100mA ；在工作环境温内和 功耗范围内有过温和过流保护。 2.4.4 LM78*/LM79*资料 1）LM78系列介绍 用 LM7815/LM7915系列三端稳压IC 来组成稳压电路所需的外围元件极少，电路内部 还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成 稳压 IC 型号中的 LM78或 LM79 后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压， 如 LM7815 表示输出的电压为正15v，LM

12、7915表示输出电压为负15v。 最大输出电流 1.5A。 LM78系列输出电压分别为5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V； LM79 系列的输出电压则与LM78相反。 2）实际应用 在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下 不用） 。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 3）LM7815/LM7915 引脚图、参数及典型应用电路 1. LM7815 引脚图、参数及典型应用电路 （a）LM7815引脚图（b） LM7815 典型应用电路 图 2.4.3 LM7815 引脚图及典型应用电路 表 1 LM7815参数 2. LM

13、7915 引脚图、参数及典型应用电路 LM7915引脚图 LM7915典型应用电路 图 2.4.4 LM7915 引脚图及典型应用电路 表 2 LM7915参数 3 实验设计 3.1 实验设计电路图 图 3.1.1 直流稳压电源总原理图 3.2 实验设计设备及器件 （1）multisim模拟仿真电子实验软件 （2）变压器输入交流电，幅度 220V，频率 50Hz （3）整流堆输入电压范围 0V25V （4）电容 470uF 电容两个， 0.1F 电容 2 个，0.33F 电容两个 ,300 欧姆电阻两个 （5）三端集成稳压器 LM7815，LM7915各一块 （6）双通道示波器 （7）连接导线

14、若干 3.3 仿真 图 3.3.1 15v 直流稳压电源仿真图 课程设计心得体会 为期一周的课程设计已经结束了，虽然期间有很多波折和失败，但最终还是圆满的完 成了课程设计要求，这一期间，我收获良多。 我们组分到的题目是设计正负15V输出的直流稳压电源，老师为我们的题目进行详细 的要求。刚接到这个题目我心中一阵窃喜，直流稳压电源最后一节课我们粗略讲过，对各 个知识点的记忆还很清晰，而且上课老师告诉我们两个很好用、现在用的很多也实用的集 成稳压器 LM7815和 LM7915 。这更是大大降低器件选择，参数计算和电路搭接的难度。 首先我把课本上关于直流稳压源那一张的内容仔细浏览了一遍，理出了设计直

15、流稳压 电源四个主要部分的功能，器件参数要求和电路搭接。然后上网大致搜索了一下直流稳压 源的设计电路经过自己的努力和网上查找最终我画出了初步的电路图，开始在电脑上搭接 电路，真正的考验开始了。 我以为这个是个很简单的电路，各个部分结构都很清晰，而且我非常自信的认为我的电 路很正确。可最终的结果在mlutisim上仿了好几次都是错的，最后通过请教了我们模电 老师一点一点地解决了问题原因在于我把变压器和整流桥给弄错了。经过修正和调试终于 将电路完整的、正确的准确无误的在示波器上将近似正负15 伏电压的波形输出。 通过这次课程设计懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够 的，只有把所

16、学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的 实际动手能力和独立思考的能力，我体会最深刻的三点是：第一、要敢于去动手操作和实 践，从失败中总结经验，然后应用到下次的实践当中，不断地失败不断地重新开始，直至 成功。第二、不能盲目自信， 很多事不能想当然， 遇事都要进过谨慎周密的考虑后再行动， 如果只是凭自己的感觉就行动结果往往会带来不好的结果。第三、真正体会到自己的学识 的少，以后应该好好的学习，尤其是关于自己专业方面的书、相关的软件使用，还有老师 上课讲的东西真的很重要应该去好好的去学、去听。 最后要感谢老师的耐心的指导和建议。 参考文献 1 清华大学电子教研组编 . 童

17、诗白，华成英主编 : 模拟电子技术基础 . 第四版 .2006.5 2 北京电子工业出版社 . 刘刚、王立香、任鲁涌主编： multisim & Ultiboard 10原理图 与 PCB设计 .2009 目录 1 总体方案 1 1.1 稳压电源的设计方案 1 1.2 原理框图 1 2 设计原理分析 2 2.1 电源变压器 2 2.1.1 电源变压器图电路设计 2 2.1.2 电源变压器参数计算 3 2.1.3 电源变压器器件选择 3 2.2 整流电路 4 2.2.1 整流电路图设计 4 2.2.2 整流参数计算 4 2.2.3 整流参数器件选择 5 2.3 滤波电路 5 2.3.1 滤波电路图设计 5 2.3.2 滤波电路参数的计算 5 2.3.3 滤波电路器件选择 5 2.4 稳压电路 6 2.4.1 稳压电路图设计 6 2.4.2 稳压电路参数计算 7 2.4.3 集成三端稳压选择 7 2.4.4 LM78*/LM79*资料 7 3 实验设计 10 3.1 实验设计电路图 10 3.2 实验设计设备及器件.11 3.3 仿真 .11 课程设计心得体会. 13 参考文献. 14