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1、德州學(xué)院機(jī)電工程系
Mechanical and Electranical Engineering Department of Dezhou University
《電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目 +5V直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)
專業(yè) 自動(dòng)化
班級(jí) 一班
姓名
指導(dǎo)老師 賀廉云
設(shè)計(jì)時(shí)間 2011年6月20日——2011年6月24日
課程設(shè)計(jì)說明書目錄
一 課程設(shè)計(jì)的目的 基本任務(wù)和要求…………………………….1
二．直流穩(wěn)壓電源的硬件電路…………………………………….1
三 單元電路原理說明………………………………
2、………………2
四 課程設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………5
五 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………5
+5V直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)
一 課程設(shè)計(jì)的目的 基本任務(wù) 要求和基本思路
1.課程設(shè)計(jì)的目的
（1）掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程；
（2）學(xué)習(xí)簡單電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，掌握Protel99的使用方法；
（3）了解直流穩(wěn)壓電源電路的基本原理及相關(guān)模塊邏輯功能和使用方法；
（4）學(xué)習(xí)掌握硬件電路設(shè)計(jì)的全過程。
2.課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)
設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路。
3.課程設(shè)計(jì)的要求
（1）查閱所用器件技術(shù)資料，詳細(xì)說明設(shè)
3、計(jì)的直流穩(wěn)壓電源電路工作流程；
（2）輸入交流220V，f=50Hz；輸出5V電壓。
（3）具有過電流及短路保護(hù)功能。
4.課程設(shè)計(jì)的基本思路
（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。
（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。
（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。
（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。
二．直流穩(wěn)壓電源的硬件電
4、路
直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。其中C1電容是1000uf，C2是470uf。
三．單元電路原理說明
1.電源變壓器
電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。
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。
2．整流電路
整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。整流電路常采用二極管橋式整流電路，電路如上圖所示。在u2的正半周，D1、D3
5、導(dǎo)通，D2、D4截止，電流由TR次級(jí)上端經(jīng)D1→ RL →D3回到TR 次級(jí)下端，在負(fù)載RL上得到一半波整流電壓。在u2的負(fù)半周，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，電流由Tr次級(jí)的下端經(jīng)D2→ RL →D4 回到Tr次級(jí)上端，在負(fù)載RL 上得到另一半波整流電壓，流過負(fù)載RL的電流方向與正半周一致。因此，利用變壓器的一個(gè)副邊繞組和四個(gè)二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動(dòng)直流電壓和電流。
在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即ID = IL／2 = 0.45 U2／RL。電路中的每只二極管承受
6、的最大反向電壓為0.707U2 ?(U2是變壓器副邊電壓有效值)。
3.濾波電路
濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。
當(dāng)u2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓uC時(shí)，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C充電。當(dāng)uC>u2，導(dǎo)致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。
當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uC時(shí)，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2再次對C充電，uC上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時(shí)D2和D4變?yōu)榻刂?，C對RL放電，uC按指數(shù)
7、規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時(shí)D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。
RL、C對充放電的影響：電容充電時(shí)間常數(shù)為rDC，充電速度快；RLC為放電時(shí)間常數(shù)，放電速度慢。電容C愈大，負(fù)載電阻RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大。
在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2。
4.穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。
由于輸入電壓u1發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生
8、變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓UI會(huì)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(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，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(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單
9、片機(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。
四 課程設(shè)計(jì)總結(jié)
通過這次課程設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用圖書館中各種資料來考慮問題，并且又加深了所學(xué)過的很多知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。通過直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，明白了穩(wěn)壓電源的工作原理。在這次設(shè)計(jì)中依然發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，書本上的知識(shí)還是沒有好好的消化掉。
五 參考文獻(xiàn)
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（4）畢滿清．電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
（5）潘永雄．電子線路CAD實(shí)用教程．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002
（6）王兆安 電力電子技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
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