急求串联型稳压电源报告

Question

本人不会写，希望高手指教一下

Answer 1

一、设计任务
设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/3A，-5V/1A及一组可调正电压。
二、设计要求
1.设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50Hz交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/3A，-5V/1A及一组可调正电压。
2. 以课程设计参考题目（或其他电子电路、系统）为基础，进行系统、电路和功能方面的创新性设计，尽可能地采用新技术、新器件，甚至全新设想（只要合理可行）。
3.设计报告内容主要是设计思路、设计方案和系统主要结构（组成）框图。
三、设计内容
1. 设计思想
首先对题目的理解，220V50HZ的交流电转为直流输出且为正负12V，正负5V，变压器是少不了的，所以涉及到变压器的选择，而鉴于我们这里的电源输出，我们选择24V的变压器即可，多抽头的自耦变压器，而按照要求，我们需要的是三个板块，一组直流可调1A输出，一组±5V的直流输出（其中正5V/3A，负5V/1A），还要一组，在变压器之后还需将交流整流为直流±12V/1A，涉及到整流桥的选择，二极管的选择，电容的选择，参数的计算等等；最后电路可确定为四个部分，如下图：

图1 直流稳压电源结构图
如上图，电网220V电压通过变压器变为我们需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。

2. 系统方案或者电路结构框图
小功率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，其中最重要的就时选好稳压器，方案如下：
采用LM317可调式三端稳压器以及LM78XX、79XX系列及MC78T05稳压电源。
LM317可以输出3~18V的正相电压且稳压器内部含有过流，过热保护电路，而MC78T05和LM7905可以分别输出稳定的+5V（要求为3A）和-5V、LM7812和LM7912可以分别输出+12和-12V，此电路原理结构简单，电源就选用了LM317以及79XX系列稳压电源,而需要+5V/3A电源，则使用MC78T05。

图2 直流稳压电源
①. 整流滤波电路
单相桥式整流电路如图3所示，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。单相桥式整流电路的工作原理为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

图3 整流滤波电路

在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图中实线箭头表示。
在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图中虚线箭头所示。
综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

综上所述，分析可得桥式整流电路的工作波形如图4-
图4 桥式整流工作波形
由图可见，通过负载桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。
②.直接整流二极管整流

图5 直接使用二极管整流
如图5所示，该电路巧妙地利用了二极管的单项导电性，结合LM7812和LM7912，正好可以输出一个正相和一个负向的12V，从而达到设计要求。
此时得到的脉冲直流纹波还是很大的，所以要经过滤波电路的滤波，滤波电路通常有电容滤波，电感滤波，II型滤波等。
电容滤波 适应小电流负载 VL＝1.2V2
电感滤波 适应大电流负载 VL＝0.9V2
LC滤波 适应性较强 VL＝0.9V2
RC或LC ∏ 型滤波 适应小电流负载 VL＝1.2V2

图6 RC滤波电路
一般不采用电感滤波，二电容滤波的作用是将大部分纹波滤除，从而输出平缓的直流电压。
③. 稳压电路
由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。
集成稳压器的种类很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按照输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可以分为正电压输出和负电压输出两种类型。按照设计要求本设计要用到可调式三端稳压器。其常见产品有CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2～37V，最大输出电流为1.5A。

图7 CM317典型应用电路

图8 LM7812 LM7912典型应用
④. 参数计算
选择集成稳压器：
集成稳压器选用CW317，其输出电压范围为： ，最大输出电流 为1.5A。所确定的稳压电源电路如图9所示。
集成稳压器的输出电压 应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同。稳压器的最大允许电流 ，稳压器的输入电压范围为：

式中， ——最大输出电压；
——最小输出电压；
——稳压器的最小输入电压差；
——稳压器的最大输入电压差；
在图9所示的电路中，取 ，二极管用IN4001
在图4-1电路中， 和 组成输出电压调节电路，输出电压 ， 取 ，流过 的电流为 。取R1 = 200Ω，则由 ，可求得： ， ，故取 为 的精密线绕电位器。

图9 输出电压可调的稳压电源
选择电源变压器

即
取

取
变压器副边电流：

取
则变压器的副边输出功率 为

为留有余地，故选用功率为24W的变压器
所以变压器选用20V/20W的即可。
由于 ，
IN4001的反向击穿电压 ，额定工作电流 ，故整流二极管选用IN4001。

式中，
则
则滤波电容C为

我们知道比理论值小的电容同样能达到很好的滤波效果，因此采用4700μF的电容。
3. 设计和使用说明
如图1，分为四个模块，电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路，对于电源变压器，采用电压吻合多抽头的变压器实现，对于连续输出的一组直流采用1n4007搭建的整流桥作为整流，而±5V和±12V直接采用二极管整流，而滤波斗采用RC滤波电路,在稳压环节，采用了以下稳压器件：
CL317,MC78T05,LM7805,LM7812,LM7912
在先前的叙述中已经说明了这样选取的原因（主要是MC78T05用以实现5V/3A），这里不再赘述。
至于使用，注意不要乱接烧坏了就好。以下为整体原理图

四、设计总结
刚刚拿到题目感觉无从下手，还好以前模电的试验有个直流稳压电源的综合性实验，心里就有底了，开始查阅资料，从确定了四个模块开始，大的方向就定了下来，接下来就像是填充材料，有了方向就有了动力，水到渠成。
通过本次设计，懂得了制作过程中电路处理的方法，并了解了直流稳压电源的系统方案论证与选择和各模块方案设计与论证，让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，也让我们认识到在此次设计电路中所在的问题；而通过不断的努力去解决这些问题。
我深刻的体会到只有在实践中才能检验自己掌握知识的程度，在设计过程中我查看了一些参考书目本次设计的不足在与虽然原理清楚了，但对于实际电路，不只是仅有那点知识和原理就够的。
同时也培养了我们的动手能力。理论联系实际，所学用语所用，理论指导实践，实践验证理论，这些都在本次设计中体现出来了。而且制作带来的成功的喜悦加厚了我们学习专业知识的兴趣，为以后的学习提供了思想上的动力。
但是，由于设计是安排在期末考试左右，又是第一次做课程设计，因而在时间上产生了一定的冲突，很多问题来不及细细思考，只是依葫芦画瓢的做，在作报告时花了很多不必要的时间，值得我们在下一次的课程设计中好好改进，对文档的处理能更加熟练，对报告论文的形式更加有把握，内容更加充实完善。

五、参考资料
1. 电子技术基础,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。