1、南华大学电气工程学院 电子技术课程设计任务书设计题目： 5V 固定输出的稳压器 专 业： 本 09 通信 02 班 学生姓名: 肖立传 学 号: 20094400218 起迄日期: 2012 年 1 月 3 日 2012 年 1 月 13 日 指导教师: 黄智伟 宁志刚 教研室主任： 王 彦 目 录1. 电子技术课程设计任务书 22.系统设计2.1设计目的52.2电路设计62.2.1设计整流、滤波电路63.单元电路设计与分析3.1设计电路图 73.2单元电路分析 83.3 PCB的绘制 104.元件清单 113.1系统测试 115.结论 116 心得体会 127.参考文献13电子技术课程设计任
2、务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、课程设计内容 题目：5V 固定输出的稳压器要求：输入电压为 AC 220V，输出电压为 DC 5V，输出电流 500mA。注：可以采用 LM7805，LM7905 等集成电路芯片制作。二、课程设计要求1. 综合运用已学习过模拟电路和数字电路等知识，阅读相关集成电路芯片资料和相关文献，了解电子电路设计的有关知识，方法和特点，掌握基本的电子电路设计和芯片使用方法。2. 一人一题，所设计的电路必须制作成功，并且全部或者部分通过计算机仿真。课程设计必须自己独立完成，不得从网上下载，一经发现该课程成绩记零分。3. 课程设计设计说明书（
3、报告）应包括有： 电路工作原理分析 电路元器件参数设计计算 电路调试说明 电原理图和 PCB 图（必须自己画） 元器件装配图（必须自己画） 元器件清单 自己的收获和体会 要求字数不得少于 3500 字 要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel 等软件绘制电原理图（SCH） 、元器件布局图和印制电路板(PCB)。 4. 所有的文档和表格必须采用 Word 形式。5. 同类型的设计题可以组成一个设计组，组员之间可以开展研究与讨论。雷同者均计 0 分。6. 阅读有关芯片英文参考资料，理解资料内容。7. 英文资料中的曲线、参数、方框图、引脚端封装等图（不包括电原理图和 PCB 图）可以直接采
4、用（pdf 文档中的图可放大 300 倍后裁剪到 Word 文档中） ，图中的英文可以采用英文（中文）方式翻译在图下。8. 英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。9. 设计资料中的有关的公式可以直接采用。10. 课程设计结束，需要交制作的作品、文字稿和电子稿，采用 Word 文档形式。11. 成绩评定： 按 ABCDE 分档，其中：优秀为 A，良好为 B，中等为 C，及格为 D，不及格为 E。 课程设计设计说明书占 60%，实物制作占 40%。2对课程设计成果的要求包括图表（或实物）等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，
5、文字不得少于3500 字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel 软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：（1 ） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛技能训练M 北京：北京航空航天大学出版社，2007（2 ） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛制作实训M 北京：北京航空航天大学出版社，2007（3 ） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛系统设计M 北京：北京航空航天大学出版社，2006（4 ） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛电路设计M 北京：北京航空航天大学出版社，2006（5 ） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛 常用电路模块制作M北京：北京航空航天大学出
6、版社，2011（6 ） 黄智伟等.基于 NI multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析M北京：电子工业出版社，2007（7 ） 黄智伟.印制电路板（PCB）设计技术与实践M 北京：电子工业出版社，2009（8 ） 高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计M 北京：电子工业出版社，2002（9 ） 吴运昌.模拟集成电路原理与应用M 广州：华南理工大学出版社，2001 年（10 ） 谭博学等. 集成电路原理及应用M 北京：电子工业出版社，2003（11 ） 魏立军.CMOS 4000 系列 60 种常用集成电路的应用M北京：人民邮电出版社，1993（12 ） 杨宝清.实用电路手册M 北京：机械
7、工业出版社.2002 （13 ） 陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例M人民邮电出版社 1996 （14 ） 肖景和.红外线热释电与超声波遥控电路M人民邮电出版社.20034课程设计工作进度计划：序号 起 迄 日 期 工 作 内 容1. 2012.1.32012.1.4 资料查找和阅读2 2012.1.52012.1.6 电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真3 2012.1.62012.1.7 材料购买，电路设计和 PCB 设计4 2012.1.82012.1.9 PCB 制作，电路元器件安装5 2012.1.102012.1.11 作品调试6 2012.1.122012.1.13 课程设计
8、设计说明书写作主指导教师 黄智伟 宁志刚 日期： 2011 年 11 月 21 日摘要：随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍。常见的集成稳压器以三端稳压器居多，三端稳压器有两种，一种固定输出三端稳压器，另一种可调输出三端稳压器。固定输出又有正负之分，78xx 系列表示固定输出正电压，如 7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824 等，79xx 系列也与之对应，只是输出负电压。在这里采用正负 5v固定输出的三端稳压电路制作正负固定输出稳压电源。该电路把 22
9、0v交流电压通过 12v变压器变压，再经过整流、滤波后分别通过 LM7805、LM7905 两个稳压器芯片稳压输出正负 5v的电压。Abstract: With the development of semiconductor techniques, regulators have also made an integrated circuit device. Integrated voltage regulator is small, an external circuit simple, easy to use, reliable and versatility, etc., so the
10、 application of a variety of electronic devices is widespread. Common integrated three-terminal regulator to regulator majority, three-terminal regulator, there are two, a fixed output three-terminal regulator, and the other output of three-terminal adjustable regulator. Fixed output again be divide
11、d into positive and negative, 78xx series, said fixed output positive voltage, such as 7805,7806,7809,7812,7815,7818,7824 etc., 79xx series are also corresponding, but the output negative voltage. Here using a fixed output of plus or minus 5v regulator circuit production of plus or minus three-termi
12、nal fixed output power supply. The circuit to AC voltage through the 12v transformer 220v transformer, then rectified, filtered separately through the LM7805, LM7905 voltage regulator ICs with two positive and negative 5v regulated output voltage.关键词：固定输出三端稳压器 7805、7905 整流滤波Key words: Fixed output t
13、hree-terminal regulator 7805、7905 Rectifier filter2.系统方案设计2.1设计目的设计并制作正负 5v固定输出三端稳压电路2.2电路设计2.2.1 设计整流、滤波电路首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如下图所示。理论上来说，整流电路中的电容越大越好，可以减小电路中的脉动。但并不是电容越大电流就越大，要是需要大电流的话，可以在稳压电路的基础上加扩流电路电路的输出电压 UI应满足下 式： UU omax+（U I-UO）min+U I 式中，U omax为稳压电源输出最大值；（U I-UO）min 为集成稳压器输入输出最小电压差；
14、U RIP为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取 UO、 （U I-UO）min 之和的确良 10%） ；U I为电网波动引起的输入电压的变化（一般取 UO、 （U I-UO）min、U RIP之和的 10%） 。整流滤波电路对于集成三端稳压器，当（U I-UO）min=210V 时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U I15+3+1.8+1.9822(V),取 UI=22V.根据 UI可确定变压器次级电压 U 2。U2=UI/ 1.11.2(20V)在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为： 2=(1.52)I I(1.52)I O=1.50.5=0.75(A
15、).取变压器的效率 0.8,则变压器的容量为P=U2I2/=200.75/0.8=18.75(W)选择容量为 20W的变压器。因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为ID=12I max=1/2IOmax=1/20.5=0.25(A)每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%0(2max2VURM选用三极管 IN4001，其参数为：I D=1A，U RM=100V。可见能满足要求。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数 RLC是其充电周期的确25 倍。对于桥式整流电路，滤波电容 C的充电周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于 2f,故 R LC(25),取 R
16、 LC3 则C=3/R L其中 RL=UI/II，所以滤波电容容量为 C3I I/2fU I(30.5)/ 250220.68110 3(F)取 C=1000F。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UCmax=1.1 U2max=1.1 2031.1(V)22综合考虑波电容可选择 C=220F，50V 的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个 0.010.1F 的高频瓷片电容。3 单元电路设计与仿真3.1设计电路图（如下）基本原理：先用 9v的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是通过 7805和 79
17、05两片稳压器芯片稳压，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的滤波，最后得到正负 5v输出的稳压电源。正负 5v固定输出三端稳压电路3.2单元电路的分析（1）电源电路本电路要求输出正负 5v直流电压，为了保证电路能够正常工作，虽然需要保证输入电压应大于输出电压 2.5v，但输入端电压与输出端电压的压差不要太大，压差过大会使损耗在稳压器上的功耗增大，过大的稳压器损耗可能会损坏集成稳压器，使用时要保证稳压器消耗的功率不超过额定值，塑料封装（TO-220）最大功耗为 10w。同样电流也有限制，塑料封装（TO-220）的最大输出电流为 1.5A但需要加装散热器。如果在使用过程
18、中不加装散热器，为了安全起见整流后输入、输出压差控制在 2.55v，输出电流不应超过 0.5A。故这里采用 9v的双输出变压器。（2）整流电路采用一个桥式整流电路，该电路由四个相同的整流二极管 D1-D4组成。整流后的输出电压为V1=2* V2/ =10.8v 基本满足电源电路的要求二极管 D1、D2、D3、D4 是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为I= I1每个管子承受的最大反压均为 V2的最大值，即V= V2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利用，效率较高。（3）滤波电路与
19、保护二极管电路中 C5、 C6、 C7、 C8的作用为消除输人端引线的电感效应，防止集成稳压器自激振荡，还可以抑制输人侧的高频脉冲干扰，一般选择 0.11F 的陶瓷电容器，这里 C7、 C8选用220uF，C 5、C 6选用 0.33uF；输出端电容 C3、 C4为高频去耦电容，用于消除高频噪声，一般选择 0.11F 的陶瓷电容器，在实际布线时尽可能的将 C3、C 4、 C5、 C6放置在集成稳压器附近这里选用 0.1uF；输出端电容 C1C2用于改善稳压电路输出端的负载瞬态响应，根据负载变化情况进行选择，一般选用 1001000F 的电解电容器,这里选用 100uF。VD 1、VD 2是保护
20、二极管，用来防止在输出端电压高于输人端电压时，防止电流逆向通过稳压器而损坏器件，采用 IN4007，耐压为 1000v。（4）三端固定输出集成稳压器稳压器内部电路由恒流源、基准电压源、取样电阻、比较放大、调整管、保护电路、温度补偿电路等组成。输出电压值 取决于内部取样电阻的数值。根据电路要求这里采用LM7805和 LM7905 ，其引脚如下所示集成稳压器内部结构如下图所示：工作原理：图中三极管为调整管，它工作在线性放大区，故又称为线性稳压电源（还有一种稳压电路，调整管工作在开关状态下） ，D1 为基准电压源，后面三个电阻，组成取样电路，把取样结果与基准电压源之差进行放大。当负载 Ui（或负载电
21、流 Io减小）,引起采样输出电压Uo增加时，采样电路将这一变化送到 A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（高） ；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高） ，从而使输出电压得到稳定。同理，当输入电压 Ui减小（或负载电流增大） ，引起 Uo减小时，电路将产生相反的稳压过程。 三端固定输出电压集成稳压器，因内部有过热、过流保护电路，因此它的性能优良，可靠性高。又因这种稳压器 具有体积小。用方便、价格低廉等优点，得到广泛应用。2.3 原理图的 PCB绘制：4.元件清单元件清单名称及标号 型号及大小 封装形式 数量变压器 220V-
22、12V 无 1整流桥 KPBC610 自己画的 1个220uF RB.3/.6 2个电解电容10uF RB.2/.4 2个0.33uF RAD-0.2 2个电容陶瓷电容0.1uF RAD-0.1 2个IN4007 DIODE-0.4 1个保护二极管IN4007 DIODE-0.4 1个LM7805 TO-220 1个稳压器LM7905 TO-220 1个41 系统测试整个稳压电路系统由变压、整流、滤波、稳压四个部分组成，用万用表分别对这几部分进行测试，可得出如下测试表格。双向变压器输出电压整流桥输出电压 最终输出电压理论值 9v 9v +5v和-5v测试值 9.01v 8.99v +4.99v
23、和-4.93v5.结论本课程设计运用了模拟电路的基本知识，通过变压，整流，滤波、稳压等步骤，输出理论输出值为正负 5v,而实际输出为正 4.99v和负 4.86v的直流电压。总结如下：优点：该电路设计简单。输出电压稳定，纹波值小，而且使用的元件较少，经济实惠，输出功率大，调整管可承受的范围也很大。缺点：输出电压不可调， 有时需要扩大输出电压的调节范围，故使用不方便。可设计一个可调输出三端稳压电路。6 心得体会通过这次课程设计，是我更加扎实的掌握了有关电子设计方面的知识，加强了我的动手，思考和解决问题的能力。在设计过程中虽然遇到了不少的问题，但经过多次的查阅资料和请教同学，终能将问题圆满解决。但
24、是也暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我更加明白了实践的重要性。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人
25、对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了稳压电源的构造及原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不
26、断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。通过这次课程设计，我从中学到了很多，也更加的体会到了“态度决定一切”这句话的含义。首先这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性。把理论知识和实践相结合，将理论付诸于行动，从实践中得出结论，才能更加深刻的理解书本上的知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。7.参考文献（1） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛训练教程北京：电子工业出版社，2005（2） 曲学基. 稳定电源实用电路选编.北京：电子工业出版社，2003（3） 康华光. 电子技术基础模拟部分.北京：高等教育出版社，2005
