正负5V固定输出的三端稳压电路

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………………………………………83.3PCB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AC220V，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（报告）应包括有：①电路工作原理分析②电路元器件参数设计计算③电路调试说明④电原理图和PCB图（必须自己画）⑤元器件装配图（必须自己画）⑥元器件清单⑦自己的收获和体会⑧要求字数不得少于3500字⑨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：①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。②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，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版社，2011（6）黄智伟等.基于NImultisim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.CMOS4000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1.2012.1.3~2012.1.4资料查找和阅读22012.1.5~2012.1.6电路方案选择，电路设计和计算，电路仿真32012.1.6~2012.1.7材料购买，电路设计和PCB设计42012.1.8~2012.1.9PCB制作，电路元器件安装52012.1.10~2012.1.11作品调试62012.1.12~2012.1.13课程设计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220v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:Withthedevelopmentofsemiconductortechniques,regulatorshavealsomadeanintegratedcircuitdevice.Integratedvoltageregulatorissmall,anexternalcircuitsimple,easytouse,reliableandversatility,etc.,sotheapplicationofavarietyofelectronicdevicesiswidespread.Commonintegratedthree-terminalregulatortoregulatormajority,three-terminalregulator,therearetwo,afixedoutputthree-terminalregulator,andtheotheroutputofthree-terminaladjustableregulator.Fixedoutputagainbedividedintopositiveandnegative,78xxseries,saidfixedoutputpositivevoltage,suchas7805,7806,7809,7812,7815,7818,7824etc.,79xxseriesarealsocorresponding,buttheoutputnegativevoltage.Hereusingafixedoutputofplusorminus5vregulatorcircuitproductionofplusorminusthree-terminalfixedoutputpowersupply.ThecircuittoACvoltagethroughthe12vtransformer220vtransformer,thenrectified,filteredseparatelythroughtheLM7805,LM7905voltageregulatorICswithtwopositiveandnegative5vregulatedoutputvoltage.关键词：固定输出三端稳压器7805、7905整流滤波Keywords:Fixedoutputthree-terminalregulator7805、7905Rectifierfilter2.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：U≥Uomax+（UI-UO）min+△UI式中，Uomax为稳压电源输出最大值；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；URIP为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取UO、（UI-UO）min之和的确良10%）；△UI为电网波动引起的输入电压的变化（一般取UO、（UI-UO）min、URIP之和的10%）。整流滤波电路对于集成三端稳压器，当（UI-UO）min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：UI≥15+3+1.8+1.98≥22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U2=UI/1.1～1.2≈(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：Ｉ2=(1.5～2)II≈(1.5～2)IO=1.5×0.5=0.75(A).取变压器的效率η＝0.8,则变压器的容量为P=U2I2/η=20×0.75/0.8=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=1∕2Imax=1/2IOmax=1/2×0.5=0.25(A)每只整流二极管承受的最大反向电压为)(31%)101(202max2VUURM选用三极管IN4001，其参数为：ID=1A，URM=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2～5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≥（2～5）T/2=2～5/2f,由于ω＝2πf,故ωRLC≥(2～5)π,取ωRLC＝3π则C=3π/ωRL其中RL=UI/II，所以滤波电容容量为C＝3πII/2πfUI＝(3π×0.5)/2π×50×22＝0.681×103(μF)取C=1000µF。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=1.1×2U2max=1.1×2×20≈31.1(V)综合考虑波电容可选择C=220µF，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0.01～0.1µF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7905两片稳压器芯片稳压，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。如果在使用过程中不加装散热器，为了安全起见