基于7805的直流稳压电源设计
目 录
1. 直流稳压器的发展------------------------------------------------------------------- ------1
1.1多端可调式集成稳压器--------------------------------------------------------------- --------1
1.2三端固定式集成稳压器------------------------------------------ -----1 1.3三端可调式集成稳压器------------------------------------------ -----1 1.4跟踪集成稳压器------------------------------------------------- ----1 2. 芯片电路原理图、外形及使用要求----------------------------------------------1 3. 稳压电路的质量指标---------------------------------------------------------2
3.1稳压系数Sr--------------------------------------------------------2 3.2负载调整特性ＳI------------------------------------------------- --2 3.3输出电阻RO--------------------------------------------------------2 3.4纹波抑制比SR------------------------------------------------------3
4. 设计题目及要求-------------------------------------------------------------4 5. 元器件选型-----------------------------------------------------------------4
5.1确定稳压器型号，输入电压和输入电流---------------------------- ----4 5.2桥式整流二极管参数要求--------------------------------------- -----4 5.3滤波电容---------------------------------------------------- ------4 5.4电源变压器容量--------------------------------------------- -------4 5.5发光二极管指示灯的参数------------------------------------- -------4
6. 测量与调试-----------------------------------------------------------------4 7.protel原理图- --------------------------------------------------------------5 8.元器件列表------------------------------------------------------------------5 结论---------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------------7 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------------------8
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一. 直流稳压器的发展
所谓集成稳压器,就是用半导体工艺和薄膜工艺将稳压电路中的二极管、三极管、电阻、电容等元件制作在同一半导体或绝缘基片上,形成具有稳压功能的固体电路.
集成稳压器在近十多年内发展很快.按电路的结构方式分,有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器.按电路的工作方式分,有线性集成稳压器和开关式集成稳压器.按管脚的连接方式分,有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器.按制造工艺分,有半导体集成稳压器,薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器.
集成稳压器是在半导体硅片上使用外延、氧化、光刻、扩散和金属蒸发等工艺制作而成的稳压电路.这种集成稳压器的各种元件在同一工序中制成. 常用的集成稳压器有下列几种. 1． 多端可调式集成稳压器
这种稳压器取样电阻和保护电路的元件需要外接,它的外接端比较多,便于适应不同的用法。它的输出电压可调，以满足不同输出电压的要求。目前国内生产的这类产品有WB712、WB724、WA705～WA724、5G11、5G14、CW611、CW616、BG602、CW200 系列。 2． 三端固定式集成稳压器
这类稳压器有输入、输出和公共端3个端子，输出电压固定不变，CW7800系列的输出电压为5，6，9，12，15，18，24V共7个档次，它们型号的后两位数字即表示输出的电压值，比如CW78M00系列输出电流为0.5A；CW78L00系列，输出电流为0.1A。这类产品具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，得到了广泛的应用。 3.三端可调式集成稳压器
它有三个接线端：输入端、输出端、和调节端。在调节端外接两个电阻可对输出电压做连续的调解。在要求稳压精度较高，且输出电压须在一定范围内做任意调节的场合，可选用这种集成稳压器。目前国内产品有CW117、CW217、CW317、CW137、CW237、CW337等系列。 4.跟踪集成稳压器
有很多电路需要正负电源来组成，而用跟踪式集成稳压器更为理想。跟踪稳压器能保证正负输出电压始终是平衡的，它的中点始终为地电位，并有自动跟踪能力，这类稳压器有LMY10、MC1568、MC1468等。
二、芯片电路原理图、外形及使用要求 1.原理图如图(1)所示:
2
图(1)
2. 外形图如图(2)所示:
图(2)
使用要求:输入电压比输出电压至少大2V以上,但也不宜过大 三、稳压电路的质量指标
稳压电路的技术指标分为两类：一类是特性指标，用来表示稳压电源规格，有输入电压，输出功率或输出直流电压和电流范围等；另一类是质量指标，用来表示稳压性能，有以下几种指标：
1．稳压系数Sr （1）．稳压系数又称电压调整特性：在负载不变的条件下，稳压电路的输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比
3
（２）．该指标反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳定性的影响 2．负载调整特性ＳI （1）.负载调整特性：稳压电路在输入电压ＵＩ不变的条件下输出电压的相对变化量与负载电流变化量之比．
（2）.该指标反映了负载变化对输出电压稳定性的影响． 3．输出电阻RO
（１）.输出电阻：输入电压UI不变时，输出电压变化量与负载电流变化量之比．
（2）. RO越小,负载变化对UO变化的影响越小,表示带负载能力越强． 4．纹波抑制比SR
（1）.纹波抑制比：稳压电路输入纹波电压峰值UIP与输出纹波电压峰值UOP之比，并取电压增益表示式,即
（２）.该指标反映稳压电路输入电压UI中含有100HZ交流分量峰值或纹波电压的有效值经稳压后减小程度． 四、设计题目及要求
设计一直流稳压电源，要求电源电压为+5Ｖ，工作是最大电流为100mA.试用三端式集成稳压器构成．并确定桥式整流二极管参数，滤波电容参数和电源变压器的容量．设交流电源的频率为50Hz,小容量变压器效率ηT=0.6.
五、元器件选型
采用的直流稳压电源系统如图(3)所示:
4
150uFDuplicate part referenceDuplicate part reference
图(3)
(1)确定稳压器型号，输入电压和输入电流
要求UO=+5V,故选用7805型号;稳压器压差UI-UO ≥ 2V,取3V,整流桥上的压降为2×0.3=0.6V.故输入电压UI=5+3+0.6=8.6V;滤波电路的负载电流I´O=IO(max)+IQ=100+8=108mA. 电源变压器的副边电压有效值:
U2=
UI8.6==7.3V 所以变压器的输出电压取7.5V 1.21.2整流滤波电路的等效负载：
RL=(2)桥式整流二极管参数要求 正向平均电流:
,1.2´7.5=83.3W
108IF?ID1?2IO108=54mA 2最大反向电压：
URM?URMAX2?7.510.6V
=320´10T(3~5)(3~5)2=2(3)滤波电容：C=,83.3RL取C=2200μF 电容器耐压：取
=2600mF~6000mF
UCM=2?U210.6V
ucm≥25V，故电容器参数C：2200 μF/ 25V
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(4)电源变压器容量
副边电流有效值 :I2≈(1.5～2) I´O = (1.5～2)×108mA=162 ～216mA 取I2为200mA
副边容量:P2=U2×I2=7.5×0.2VA=1.5VA 原边容量:因ηT=0.6,故
p故平均容量为：
1=P2hT=1.5=2.5VA 0.6P=1(p+21p)=21.5+2.5=2VA 2取P=5VA.
其他电容根据经验可取0.33μF/ 25V，0.1μF/ 25V和1000μF/ 25V （5）发光二极管指示灯的参数
已知发光二极管的压降为0.7V/10mA所以要串接一个电阻R1=5-0.7=430W 0.01这里取电阻R1=470欧姆 六、测量与调试
根据实验要求将已做好的+5V电源加上25电阻作为负载供电,并用示波器测量其输出端的电压波形,观察其交流档的波形峰值为0.2*0.6V并通过换算可得纹波系数:
Sr=
七、protel原理图如图(4):
0.12´52=0.23?100%54.5%
图(4)
八、元器件列表:
电流 耐电压 6
功率/型号 个数
一般`电容 电解电容 电阻器 变压器 整流桥 发光二级管 LM7805 0.1µ 0.33µ 2200µ 1000µ 470 10mA <=25V <=25V <=25V <=25V 输出电压7.5V <=0.7V ~220-7.5V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 散热片 两输入端的COM口
1 2 总 结
主要实现了基于LM7805稳压直流电源的硬件设计。本文的主要工作内容由三个主要方面组成，一部分是变压器的设计，一部分是滤波电路的设计，另一部分是7805输入输出端的设计。其中主要的工作内容如下：
1) 学习主芯片的功能及其应用；
2) 完成稳压直流电源的硬件总体设计方案； 3) 用PROTEL画出原理图和实现的印刷电路板图； 4) 进行电路板焊接和调试。 本设计中存在的问题有如下几个：
1) 电路板设计存在一些不规范的问题； 2) 没有实现直流稳压电源的5V精确输出； 3) 没有对电路进行检测和完全保护部分。
由以上存在的问题出发，我将在后续的工作中对电路进行优化，尽量将电路设计更加紧凑和合理，同时将利用单片机的优点实现对电源的闭环控制以及电路的检测和保护。
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参考文献
1. 电源技术.张乃国 主编.中国电力出版社.1998
2. 电子技术基础模拟部分(第四版).康华光 主编.高等教育出版社.1999 3. 网络资源.www.21ic.com
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