多路输出直流电源设计

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1、电子制作1多路输出的直流电源设计电子方舟0设计任务和要求大多数放大电路需要+12V，单片机需要+5V，有些单片机和CPLD需要3.3V。可是我们电网供电为交流220V。为此需要设计一个将交流电转换为多路直流电的装置。构如图1所示，交流220V电压经过变压器隔离后降到交流12V，然后经过整流滤波和多路稳压电路输出12V、5V和3.3V的直流电压。要求输出最大电流为1A。纹波电压小于50mV，有红色的电源指示灯。图1多路电源结构方框图1.基本原理分析如图2所示，一般直流电源由降压、整流、滤波、稳压四部分组成。图2简易直流电源的方框图变压器可以将输入的交流电压从

2、220V降低到12V，并且隔离电网。整流电路的作用是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波电路的作用是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，保留直流成分。稳压电路的作用是对整流后的直流电压进一步进行稳定。2.方案论证利用二极管的单向导电性能就可设计半波、全波和桥式整流电路。B220V~RLDIN4001B220V~RLD1D2D4B220V~RLD1D2D3a)半波整流b)全波整流c)桥式整流图3三种整流电路方案1半波整流如图a)所示，半波整流电路由一个二极管构成。使用元件少。输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。方案2全波整流电路如图b所示，全波整

3、流电路采用有中心抽头的变压器和两个二极管配合，使得在整个周期内都有直流电输出。输出电压平均值是半波整流的2倍，两个二极管轮流工作，正向电流等于负载电流平均值的一半。二极管承受的最大反向电压等于变压器副边两个绕组的峰值电压。方案3桥式整流电路桥式整流电路有4个二极管构成，当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。对比三种整流电路可知：单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于

4、直流电源之中。我们选择方案3。对于稳压电路，我们选择LM7812、LM7805和1117分别输出三种电压。3.元件选择和参数计算3.1变压器的参数计算变压器的输出电压==如果已知输出电压和电流，变压器的输出功率=计算出功率后，还要考虑留有20%的富余量，P==实际选购的变压器为12V,10W.图4电源变压器3.2二极管的参数计算对比几种方案，建议选择π型LC滤波器因为简易电源要求不高，不需要加稳压电路。因此采用桥式整流和π型LC滤波电路构成。电路图如下图所示：图5简易直流电源的电路图3.参数计算设计一个电子电路，其元件参数一定要通过计算获得。在工程实践中，

5、不需按准确的计算结果去采购元件，一般是一个范围，然后在范围内选购元件。有经验的工程师甚至会估算出元件的参数。对于一些涉及安全的极限参数（如二极管和电容的耐压值等），为了确保安全，实际采用的参数一般要比计算值高20%-100%,甚至数倍。如计算出的二极管反向耐压值约为15V，实际采用的可能是600V。3.1变压器的参数计算根据电容滤波的基本原理，变压器的输出电压为变压器的功率实际选用，应留10％～20％的富余量。防止变压器过热烧毁。3.2计算二极管的参数因为采用了电容滤波，输出电压为变压器次级电压的1.2倍。每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流。所

6、以：每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半=二极管所承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压=实际选用二极管最大整流平均电流和最高反向工作电压均应留富余量10％～20％的富余量，以保证二极管安全工作。本项目选择1N4007贴片二极管，其工作电流为1A，反向电压为200V。3.3滤波电容的参数计算3.3计算电容的参数假设采用单独的电容滤波就可以满足基本条件，然后π型LC滤波只不过使得电容滤波的效果更好。可根据电容滤波的基本条件来计算电容的容量:则电容的取值范围是：电容的反向耐压值应为输出电压的1.2倍。Uc=，实际选择的滤波电容为。电解电容适合

7、过滤低频信号，另外还需要配套一个104的贴片小电容用于过滤高频。（a）整流二极管1N4007（a）贴片电解电容（b）无极电容（1206）图5整流管和滤波电容3.4稳压芯片选择贴片的LM7812、7805和1117三种三端稳压芯片分别输出12V、5V和3.3V。（a）贴片LM7812（b）贴片LM7805（c）贴片1117-3.3V图6三端稳压集成电路3.5指示灯选择及其限流电阻的参数计算LED指示灯选择封装为1206的红色贴片指示灯，其工作电压约为1.5V，工作电流范围为5-15mA。根据欧姆定律，限流电阻的阻值:，根据发光二极管的电流范围，可计算出限流电

8、阻的取值范围。电阻的下限为==电阻的上限为==实际选择的电阻为，功