基于7805、7905的正负5V双电源Altium Designer画的原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)
一 、 引 言
关于稳压电源的分类，首先就应该清楚电源的输出是什么，是输出直流电还是输出交流电。第二个层次的分类可以根据调整管的工作状态来分类。第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大，就不好一概而论，应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。当然这里所谈的分类只是根据直流稳压电源的特点给出一个大致的分类思路，图1是根据上面的思路划分的稳压电源种类。
目 录
一、引 言 1
1、单片机的发展 1
2、电源系统 1
二、设计项目及功能 1
1、功能要求 1
2、参数说明 2
三、设计方案 2
四、原理分析 2
1、电源变压器 X
2、桥式整流电路 X
3、滤波电路 X
4、稳压电路 X
五、设计过程 X
1、项目原理图 X
1、项目PCB图 X
六、项目总结 X
图1 稳压电源分类 根据调整管的工作状态，我们常把直流稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的)；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。 线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。 开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线形电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。 电源是向电子设备提供功率的装置，也称作电源供电器，一般的电子设备使用的基本上都是直流电源，而把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。电源按性质分为有源电源和无源电源。 有源电源有电池、电瓶等。电池分为镍电池和银锌电池还有锂电池三种。 （1）镍电池电量大、成本低，但是已经被淘汰使用了，原因是不支持充放电，只能一次性使用。镍的污染大，燃烧后的气体含有重金属人吸入会重金属中毒，填埋在土地会污染地下水源，导致土地大面积无法生长植物。 （2）银锌电池电量较大、支持充放电重复使用，但是也被淘汰使用了，原因是由于其中含有银成分，金银价格都很高，材料导致整体成本高，其次含有记忆效应。 （3）锂电池是现在使用的电池，十多年都没有进步和改善。唯一的改善是手机锂电池变成三元极性型材料+电解质+外封装的小型不易碎电池。 1、 功能要求 通过整流、滤波、稳压的过程将220V的交流电稳定的直流电，并实现正负5V电压稳定输出。 2、参数说明 （1）7805和7905三端稳压集成电路： 电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。三端是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接 地端和输出端。它的样子象是普通的大功率三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。该两块芯片对比参如表2.2.1所示。 表2.2.1 7805 7905稳压芯片对照表 在本设计中电容的作用是滤波与去耦，往往为了使电路相对平衡滤波与去耦采用对称的四组电容，但是为了达到较好的效果我们就需要对电容的取值进行计算与分析。 首先我们要了解电容容抗的计算方法：电容器的容抗用XC表示，容抗XC的大小由下列公式计算(通过这一计算公式可以更为全面地理解容抗与频率、容量之间的关系)： Xc=1/2πfC (容抗的计算公式) 式中：π为常数;f为交流信号的频率，单位为Hz(赫兹);C为电容器的容量，单位为F(法拉)。其次我们需要知道电容器容抗等效理解方法：根据上述内容可以将电容等效成一个“电阻”(当然是一个受频率高低、容量大小影响的特殊电阻)，如图2.2.1所示，这时可以用分析电阻电路的一套方法来理解电容电路的工作原理，这是电路分析中常用的等效理解方法。等效理解的目的是为了方便电路分析和对工作原理的理解。 图2.2.1电容器容抗等效理解示意图 而滤波电容的选取方法如：AC220V经变压器变压后为AC9V，如采用全波整流其直流峰值为2*9*1.41倍约25.38V，理论上滤波电容耐压不小于25.38V，考虑到AC220V，在正常情况下在198~242V之间变化的，滤波电容通常选用耐压32V，若采用桥式整流，其直流峰值为9*1.41倍约12.69V，理论上滤波电容耐压不小于12.69V，选用耐压16V即可。经7805后的电容耐压只要大于5V即可。 容量大小，主要是要考滤纹波系数大小、负载电流、电源高频干扰及其他因素来定，通常理论计算较复杂。用7805作稳压模块，全波整流后用电解电容4700uF作低频滤波，同时并联一个104的瓷片电容作高频滤波，7805后只需有电解电容容量200uF。即可达到很好的效果。 三、设计方案 本次项目设计按照课堂要求遵循传统方法按照变压，整流，滤波，稳压，去耦的思路进行设计，为了提高设计专业性使用绘图工具进行电路设计与硬件仿真，其详细方案为：将220V、50Hz的交流电压通过电源变压器变为我们需要的电压、然后再经过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。因为脉动的直流电压含有较大的纹波成分，必须经过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但滤波后电压还是会因为电网电压的波动、负载和温度的变化而变化无法达到稳定状态。因此，在经过整流、滤波电路之后，还要接上稳压电路保证输出稳定的直流电压。但是为了避免负载的非线性性对稳压电源产生干扰我们还需要再输出端接上去耦电容，该方案基本框图如图3.1.1。  图3.1.1稳压模块设计方案图 四、方案论证 1、电源变压器 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压或电流。现在常见的变压器有大小两种，比较小的变压器一般内部铜线较细功率较小，而大的变压器内部铜线较粗功率较大。所以有以下两种方案： 方案一：采用比较小的电源变压器 优点：体积小，便于集成在PCB上使电路功能更加完善。 缺点：功率小，不仅无法向大功率负载提供足够的功率，在大功率负载的情况下容易烧毁，其寿命也不及较大的变压器。 方案二：采用比较大的电源变压器 优点：功率大，电流强，可以给较大功率的负载供电并且足够稳定，不易烧毁。 缺点：体积大，不便于集成。 方案选定：鉴于以上分析，本设计采用方案二。 2、整流电路方案选择 整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。 方案一：半波整流电路 
图4.2.1半波整流电路 半波整流电路电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，它只适用于要求不高的场合。 方案二：桥式整流电路 
图4.2.2桥式整流电路 桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 方案三：对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但这种电路输出电流的能力较差，所以具有高电压，小电流的输出特性。 方案选定：鉴于以上分析，本设计采用方案二。 3、滤波电路方案选择 整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的交流成分，为了获得平滑的直流电压，应在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流成分。 方案一：电感滤波电路 图4.3.1电感滤波电路 电感L起着阻止负载电流变化使之趋于平直的作用。一般电感滤波电路只适用于低电压、大电流的场合。 方案二：∏型LC滤波电路 图4.3.2∏型LC滤波电路 由于电容C对交流的容抗很小，而电感L对交流阻抗很大，因此，负载RL上的纹波电压很小。但由于电阻要消耗功率，所以，此时电源的损耗功率较大，电源功率降低。 方案三：电容滤波电路 图4.3.3电容滤波电路 整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著减少，同时输出电压的平均值也增大了。 方案选定:鉴于以上分析，本设计采用方案三。
4、稳压电路 方案一:简单的并联型稳压电源 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能;负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因此在本实验中不适合此方案。 方案二:由固定式三端稳压器(7805, 7905)组成 由固定式三端稳压器( 7805, 7905)输出脚V。、输入脚V;和接地脚GND组成，LM317是可调电压稳压芯片，7805，7809, 7812,7905则属于CW78**, CW79**系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定。 方案三:简单的串联型稳压电源 串联稳压电源，即利用串联于电路中的调整管Q1进行动态分压而使负载得到稳定电压的电路。串联型稳压电源的工作原理，是在输入电压存在波动时，输出电压保持恒定的装置，利用稳压二极管两端电压不变的原理，使输出电压保持不变,并用多级三极管组成达令顿复合电路，组成放大器提高稳压精度。 方案选定:鉴于以上分析，本设计采用方案二。 
图4.1.1 +/-5 V稳压电路原理图 2、项目PCB图 图4.1.2 +/-5 V稳压电路PCB图 3、项目PCB3D预览图 
因为大一做过模电实验，做的就是直流稳压电源，所以原以为会很简单。但是经过这次设计我才了解到设计不等于制作，设计远远高于制作。 这次课题设计让我们感受最深的是在绘制电路板时遇到的问题。由于对实际元件了解不是很好在确定封装时绕了不少的弯路，导致浪费了不少时间毁。在经过了耐心和长时间的查阅后终于发现错误所在。 通过这次的课题设计了解了电源制作的整个过程，还有它的工作原理，在和课本上的知识对照更加理解了电源的原理。通过这次设计电源的课题设计方案，了解了直流稳压电源的方案论证和模块之间的联系以及元器件的选取，让我们更加进一步的了解了直流稳压电源的工作原理和它的性能指标。 这次设计之后，我认识到自己只有在实践中才能真正的了解电路了解自己的知识掌握程度，加深对知识的理解程度。
这次外围电路模块设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高:1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，外围电路模块设计这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。3，相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的分频器的设计，开始并不理解分频器的原理，但是和其他的专业同学讨论后，理解了分频器的基本原理后，很快的设计了电路原理图。
通过这两周对外围电路模块设计的学习，在过去的这一周时间里面，原本以为会比较轻松的设计任务却让我觉得有点措手不及。虽然困难重重，但是在遇到的各种各样的问题中，我学会了耐心，学会了坚持，我们小组团结互助共同努力完成了本次的设计。 我从这次的设计中还感受到坚持的重要性。做事情不能轻言谈放弃，虽然过程不顺利，与想象中相去甚远。但是只要我们能坚持，朝着自己既定的目标前进，就一定会走到终点。一点小小的挫折实际上是在为最后的美景做铺垫，当我们守得云开见月明的时候，就会发现，沿途的曲折其实是在考验我们的目标是否坚定。坚持下来，我们会收获丰硕的果实。 电子课程设计，不仅让我们的知识更加牢固，还让我意识到我们所学的知识可以与生活紧密的联系起来。这让我对自己有了更多的信心，因为我们在大学里面不是混日子，而是在学习真正对我们的生活有帮助的知识和能力。一个小小的课程设计，却让我有了大大的希望。我会更加珍惜现在这么好的学习环境，努力学习知识，让自己在激烈的社会竞争中立足，也把自己所学的知识运用到生活实际中来回报社会。
这两周的电源的设计，尽管不是我设计的，可是我能够明白其中的原理，也算是一种不同的收获。其实我感触最多的是老师的课堂，老师的课和其他老师不一样，没有规规矩矩的，而是在给我们不断举例子讲实例，让我明白生活中很多事物远远没有宣传的那么好，也没有表现的那么好。走在时代前端的我们，肩负着新时代的责任，我不知道我可否能顾回报社会，是否能够回报父母，但是起码我不会辜负每一位老师对我们的期望。完成作业，完成老师的课堂任务，就是我们的主要任务。现在我们的课程很多，每周都会上同样的课程十几节，很枯燥，但是看到老师还是不辞辛苦给我们讲课时，我依然会打起十二分的精神对待，希望有一天学有所成，做一个优秀的人，那是最大的收获。
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