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.实验九 直流稳压电源的设计一．实验目的1．学习小功率直流稳压电源的设计和调试方法。
2．掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。
二．预习要求1．根据直流稳压电源的技术指标要求，按照教材中介绍的方法，设计出满足技术指标要求的稳压电源。
根据设计和计算的结果，写出设计报告。
2．制定出实验方案，选择实验用的仪器设备，三．实验原理@小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。
+ 电 源 + 整 流 + 滤波 + 稳 压 +u 1 u 2 u 3 u I U 0_ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _（a ）稳压电源的组成框图u u 2 u 3 u I U 0t 电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交流电压u 2。
电源变压器的效率为：12P P =η 其中：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表1所示：因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。
2．整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u 2变换成脉动的直流电压u 3。
滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u 3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U I 。
U I 和交流电压u 2的有效值U 2的关系为：2)2.1~1.1(U U I =在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：22U U RM =流过每只二极管的平均电流为：·R U I I R D 245.02==其中：R 为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C 提供放电通路，放电时间常数RC 应满足：2)5~3(T RC > 其中：T = 20ms 是50Hz 交流电压的周期。
3．稳压电路由于输入电压u 1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I 会随着变化。
直流稳压电源的制作与调试直流稳压电源是一种能为负载提供稳定直流电源的电子装置，本训练在对直流稳压电源训练电路组成及工作过程进行分析的基础上，对直流稳压电源实物制作及调试进行指导。
一、训练电路分析直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。
图7.10为一种连续可调的直流稳压电源电路。
工作原理如下：220V 的交流电经过T 1变压器进行降压，变压器降压后次级输出的交流电通过VD 1-VD 44个二极管组成的整流桥进行整流，将交流电转变为脉动的直流电，再经过C 1进行滤波变成平滑，脉动小的直流电，稳压电路采用集成稳压器LM317来实现，LM317有三个端输入端Vin ，输出端Vout ，调整端ADJ,输入端并入瓷介小容量电容用来抵消电感效应，二极管D 5起保护作用，输出表达式为 ,REF U 是集成稳压器的输出电压为1.25V ，1.25V 是三端稳压器输出端与调整端之间的固有参考电压，改变R 2的值，Uo 的值即可改变，由此在输出端即可得到连续可调的直流电压。
图1 可调直流稳压电源训练电路二、实物制作在对训练电路进行实物制作之前，可以利用Multisim 软件对其进行仿真，仿真成功后，利用元器件和PCB 板进行实物制作，实物制作所需元件如表7.5所示。
表7.5 训练电路元件清单REF O U R RU )1(21+=实物制作时注意以下几点：（1）在将器件安装到PCB板上之前，对所选用的器件进行了测试，尽量减少因器件原因造成的电路故障，缩短调试时间，以确保每个器件完好。
（2）安装时，先安装比较小的元件。
首先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上电容等。
（3）在焊接过程中注意不出现挂锡或虚焊情况，避免人为故障。
（4）电路焊接安装完毕后，应先对照电路图按顺序检查一遍，检查每个元件的规格型号、数值、安装位置管脚接线是否正确。
着重检查电源线，变压器连线，是否正确可靠。
检查每个焊点是否有漏焊、假焊和搭锡现象，线头和焊锡等杂物是否残留在印制电路板上。
自制可调直流稳压电源在电子电路实验和项目制作中，一个可靠的直流稳压电源是不可或缺的。
通过自制一个可调直流稳压电源，您可以根据需要调整输出电压，从而提供适合各种应用的电源。
本文将向您介绍如何自己制作一个简单但实用的可调直流稳压电源。
在开始之前，请确保您具备一定的电子知识和基本的电路制作技能。
材料清单：1. 一个适配器（输入电压220VAC，输出电压12VDC）2. 一个变压器（输入电压220VAC，输出电压12VAC）3. 一个桥整流器4. 一个电容器（容量1000μF，额定电压25V）5. 一个电位器（阻值10kΩ）6. 一个稳压集成电路LM3177. 一个散热器8. 一个转接头（用于连接电路到外部电源）步骤：1. 首先，将适配器插头连接到转接头上并插入电源插座。
确保适配器的输出电压为12VDC。
2. 将适配器的正极连接到桥整流器的“+”端，将适配器的负极接地。
3. 将桥整流器的输出连接到电容器的正极，并将电容器的负极接地。
4. 将电容器的正极连接到稳压集成电路LM317的“输入”脚，将电容器的负极连接到稳压集成电路LM317的“调节”脚。
5. 将电位器的中间引脚连接到稳压集成电路LM317的“调节”脚，将电位器的两侧引脚分别连接到稳压集成电路LM317的“调节”脚和“输出”脚。
6. 将散热器安装在稳压集成电路LM317上以保持散热效果。
7. 将稳压集成电路LM317的“输出”脚连接到您需要供电的电路或设备。
完成上述步骤后，您就成功地制作了一个可调直流稳压电源。
使用和调节：1. 在使用之前，请确保所有连接都正确并没有短路。
2. 将电路连接到您需要供电的电路或设备。
确保极性正确。
3. 通过调节电位器来调整输出电压。
您可以使用万用表来测量输出电压以确保其准确性。
4. 可调直流稳压电源的调节范围通常是从1.2V到12V。
通过旋转电位器，您可以在此范围内调整输出电压。
注意事项：1. 在进行任何操作之前，请将电源拔掉，以确保安全。
直流稳压电源的制作及调试目录目录 (2)1 晶体管串联型稳压电源 (4)1.1晶体管串联型稳压电源框图 (4)1.2串联型稳压电源组成： (4)1.2.3基准电压电路： (4)1.2.5 过载保护电路： (4)1.3晶体管串联型稳压电源原理图 (5)1.4主要技术指标 (5)2 直流稳压电源设计 (6)2.1直流稳压电源综述 (6)2.2电源变压器工作原理 (6)2.3整流电路 (7)2.3.1 整流电路的任务 (7)2.3.2 衡量整流工作性能的参数 (7)2.3.3常用单相整流电路分类 (7)2.4滤波电路 (13)2.4.1几种滤波电路 (13)2.4.3电容滤波电路分析 (14)2.5稳压电路 (16)2.5.1常用稳压电路分类 (16)2.5.2稳压电源质量指标 (16)2.5.3集成三端稳压器稳压电路 (17)2.5.4集成三端稳压器分类： (17)2.5.5常用三端集成稳压器性能 (17)3 原件选型及型号参数 (19)3.1变压器选择 (19)3.2整流电路选择 (19)3.3滤波电路选择 (19)3.4稳压电路的选择 (20)4稳压电源电路仿真 (21)4.1固定稳压电源电路仿真 (21)4.1.1电路原理图 (21)4.1.2变压电路仿真 (21)4.1.3整流电路仿真 (23)4.1.4滤波电路仿真 (27)4.1.4.1滤波电路元器件清单 (27)4.1.5稳压电路仿真 (31)4.1.6工作原理 (33)4.2可调输出稳压电源 (34)4.2.1电路原理图 (34)4.2.2工作原理 (34)5 电路板设计 (35)5.1原理图绘制 (35)5.2建立元器件封装库 (35)5.3 PCB的绘制 (36)6 电路的安装于调试 (36)6.1元器件检查与整形 (36)6.2焊接 (36)6.3装配 (36)6.5 常见问题处理 (36)7 电路的参数测定 (37)7.1电压输出测量 (37)7.2最大输出电流测量 (37)7.3纹波电压测量 (37)7.4电阻的测量 (38)8 稳压电源实物照片 (39)9实践小结（收获、体会及建议）...................................................................... 错误!未定义书签。
一、教案基本信息可调直流稳压电源的制作与调试教案课时安排：2课时教学目标：1. 了解可调直流稳压电源的原理及组成；2. 学会使用相关仪器仪表进行电路调试；3. 能够独立完成可调直流稳压电源的制作与调试。
教学重点：1. 可调直流稳压电源的原理及组成；2. 电路调试的方法与技巧。
教学难点：1. 电路调试过程中可能遇到的问题及解决方法。
二、教学过程1. 导入：通过展示实际应用场景，引导学生了解可调直流稳压电源的作用及重要性。
2. 讲解：讲解可调直流稳压电源的原理及组成，包括电源模块、稳压模块、调节模块等。
3. 演示：教师演示可调直流稳压电源的制作过程，讲解各个步骤及注意事项。
4. 实践：学生分组进行可调直流稳压电源的制作，教师巡回指导，解答学生疑问。
三、课后作业1. 复习可调直流稳压电源的原理及组成；3. 完成课后练习题。
四、教学评价1. 学生制作的可调直流稳压电源是否符合要求；2. 学生对制作与调试过程中的问题是否能够独立解决；3. 学生对可调直流稳压电源相关知识的掌握程度。
五、教学资源1. 教材或教学参考书；2. 可调直流稳压电源制作套件；3. 相关仪器仪表（如电压表、电流表等）；4. 电源设备；5. 辅导资料及课后练习题。
六、教学过程1. 引入：通过展示不同类型的电子设备，强调稳压电源在实际应用中的重要性。
2. 理论讲解：深入解析稳压电源的工作原理，包括电压调整、电流限制、热稳定等。
3. 示范操作：演示如何正确连接元件，包括电容、电阻、晶体管等，并进行电源调试。
4. 学生实验：学生独立或分组制作稳压电源，教师提供必要的技术支持。
5. 成果展示：学生展示自己制作并调试成功的稳压电源，分享制作过程中的心得体会。
七、教学评价1. 学生稳压电源的工作性能是否稳定可靠。
2. 学生对稳压电源原理及相关电子元件的理解程度。
3. 学生解决问题的能力，以及在团队合作中的表现。
八、教学难点1. 稳压电源的精确调节和稳定性控制。
直流稳压电源的设计(包括原理、设计方法及调试步骤直流稳压电源的设计原理直流稳压电源是指将交流电源转化为恒定的直流输出，保证电压的稳定性和输出电流的稳定性。
在直流稳压电源中，使用稳压器将变化的输入电压稳定到稳定的输出电压，以保证外围电路的电压不受外界变化的干扰，从而对外围电路具有恒定的电压和电流稳定性。
设计方法1. 选择输出电压直流稳压电源设计开始之前，应该确定输出电压的数值。
在选定输出电压的同时，还要选择稳定输出电压的稳定器件。
2. 选择稳压芯片在选择稳压芯片时，需要考虑输出电流的大小，选择合适的稳压芯片进行设计。
通常选用的稳压芯片有 LM7805、LM7812等。
3. 选择主电源在选择主电源时，要选择合适的电源电压，以保证输出电压的稳定性。
如果主电源电压较大，则应该降压后进行使用。
4. 选择散热器在选择散热器时，要考虑到电路的输出功率大小及使用环境温度，选择合适的散热器，以便保证散热性能。
在直流稳压电源中，应该添加合适的滤波器，以保证电路的稳定性。
应选择合适的电容，以增加直流稳压电源的稳定性和抗干扰能力。
调试步骤1. 连接电路连接电路时，应先同主电源进行连接，再进行连接其它元件。
在连接稳压芯片时，应遵循芯片的引脚规格，正确连接稳压芯片的输入和输出电路。
2. 测试电压在对电路进行测试时，应得到正确的输出电压。
如果输出电压超出所规定的范围，则应调整散热器，增加电容，以保证输出电压的稳定性。
4. 调整短路保护在对电路进行调试时，应测试短路保护功能。
如果输出电路出现短路，应该通过调整短路保护，以保护电路免受损坏。
总结直流稳压电源可以保证外围电路的稳定性，对电路的功能发挥起到重要的作用。
在设计直流稳压电源时，应选择合适的稳压芯片、主电源、散热器和滤波器，并进行正确的连接和调试，保证电路的稳定性和输出电流的稳定性。
中国矿业大学徐海学院电子技术选修课姓名：学号：专业：电子科学与技术题目：直流稳压电源的制作与调试设计地点：电工电子实验室设计日期： 2013年5月28日至 2013年6月03日成绩：指导教师：年月电子技术选修课任务书学生姓名专业年级学号设计日期：2013 年5 月28 日至2013 年 6 月03 日设计题目：直流稳压电源的制作与调试设计内容和要求：1. 设计内容▪输入交流电(220V/50Hz)；▪输出4路直流电(+5V、+12V、-12V 及+1.25V~+14V可调）。
▪各路直流输出电流≥0.5A▪纹波电压＜50mV▪具有输出电压指示（发光二极管）2. 设计要求▪用Multisim仿真整体电路原理图；▪用Altium designer设计整体电路图；▪用Altium designer设计PCB板图指导教师签字：年月日摘要：直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
过程如下：220v经电源变压器降为约+12v的交流电，先经过整流桥和电容C1和C2进行滤波后，经过稳压芯片得到在+1.25v~+14v可调的一个相对稳定的直流电压，然后把整流后的电压接到7812稳压芯片、7912稳压芯片、7805稳压芯片上，分别得到+12v、+5v、-12v的电压。
关键词：变压器，整流桥，滤波，稳压目录1直流稳压电源组成 (5)1.1直流稳压电源组成 (5)2 整流电路 (6)2.1单相半波整流 (6)2.2单相全波整流电路 (7)2.3单相桥式整流电路 (8)3 滤波电路 (10)3.1电容滤波电路工作原理 (10)3.2电路波形 (11)3.3参数计算 (11)4稳压电路 (11)4.1稳压电源 (11)4.2稳压电路 (14)5焊接过程中遇到的问题及解决方案 (15)6实践小结 (15)7 参考文献 (16)8 附录 (17)1 直流稳压电源组成1.1直流稳压电源组成图1.1直流稳压电源组成变压器：交流降压；整流：交流变脉动直流；滤波：滤除脉动；稳压：进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力。
2 整流电路2.1单相半波整流2.1.1工作原理图2.1.1半波整流工作原理图u2 >0 时：二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2；u2<0时：二极管截止， uo=0。
（为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
）2.1.2电路波形图2.1.2半波整流电压波形2.1.3参数计算图2.1.1工作原理图 图2.1.3（1）输出电压波形 输出电压平均值2220200045.02)(sin 221)(21U U t td U t d u U ====⎰⎰πωωπωπππ输出电流平均值Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL图2.1.3（2）二极管上输出电压波形二极管上的平均电流：O D I I = 承受的最高反向电压：22U U DRM =2.2单相全波整流电路2.2.1工作原理图2.2.1全波整流工作原理图变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2，当u2正半周时： D1导通，D2截止；当u2负半周时： D2导通，D1截止。
2.2.2电路波形图2.2.2电压波形图2.2.3参数计算图2.2.3（1）输出电压波形输出电压平均值2220009.022)(sin 21)(1U U t td U t d u U ====⎰⎰πωωπωπππ输出电流平均值Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL图2.2.3（2）二极管上输出电压波形二极管上的平均电流：O D I I 21=二极管承受的最高反向电压：222U U DRM =2.3单相桥式整流电路2.3.1电路组成由四个二级管组成桥路图2.3.1桥式整流电路组成图2.3.2工作原理图2.3.2桥式整流电路工作原理图（正半周）图2.3.3工作波形图（正半周） u 正半周，Va>Vb，二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止。
图2.3.2桥式整流电路工作原理图（负半周）图2.3.3工作波形图（负半周）u 负半周，Va<Vb，二极管 D2、D4 导通，D1、D3 截止。
2.3.4参数计算tdtVVVωωπ⋅⋅==⎰sin212πLO(AV)LLL RVI=L29.0RV=脉动系数：483.0L2L22=-=VVVS最大反向电压：2RM2VV=平均整流电流：D3D1II=D4D2II==L2L45.021RVI==图2.3.1桥式整流电路组成图3 滤波电路3.1电容滤波电路工作原理图3.1电容滤波工作原理图（LR未接入）图3.1电容滤波工作原理图（LR接入）u2<uC 时：二极管截止，C →RL 放电。
u2 > uC 时：二极管D1、D3导通，一方面向RL 提供电流，另一方面向c 充电。
C R R in L C )//(1=τ3.2电路波形图3.2滤波电路输出波形（L R 未接入）图3.2滤波电路输出波形（L R 接入）3.3参数计算输出电压平均值202.1U U = 流过二极管瞬时电流LoL DF R U ~I ~I 21)32(2)32(== 4 稳压电路4.1稳压电源4.1.1晶体管串联型稳压电源 4.1.1.1电路原理图图4.1.1.1晶体管串联型稳压电源原理图4.1.1.2电路框图图4.1.1.2晶体管串联型稳压电源电路框图4.1.1.3电源组成1. 调整电路2. 取样电路3. 基准电压电路4. 比较放大电路5. 过载保护电路4.1.1.4工作原理如图4.1.1.1，↓↑→↓→=↓→↑→O CE B C B O V V V V V V 1233 4.1.2固定输出稳压电源 4.1.2.1电路原理图图4.1.2.1固定输出稳压电源原理图4.1.2.2电路组成1变压电路 2整流电路 3滤波电路 4稳压电路4.1.2.3电路波形图4.1.2.3（1）变压器波形图4.1.2.3（2）滤波波形图4.1.2.3（3）稳压波形4.1.3可调输出稳压电源4.1.3.1电路原理图图4.1.3.1可调稳压电源原理图4.1.3.2工作原理由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。
4.1.3.3参数计算输出电压P a P 1REF REF O +=R I R R V V V +)1(25.11P R R+⨯≈ 输出电压) , , (O I O T I V f V =输出电压变化量T S I R V K V T ∆+∆+∆=∆O o I V O 输入调整因数00IO V O =∆=∆∆∆=T I V V K电压调整率00I OO V O %100/=∆=∆⨯∆∆=T I V V V S 稳压系数00I I OO O //=∆=∆∆∆=T I V V V V γ输出电阻00OO o I =∆=∆∆∆=T V I V R温度系数00OI =∆=∆∆∆=T V T T V S 4.2稳压电路4.2.1电路原图输入与输出之间的电压不得低于3V！4.2.2元器件作用C：用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。
即用以改善i波形。
C：为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。
即用来改善o负载的瞬态响应。
5 焊接过程中遇到的问题及解决方案（1）焊接要按元器件从低到高的顺序，依次进行。
以保证焊接板的干净、整齐、美观。
（2）问题：电源指示灯不亮解决方案：发光二级管极性是否正确，限流电阻是否焊接正确。
（3）问题：变压器副边无输出解决方案：断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大，更换新的变压器。
（4）问题：整流电路输出电压不达标解决方案：整流二极管方向是否正确。
（5）问题：滤波电容发热解决方案：电容极性及整流二极管方向是否正确。
（6）问题：稳压输出电压不正常解决方案：是否正确安装稳压器；电压调整电路是否焊接正常。
6 实践小结本设计采用变压、整流、滤波、稳压的流程思路将220v交流电压变为+5V、 +12V、-12V及+1.25V~+14V可调的电压，而其中主要以三端固定稳压器CW7805、CW7812、CW7912构成的稳压电路设计作为设计的重点核心内容。
三端固定稳压器的使用系统具有功能强、性能可靠、成本低、方便易学等特点。
为满足设计需要，使用电容滤波电路的过滤，输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。
我们还运用Multisim软件仿真了变压、整流、滤波、稳压的输出波形，了解了直流稳压电源的内部结构及工作原理，使我们对直流稳压电源有了更深的了解。
通过本次直流稳压电源的设计我的体会有如下三点：一.做事情不能知难而退，要勇敢面对困难。
看题目是没有多少思路，认真跟随老师的分析脚步，慢慢的自己就会有一些思路。
二·做事情不能急躁，要有耐心的做。
分析电路图的每个元件功能和作用，每个部分的作用。
认真分析电路。
本来就是一个很繁琐的过程，需要足够的耐心。
三·做事情不能粗心，要细心的做事情。
Multisim仿真电路，每一个元件都不能出错，它的大小也是不能错。
应为在这个过程中有许多的细节都要注意，一个数据输错了，图形就不能真正确表述出来。
参考文献【1】曹国清.数字电路与逻辑设计.徐州：中国矿业大学，1998【2】谢自美.电子线路设计﹒实验﹒测试.武汉：华中科技大学，2000【3】康华光.电子技术基础（模拟部分）.武汉：华中科技大学，2006【4】陈大钦.电子技术基础实验.北京：华中理工大学电子学教研室，2007附录附录1： Multisim 仿真电路原理图XSC1SHIDIAN XSC2XSC3AC+AC+U8LED2LED1LED4▪附录2： Altium designer设计的整体电路图▪附录3：Altium designer设计PCB板图附录4：元器件清单固定输出稳压电源元器件清单晶体管串联型稳压电源元件清单稳压电源实物照片。
