电子元器件调研与系统设计报告
专业：电气工程及其自动化
班级：电气 1102
姓名：
学号：
指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2013 年 7月 11日
题目：直流稳压电源的设计与制作
一、设计目的
1.使同学对电子器件与电子系统设计有一定的基本了解，提高同学对电子技
术相关知识学习的积极性，培养大家的动手能力。
2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3.深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。
二、设计任务
1.设计一个可调的直流稳压电源，其主要技术指标要求如下：
输入（AC）：Ui=220V，f=50Hz；
输出直流电压：Uo=3V，Uo=5V；
2.设计电路结构，画出电路原理图，并对其进行分析。
3.选择电路元件，计算确定元件参数，用multisim软件对其进行仿真。
4.完成直流稳压电源的实物制作，对其主要功能和性能参数进行调试和测试。
三、市场调研
表1 市场调研统计
序号名称规格单价/元选择调研地点
1 电源变压器20W 24V 16 否西北电子商贸城9W 24V 10 是西北电子商贸城5W 9V 8 否西北电子商贸城
2 二极管LED发光0.0
3 否西北电子商贸城1N40010.0
4 是西北电子商贸城单向高压0.
5 否西北电子商贸城
3 滑动变阻器102 0.01 否西北电子商贸城103 0.01 是西北电子商贸城1040.01 否西北电子商贸城
4 电解电容
10uF 0.1 否西北电子商贸城100uF 0.1 是西北电子商贸城1000uF 0.1 否西北电子商贸城450uF 0.1 是西北电子商贸城1800uF 0.2 否西北电子商贸城
序号名称规格单价/元选择调研地点
LM2596 1 否西北电子商贸城
5 稳压器LM317 0.5 是西北电子商贸城
LM2940 1 是西北电子商贸城
74LS48 1 是西北电子商贸城
6 译码器74LS138 1 否西北电子商贸城
74LS148 1.5 否西北电子商贸城
7 反相器74LS00 1 是西北电子商贸城
74LS20 1.5 否西北电子商贸城
8 数码管0.36寸4位共阳 1.5 否西北电子商贸城
0.56寸1位共阴0.5 是西北电子商贸城
16p 0.1 是西北电子商贸城
9 IC插座14p 0.1 是西北电子商贸城
8p 0.2 否西北电子商贸城
10 电位器3296W103 0.5 是西北电子商贸城
3296W104 0.5 否西北电子商贸城
11 开关八角形复位按键 1 否西北电子商贸城
双排六脚0.1 是西北电子商贸城
5*7cm 0.2 否西北电子商贸城
12 电路板10*15cm 3 是西北电子商贸城
9*15cm 1 否西北电子商贸城
四、主要功能
电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50Hz电源，但我们所使用的大多数电子设备中，如收音机、带微处理器的设备等，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用到的，是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源。所以直流稳压电源在电子设备中起着重要的作用，为设备能够稳定工作提供保证。
我们所制作的可调直流稳压电源，就是将220V、50Hz的电力网交流电压变换成电子设备中所需要的低电压小功率的稳定的直流电源电压。输出电压有3V和5V可调，并由数码管显示。
五、方案
1.电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的
交流电压，并送给整流电路。
2.整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
3.滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而
得到比较平滑的直流电压。
4.稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压
和负载的变化而变化。
六、电路
直流稳压电源的总体电路原理图如下：
图1 总体电路原理图
电源变压器将电网电压220V、50Hz变换为所需的交流电压；我们用的是9W单24V的电源变压器，将220V交流电变为24V的交流电。整流是将变压器的次级交流转换为单向脉动直流；我们用的是四个1N4001的整流二极管，组成整流电路。滤波是将整流后的波纹滤除，我们通过加一个450uF的大电解电容，进行滤波。由于经过整流滤波后的直流电源仍不稳定，会随着电网电压或负载的大小而变化，故再加稳压器稳压，得到一个波纹小，不随电网电压或负载大小而变化的稳定直流电源；我们用的是可调式三端稳压器LM317进行稳压。最后通过数码管显示输出电压；我们采用直插74LS48译码器、直插74LS00与非门和七段数码管来完成。
1.整流电路—单相桥式整流电路
对于整流电路，常用的有一下四种：半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流。
我们采用的是二极管单相桥式整流电路，电路图如下：
图2 单相桥式整流电路
利用二极管的单向导电性，在u2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。
2. 滤波电路—电容滤波电路
在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路（并联滤波电路）。
电路及输出波形如下所示：
图3 单相桥式整流电容滤波电路及波形
3.稳压电路
1，2脚之间为1.25V的基准电压，为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2的阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护稳压器LM317。
输出电压U0=1.25*（1+R2/R1）。
4.数码管显示
数码管显示是通过一个双刀双掷开关，一个74ls48芯片进行译码，和一个74ls00芯片实现。Lm2940给两个芯片供电，同时给开关提供‘1’和‘0’的信号。
当开关打在5v档位时输出信号为0101，当开关打在3v档位时输出信号为0011。
输出信号传送到74ls48芯片，74ls48芯片进行译码，在相应管脚输出高电平，点亮数码管。
数码管显示的电路原理图如下：
