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安徽师范大学物理与电子信息学院
Anhui Normal University 课程设计 题 目： 串联型直流稳压电源设计 院 (系)： 物理与电子信息学院 专 业： 电子信息工程 二O一八年 目录
摘 要3 第1章 设计过程4 3.1系统设计 4 3.2单元电路设计 5 第2章 Multisim软件仿真7 2.1、输出电压 7 2.2 电压调整范围的测量 7 2.3 输出额定电流 8 第3章 实物制作8 3.1电路板焊接 8 3.2 电路焊接及注意事项 9 第4章 心得&体会9 摘 要 稳压电源就是其输出电压相对稳定，它与人们的日常生活密切相关，也称为稳压电源、稳压器等。随着电子技术的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，对稳压电源的要求也更加的灵活多样。电子设备的小型化和低成本化，使稳压电源朝轻、薄、小和高效率的方向发展。设计上，稳压电源也从传统的晶体管串联调整稳压电源高效率、体积小、重量轻的开关型稳压电源迅速发展。 本文是以串联型直流稳压电源输入220V/50Hz的市电来进行设计，来实现输出8V/500mA的直流电压，以此为目标来进行对串联稳压电路各个元器件的选择。 本课题的设计要求： 1、输出电压U0=8V，调整范围：6~12V； 2、输出额定电流I0=500mA。 3.1系统设计 3.1.1结构框图及说明    3.1.2系统原理图及工作原理 
图3.1.2 串联稳压电源原理图 整流电路：如图3.1.3所示，“整流电路”是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。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。经过整流电路之后的电压以及不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。 
图3.1.3 整流电路图 LM317稳压器：LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。LM317是可调节三端正电压稳压器，在输出电压范围1.2V~37V时，能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常易于使用。如图所示，自右向左依次为INPUT电源输入；OUTPUT调压电源输出；ADJUST控制。  
LM324N集成运放：LM324N是一款四运放集成电路。针脚数是14，工作温度范围是-40℃—+85℃，封装类型是DIP，如图所示。
3.2单元电路设计 3.2.1单元电路工作原理 电源变压器：电源变压器是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。该直流稳压电源中，输入为220V交流电压，输出为15V。变压器的变比由变压器的副边按比例确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。 整流滤波：该设计采用单相桥式整流电路。其由四只1N5399二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压u的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的，需要在Uz的正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变，设变压器副边两端分别为a和b，则a为“+”b为“一”时应有电流流出a点，a为“一”b为“+”时应有电流流入a点；相反，a为“+”b为“一”时应有电流流入b点，因而a和b点均应接两只二极管，以引导电流。经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电路的工作性能。可利用电容的“通交流，隔直流”的特性，在电路中并人两个并联电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻两端）并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，因此一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。如果将两个滤波电容相连接，且连接点接地，就可同时得到输出电压平滑的正负电源。在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压相等。而当其上升到峰值后开始下降，电容便通过负载电阻放电，其电压也开始下降，趋势与电容两端电压基本相同。但是由于电容按指数规律放电，所以当其下降到一定数值后，电容将继续通过负载放电，电容两端电压按指数规律缓慢下降。 稳压电路：该部分主要使用了一个三端稳压器件LM317，功能主要是稳定电压信号，以便提高系统的稳定性能和可靠性能。LM317是由Vin端提供工作电压后，他便可以保持其+Vout端（2脚）比其ADJ端（1脚）的电压高1125V。因此，只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在Vout端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1125V。还可以通过调整ADJ端（1端）的电阻值改变输出电压（LM317T会保证接入ADJ端和+Vout端的那部分电阻上的电压为1125V）。所以，当ADJ端（1端）的电阻值增大时，输出电压将会升高。 3.3.2元件参数选择 
2.1、输出电压 输出电压测量：在R1和R2两端并联电压表，当滑动变阻器调制中间值时，如图2-1所示，测得输出电压为： 
图2-1 输出电压U0=8V 2.2 电压调整范围的测量 当滑动变阻器调制最小时，如图2-2所示，测得输出电压为： 当滑动变阻器调制最大时，如图2-3所示，测得输出电压为：
 
图2-2 电压调整至6V 图2-3 电压调整至12V 2.3 输出额定电流 如图2-4所示，在电路的输出端串联电流表测得输出电流为： 
图2-4 输出额定电流 3.1电路板焊接  
3.2 电路焊接及注意事项 1、焊接时要从低到高的顺序，先焊接小元器件再焊接大元器件，特别是先焊接USB接口和电阻这类器件。 2、为了保证焊接的质量，焊接元件时，一定要先固定一个引脚，然后调整元件的位置及高低至适合后，再焊另外的引脚，以免焊歪，因为一旦固定两个以上引脚，元件的位置就不可动了。 3、在往电路板上安装点解电容等有极性的元器件时，注意看准他们的极性。 4、在焊接三极管时，要注意三极管的朝向，即基极，集电极，发射极。 5、在焊接电路板的过程中，要注意焊烙铁的温度以及和板子接触的时间长短，防止焊板的铜圈脱落。 1、通过这次串联型稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问题的能力。同时，更加增强了自己运用学习工具Multisim的能力，使得我们对电子又有了更加深刻的了解，也清楚了串联型直流稳压电源设计的全部过程。 2、采用分模块的设计顺序可以优化设计流程，使之更符合逻辑性。但是需要注意的是，在其中每个环节必须认真进行，如果某模块电路没有设计好，或者存在错误，则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度。 3、在此次课程设计中也暴露了自己理论学习的欠缺和动手能力不高的问题，所以希望在以后的学习中能够扎实的做好学习，打好基础。也希望在以后的学习生活中有更多的动手机会，锻炼自己的实际操作能力。 4、因为考虑到此次电路连线相对简单，所以未采用打板子的方式，直接用焊接技术进行各元器件之间的连接。这个过程，加强了自身焊接技术和动手实践能力。 总的来说，在课程设计的全过程中，经历了不断翻阅查找相关课题资料，不断地深入了解课题，钻研困难点。虽然设计出的电路仍然存在着或多或少的问题，未达到所有的要求指标，但我在这个过程中，真的提高了许多。
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