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安徽師范大學物理與電子信息學院
Anhui Normal University 課程設計 題 目： 串聯型直流穩壓電源設計 院 (系)： 物理與電子信息學院 專 業： 電子信息工程 二O一八年 目錄
摘 要3 第1章 設計過程4 3.1系統設計 4 3.2單元電路設計 5 第2章 Multisim軟件仿真7 2.1、輸出電壓 7 2.2 電壓調整范圍的測量 7 2.3 輸出額定電流 8 第3章 實物制作8 3.1電路板焊接 8 3.2 電路焊接及注意事項 9 第4章 心得&體會9 摘 要 穩壓電源就是其輸出電壓相對穩定，它與人們的日常生活密切相關，也稱為穩壓電源、穩壓器等。隨著電子技術的發展，電子系統的應用領域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，對穩壓電源的要求也更加的靈活多樣。電子設備的小型化和低成本化，使穩壓電源朝輕、薄、小和高效率的方向發展。設計上，穩壓電源也從傳統的晶體管串聯調整穩壓電源高效率、體積小、重量輕的開關型穩壓電源迅速發展。 本文是以串聯型直流穩壓電源輸入220V/50Hz的市電來進行設計，來實現輸出8V/500mA的直流電壓，以此為目標來進行對串聯穩壓電路各個元器件的選擇。 本課題的設計要求： 1、輸出電壓U0=8V，調整范圍：6~12V； 2、輸出額定電流I0=500mA。 3.1系統設計 3.1.1結構框圖及說明    3.1.2系統原理圖及工作原理 
圖3.1.2 串聯穩壓電源原理圖 整流電路：如圖3.1.3所示，“整流電路”是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經過整流電路之后的電壓以及不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。 
圖3.1.3 整流電路圖 LM317穩壓器：LM317是應用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調的特點。此外，還具有調壓范圍寬、穩壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優點。LM317是可調節三端正電壓穩壓器，在輸出電壓范圍1.2V~37V時，能夠提供超過1.5A的電流，此穩壓器非常易于使用。如圖所示，自右向左依次為INPUT電源輸入；OUTPUT調壓電源輸出；ADJUST控制。  
LM324N集成運放：LM324N是一款四運放集成電路。針腳數是14，工作溫度范圍是-40℃—+85℃，封裝類型是DIP，如圖所示。
3.2單元電路設計 3.2.1單元電路工作原理 電源變壓器：電源變壓器是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。該直流穩壓電源中，輸入為220V交流電壓，輸出為15V。變壓器的變比由變壓器的副邊按比例確定，變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。 整流濾波：該設計采用單相橋式整流電路。其由四只1N5399二極管組成，其構成原則就是保證在變壓器副邊電壓u的整個周期內，負載上的電壓和電流方向始終不變。為達到這一目的，需要在Uz的正、負半周內正確引導流向負載的電流，使其方向不變，設變壓器副邊兩端分別為a和b，則a為“+”b為“一”時應有電流流出a點，a為“一”b為“+”時應有電流流入a點；相反，a為“+”b為“一”時應有電流流入b點，因而a和b點均應接兩只二極管，以引導電流。經過整流后的直流電幅值變化很大，會影響電路的工作性能。可利用電容的“通交流，隔直流”的特性，在電路中并人兩個并聯電容作為電容濾波器，濾去其中的交流成分。電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路，在整流電路的輸出端（即負載電阻兩端）并聯一個電容即構成電容濾波電路。濾波電容容量較大，因此一般均采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。如果將兩個濾波電容相連接，且連接點接地，就可同時得到輸出電壓平滑的正負電源。在理想情況下，變壓器副邊無損耗，二極管導通電壓為零，所以電容兩端電壓相等。而當其上升到峰值后開始下降，電容便通過負載電阻放電，其電壓也開始下降，趨勢與電容兩端電壓基本相同。但是由于電容按指數規律放電，所以當其下降到一定數值后，電容將繼續通過負載放電，電容兩端電壓按指數規律緩慢下降。 穩壓電路：該部分主要使用了一個三端穩壓器件LM317，功能主要是穩定電壓信號，以便提高系統的穩定性能和可靠性能。LM317是由Vin端提供工作電壓后，他便可以保持其+Vout端（2腳）比其ADJ端（1腳）的電壓高1125V。因此，只需要用極小的電流來調整ADJ端的電壓，便可在Vout端得到比較大的電流輸出，并且電壓比ADJ端高出恒定的1125V。還可以通過調整ADJ端（1端）的電阻值改變輸出電壓（LM317T會保證接入ADJ端和+Vout端的那部分電阻上的電壓為1125V）。所以，當ADJ端（1端）的電阻值增大時，輸出電壓將會升高。 3.3.2元件參數選擇 
2.1、輸出電壓 輸出電壓測量：在R1和R2兩端并聯電壓表，當滑動變阻器調制中間值時，如圖2-1所示，測得輸出電壓為： 
圖2-1 輸出電壓U0=8V 2.2 電壓調整范圍的測量 當滑動變阻器調制最小時，如圖2-2所示，測得輸出電壓為： 當滑動變阻器調制最大時，如圖2-3所示，測得輸出電壓為：
 
圖2-2 電壓調整至6V 圖2-3 電壓調整至12V 2.3 輸出額定電流 如圖2-4所示，在電路的輸出端串聯電流表測得輸出電流為： 
圖2-4 輸出額定電流 3.1電路板焊接  
3.2 電路焊接及注意事項 1、焊接時要從低到高的順序，先焊接小元器件再焊接大元器件，特別是先焊接USB接口和電阻這類器件。 2、為了保證焊接的質量，焊接元件時，一定要先固定一個引腳，然后調整元件的位置及高低至適合后，再焊另外的引腳，以免焊歪，因為一旦固定兩個以上引腳，元件的位置就不可動了。 3、在往電路板上安裝點解電容等有極性的元器件時，注意看準他們的極性。 4、在焊接三極管時，要注意三極管的朝向，即基極，集電極，發射極。 5、在焊接電路板的過程中，要注意焊烙鐵的溫度以及和板子接觸的時間長短，防止焊板的銅圈脫落。 1、通過這次串聯型穩壓電源的設計,使我鞏固和加深了在模擬電子技術課程中所學的理論知識，對整流電路,濾波電路,穩壓電路等的認識更加深刻,并學會查閱相關手冊和資料，提高了分析問題，解決問題的能力。同時，更加增強了自己運用學習工具Multisim的能力，使得我們對電子又有了更加深刻的了解，也清楚了串聯型直流穩壓電源設計的全部過程。 2、采用分模塊的設計順序可以優化設計流程，使之更符合邏輯性。但是需要注意的是，在其中每個環節必須認真進行，如果某模塊電路沒有設計好，或者存在錯誤，則總的電路必然會受到影響,所以在設計過程中我們要保持認真嚴謹的態度。 3、在此次課程設計中也暴露了自己理論學習的欠缺和動手能力不高的問題，所以希望在以后的學習中能夠扎實的做好學習，打好基礎。也希望在以后的學習生活中有更多的動手機會，鍛煉自己的實際操作能力。 4、因為考慮到此次電路連線相對簡單，所以未采用打板子的方式，直接用焊接技術進行各元器件之間的連接。這個過程，加強了自身焊接技術和動手實踐能力。 總的來說，在課程設計的全過程中，經歷了不斷翻閱查找相關課題資料，不斷地深入了解課題，鉆研困難點。雖然設計出的電路仍然存在著或多或少的問題，未達到所有的要求指標，但我在這個過程中，真的提高了許多。
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