《模拟电子技术》课程设计报告
设计题目：串联式稳压电源设计
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设计时间： 2012.12.25—2012.1.10
摘要
直流稳压电源一般由变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市交流电压220V变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电变成稳定的直流电，并实现电压在6—12V可调。
关键词：稳压 变压 整流
一、 实验目的
（1）掌握集成稳压电源的实验方法
（2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源 （3）掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法 （4）进一步培养工艺素质和提高基本技能
二、实验要求
1）用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路 2）要求输出：
输出直流电压Vo＝12V±0.2V 输出直流电流Io＝0-200mA
电网电压(220V)波动范围为10% 输出内阻ro<＝0.1Ω 输出纹波电压Voac<＝2mV 有过流保护
3) 画出电路图，写总结报告《模拟电子技术课程设计》
三、实验原理与方案选择
1、稳压电源的组成原理
直流稳压电源一般有电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和波形变换如下：
（1） 电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。 （2） 整流电路：一般由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单
相全波和单相桥式整流电路。应用最为广泛的是桥式整流电路，4个二极管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。
输出波形：
（3） 滤波电路：加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特
性，使输出波形平滑，减小直流电中的脉动成分，以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大电容的电容为滤波电容。因为电容的放电时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。
输出波形：
（4） 稳压电路：稳定输出电压。稳压电路种类很多，包括稳压管，串联稳压，集成稳压器等。该实验中我们选用的是三端式固定输出稳压器7805，7812
2、方案选择
1 + W78XX 2 3 2 + C2 _ W79XX 1 3 _ Uo + Ui _ C1 Uo _ Ui + C1 C2 (a)输出正电压电路 (b)输出负电压电路 串联型稳压电源有两种方案可供选择：分立元件串联调整稳压电路和集成稳压块稳压电路。
1）分立元件串联型稳压电路
典型的串联型稳压电路见下图2所示。是由调整环节，比较放大环节，基准环节和取样环节所组成的电压负反馈闭环系统。
取样环节：由R1、R2和RP组成的分压电路。它将输出电压U0的变化取回一部分UF（称取样电压）送刀比较放大器的基极。
基准环节：由限流电阻R3和稳压管DZ组成，为比较放大器T2的发射极提供一个稳定的基准电压UZ 。
比较放大环节：由T2、R4组成，R4为T2的集电极负载电阻。比较放大器对取样电压UF和基准电压UZ的差值进行放大，去控制T1的基极。
调整环节：由基极偏置电阻R4及调整管组成。实际它是一个射极输出器调整管T1起电压调节作用，其C，E极间的管压降UCE1受比较放大器误差电压的控制，由于起电压调节作用的调整管T1与负载是串联的，故称为串联型稳压电路。
2）集成稳压块稳压电路
集成稳压器多采用串联型稳压电路，组成框图如图3所示。除基本稳压电路外，常接有各种保护电路，当集成稳压器过载时，使其免于损坏。
图3 三端集成稳压器电路框图
由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足本设计指标要求，故本实验采用分立元件串联调整稳压电源。
最终电路图设计
AD1AC220V ±10%AT4T3R42.7Ω/1WT5R55.6KBW12.5K＋ VODC5-12V 0-200mAD2R1C1C22KB1 5W+15V1000μ/25V0.01μ1000μ/16VA0.01μR210KT1T2+RLC3C4R61.5KD3D1-D4: 1N4001T1-T3,T5: 9013T4: 50V,3A
D4红R3510Ω四 、材料清单：
1. 整流二极管 1n4001 4只 2. 电解电容 1000u/25V 2只 3. 三极管 9013 4只 4. 大功率三极管 3A/50V 1只 5. 红色发光二极管 1只 6. 大电阻： 2.7Ω/1W 1只
7. 1/4W电阻：510Ω，1.5K，2K ，5.6K，10K， 各1只 8. 电位器（可调电阻）：2.5 2只 9. 瓷片电容： 0.01μ 2只 10. 变压器： 15V/220V 5W 1只
11. 80×100mm2 万能印刷板 1块 12. 导线、焊锡若干
13. 二芯带插头电源线 1根
五、元件参数计算
（1）整流电路参数 输出电压平均值：U0(AV)12LED102U2sintd(wt)22U20.9U2
输出电流平均值：I0(AV)U0(AV)RL0.9U2 RL0.45U2 RL平均整流电流：ID(AV)I0(AV)2U0(AV)2RL最大反向电压：URM2U2
1.1U2I0.45整流二极管的选择（考虑电网10%波动）：FRLU1.12U2 R六、安装与调试
1．元器件的识别与检测
在将元器件插装到印制电路板上之前，应对所装配的元器件进行识别与检测，保留合格品，更换不合格品。
2．元器件的插装和焊接
1） 首先在通用板上布局好各元器件的焊接位置。
2） 焊接顺序：电阻、二极管、IC插座、三极管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。要特别注意元器件的安装方向！元件的安装高度是否适中。
3）焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行），立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。
4）按照接线要求位置，将连接线焊接到对应的插孔。注意导线颜色！ 5）剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。 6）检查元件有无错焊、漏焊，引脚是否正确无误。 7）通电测试。 3．通电调试与故障排除
通电调试前，应将焊好的电路板认真检查，看看各个元器件有无插错，电容的极性是否正确，三极管（或集成块）的管脚是否正确，整流二极管接反了没有，确定无误后再通电调试。
通电观察：通电后不要急于测量电气指标，而要观察电路有无异常现象，例如有无冒烟现象，有无异常气味，手摸晶体三极管（或集成电路）外封装，是否发烫等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。
4．直流稳压电源主要技术指标的测试
（1）输出电压可调范围的测量
按电路图所示接线通电，用螺丝刀调节电路中电位器的大小，用万用表直流电压档测量电源输出电压的值，记录对应的输出电压UOmin和UOmax。则该稳压电源输出电压的可调范围为UOmin ~ UOmax 。 （3）输出电阻Ro
将输入端短接，在输出端加一个直流电源U，用万用表直流电流档测量输出端电流I,输出电阻R=U/I.
（4）最大输出电流和输出保护电流的测量
按图接好电路，在空载下调节电路板上的电位器，用万用表测量输出端电压，使输出端电压为12V。在输出端接一个负载电位器，通电，用螺丝刀调节负载电位器，用万用表电流档测量负载电位器上的电流，测出最大输出电流。
五、结论与心得
首次接触这些电子元器件，刚开始制作无从下手，购买到工具后没有急着制作。第一步，查找电路实验设计相关资料，了解实验原理，确定好实验设计方案，画出电路图，认真分析电路图并进行相关计算。
第二步，先是查找资料及说明书，在网上看操作视屏，了解万用表、电烙铁等工具的使用方法。
第三步，接着就是用万用表以及网上查找资料识别和测量电子元器件的相关信息。
第四步，就是开始将元器件焊接到电路板上。 第五步，仔细检查焊接结果后通电测试。
其中第四步的焊接我感觉对初学者有些难度，缺乏焊接经验。对电烙铁的选择，使用，以及在焊接中锡丝融化的多少才合适，烙铁头接触锡丝以及元器件的时间长短，还有助焊剂松香的搭配使用，元件的剪脚等都会影响焊接的结果。我们整整花了5个多小时的焊接才大致完成焊接过程。
在这次制作实验中我学到了很多东西，对此也很感兴趣，也学到了不少焊接的经验，学会对一些简单的元器件的识别与检测，了解了一些工具的使用方法。最令我感到有成就感的是在大家很多测试不成功的电路板中我们的电路板直接一次性通过测试，完全没有改接。唯一感到有所遗憾的是电路板焊接反了。
这样的实验培养了我们的动手能力，所谓熟能生巧，在布线，焊接，检查电路各种方面我们都有很大的提高。一个实验只要认真对待，不管结果怎样，我们一定会有收获。
六、参考文献
[1] 童诗白，华成英主编. 模拟电子技术基础[第四版]. 高等教育出版社，2006. [2] 陈大钦. 电子技术基础实验（电子电路实验，设计，仿真），高等教育出版社 [3] 上网查找的资料
