直流稳压电源设计-低频电子线路实验报告

直流稳压电源设计
一、实验目的
学会选择变压器、整流二极管、滤波电容以及集成稳压器来设计直流稳压电源；掌握稳压电源的主要参数性能及其测试方法。

二、实验电路设计要求
1、可以输出直流电压3V~9V，并连续可调；
2、Iomax=200mA；
3、稳压系数小于5×10^(-3)；
4、纹波峰峰值小于5mV。

三、设计电路的基本思路
直流稳压电源要求将电网中提供的220V交流电压转化为值较小的直流电压，故电路应该分为三个部分，第一个部分是电源变压器部分，提供12V 交流电；第二个部分是整流滤波电路，主要由二极管和电容构成，是电路中最重要的部分；第三个部分是稳压电路，将纹波尽可能减小，从而得到较为稳定的直流电压。

四、仿真电路设计
1、电源变压器以及整流滤波电路
V1
220 Vrms 50 Hz
0°
T1 0
1
7
8
变压器选择副边输出12V，整流二极管选择整流效果最好的桥式整流接法。

连接时应该注意二极管的正负方向。

关于电容的选择：滤波电容应当由纹波电压△V0和稳压系数Sv来确定，由稳压器的最大输入电压Vi=12V和输出电压Vo=9V以及稳压系数Sv=5×
10^(-3)，纹波峰-峰值△V0=5mV可得稳压器输入电压的变化量△Vi=△V0×Vi／（Vo×Vs）=4/3，从而得到滤波电容C=Ic×t／△Vi约为1500μF，故取三个470μF的电解电容并联以达到要求。

2、稳压电路
U2
稳压器选择cw317（仿真软件由于没有cw317，故取lm317代替），对于稳压器而言，图中R2与接adj端的可变电阻（以RP1代替）组成了稳压器电压输出调节电路，输出电压V0约为1.25×（1+RP1/R2），根据实验要求，若取R0=200Ω，由于V0最大取9V，代入算得RP1=1240Ω，取2个1kΩ可变电阻串联代替。

电容c2的作用是减小输出的纹波电压，二极管D2作用是防止输出端与地短接，损坏稳压器。

电容C3的作用则是进一步减小纹波电压。

根据实际情况C2选择了100μF，C3选择了1μF。

五、仿真现象
通过最后对输出端的探针检测，感觉到电路基本上完成了实验所给要求，比如下图是RP1=1KΩ时的输出。

从理论看输出应为7.2V，误差在可承受范围之内，并且通过调节RP1可连续输出不同电压，由于可变电阻范围取得更大了，所以输出电压的范围也随之增大了。

XMM2C3
1uF
5探针13,探针1
V: 7.69 V V(峰-峰): 416 nV V(有效值): 38.4 V V(直流): 7.69 V I: 15.4 nA I(峰-峰): 0 A I(有效值): 15.4 nA I(直流): 15.4 nA 频率: 100 Hz
六、 dxp 制版原理图，pcb 原理图以及实物制作
需要注意的是，在dxp 中连接制版原理图与在仿真软件mulitism 中连接原理图不同，选择元器件时，一定要先检查它的封装；此外，连接时要明确导线是否与元器件完好连接了，观察是否连接完好主要是看元器件连接处是否有实心圆点在，有则表明已完好连接。

其实在pcb图的制作当中，出现了一些问题，主要是在制作之前对元器件的封装没有进行深刻的了解，产生了两个问题：第一是电解电容封装错误，导致两个引脚孔之间间距太长；第二个问题是稳压器的封装错误。

现附上稳压器引脚图：
为了弥补以上问题过失，在制作电路板时进行了以下措施：第一：腐蚀电路板之前用油性笔及时划线，减小电解电容引脚孔之间的间距；第二：用小刀割断原理图中与稳压器连接的部分，在给打孔时在稳压器附近多打几个孔，以便于为稳压器的一些引脚连接飞线来弥补。

此外，在制作电路板时，还有其他小问题需要注意：电路板的制作流程是：电脑打印打印纸，将打印纸上的电路加热印到铜板上，腐蚀铜板，打孔，焊接。

为了避免出现打印纸上的电路加热因在铜板上时出现有的部分没有印上等情况，最好在设计之初，尽量使线路宽一些，焊盘大一些，将电路板印在铜板上之后，最好再仔细检查一遍，一般都会出现一些线路断掉等问题（需要非常仔细的观察），对不放心的地方最好再用油性笔重新描过一次。

七、实验心得
本次实验的仿真部分可以说是整个四个仿真任务中原理最简单，电路图最简洁的一个。

但是却是仿真时是耗时最长的一个，究其原因，一方面是软件仿真中的一些细节因素（比如二极管最大通过电流，稳压器的参数等）出现问题时难以发现，另一方面还是要怪自己在连接时不够细心，比如有一次替换了滑动变阻器之后，没有仔细检查电路是否有所改变，就急匆匆进行仿真，结果是与实验要求完全不同的结果。

当时只是感到气馁，烦躁，所以并没有查到问题，直到后来才发现稳压器输出端与adj端已经不知何时被短接了。

所以说，本次实验还是暴露了自己对电路设计缺乏一个理性的认识和耐心的思考，自己还是需要以后慢慢去改正。

此外，本次实验也作为了自己第一次制作电路板的内容。

在制作实物的过程当中，出现了各种各样的问题：线宽过于细，焊盘小，封装错误，部分区域布线过于密集等，在调试时，也遭遇了许多未知问题，其中包括元器件的问题，焊接时的问题等等。

我认为虽然问题很多，制作过程也很困难，但这都是我们学习电子专业必须突破的一道难关。

尽管最后实物的制作有些不尽如人意，但这次电子设计与制作的过程还是对我在电子专业的学习有很大的帮助和提高。