直流稳压电源的设计与制作

1、变压器的选择

变压器功率等于初、次级功率之和的一半。即P=(P1+P2)/2。因为我们设计的变压器P2=U2×12=12×1=12(W)，则P1=P2/(0.8～0.9)=14(W)。所以我们需要选择变压器的功率是15W、次级输出12V，初级输入220V。

2、二极管的选择

因为稳压电源要求的技术指标最大电流是1A，且IN4007的极限电流是1A，符合电路要求因此桥式整流的四个二极管(D1一D4)选用IN4007。

3、三极管的选择

三极管的工作电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，极限参数必须留有足够的裕量，2N3055的集电极最大直流耗散功率为6W，集电极最大允许直流电流15A，集电极一基极击穿电压为1OOV，集电极一发射极击穿电压60V，特征频率0.08MHz。符合电路要求，选用2N3055三极管。

4、电容器的选用

不同电路应该选用不同种类的电容，电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中。电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。容量与电流大小有一定比例的关系，为此本电路选择的滤波电容是大容量的电解电容。且耐压值是15V×1.42=21.5V，为安全起见选择25V以上；容量选择3300μF～4700μF，电子滤波电容选择10μF。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值和耐压值等。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。

5、电阻的选用

稳压管的限流电阻R1取56Ω；为了保证输出最低有1.5V，即基极须有2.2V的电压，所以可调电阻R3的接地端必须串接一固定电阻R2，它的阻值通过实验得出为56Ω；取样电路由R2、R3组成，实质上是一个分压器：Q1起电流放大作用，V1提供基准电压12V；通过调节取样电路的电位器R3来改变输出电压Uo，可用下列公式计算：Uo=[Vv1×(R2□R3’)/(R2+R3)]-VBE

由于输出电压Uo在1.5～12V间连续可调，输出电压由二个电阻器R2、R3决定，VBE约为O.7V，在这个稳压电源中R2为56Ω。R3’为电位器与R2间电阻。下面用以上公式来计算R3的阻值：

当Uo为1.5V时，此时线性电阻器R2的滑动端移到最下端R3’=0，则

R3=[Vv1×R2/(Uo+VBE)]-R2=330Ω (1)最大输出直流电流Iomax：表明该稳压电源的负荷能力，与整流管和调整管的最大允许电流ICM有关，1.2A。

(2)额定输出稳压直流电压Uo：可调压式1.5V～12V。

(3)稳压系数S：表示在负载电流与环境温度保持不变的情况下，由于输入电压Ui的变化而引起的输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量的比值，即：S越小，电源的稳定性越好。S约为10-2—10-4。

(4)输出阻抗Ro：表示当输入电压和环境温度保持不变时，由于负载电流Io和变化而引起的输出电压的变化量与负载电流的变化量的比值，即Ro=△UO/△Io

可见，如果Ro越小，则说明输出电压的变化越小。

(5)纹波系数r：输出电压中交流分量占额定输出直流电压的百分比，即r=[(U-)/Uo]×100％

显然，r越小越好，通常稳定电源的纹波电压只有几毫伏，甚至小于1毫伏。 220V的交流电从插头经保险管送到变压器的初级线圈，并从次级线圈感应出约14V的交流电压送到4个二极管。二极管在电路中的符号有短线的一一端称为它的负极(或阴极)，有三角前进标志的一端称为它的正极(或阳极)。它的基本作用是只允许电流从它的正极流向它的负极(即只能按三角标示的方向流动)，而不允许从负极流向正极。我们知道，交流电的特点是方向和电压大小一直随时间变化，用通俗的话说，它的正负极是不固定的。但是对照图1来看，不管从变压器中出来的两根线中那根电压高，电流只能由D1或D2流入右边的电路，由D3或D4流回去。这样，从右边的电路来看，正极永远都是D1和D2连接的那一端，负极永远是D3和D4连接的那一端，这便是二极管整流的原理。二极管把交流电方向变化的问题解决了，但是它的电压大小还在变化。而电容器有可以存储电能的特性，正好可以用来解决这个问题。在电压较高时向电容器中充电，电压较低时便由电容器向电路供电。这个过程叫作滤波。图中的C1便是用来完成这个工作的。
经过C1滤波后的比较稳定的直流电经电阻R1、线性电阻器R2、R3送到调整管Q1的基极使Q1导通。稳压管V1和二极管D5提供基准电压，经取样电路R2、R3送至Q1的基极，通过输出藕合电容C4输出稳定的直流电压。改变线性电位器R3的阻值可以输出连续可调的直流电压。

1、印刷板电路如图。

2、元器件装配按以下流程进行：元器件检测、老化筛选、元器件成形{即使得元件的引脚和印制电路板上对应孔距相配合)、元器件插装、焊接和成品调试。

3、元器件的安装流程：

(1)依次安装四个二极管(D1-D4)，均采用水平插装(注意极性不可接反)。

(2)安装稳压管V1，采用水平插装(注意极性)。 、

(3)依次安装电阻R1，均采用水平插装。

(4)依次安装电解电容(C1～C4),均采用立式插装(注意极性不要接反)。

(5)安装电阻R2及电感L1，均采用立式插装。

(6)安装电解电容C5，采用立式插装。

(7)从电路板的线性电阻R3所在位置上引出三根导线，与事先准备好的电源外壳上的线性电阻R3的三端连在一起。(注意连接点不要错)

(8)调整管Q1加装散热板，然后把散热板固定在电路板上并从Q1的三端引出三根导线，引出在基极、发射极的引角上套上绝缘套管。

(9)从稳压电源的输出端引出四根导线，分别与外壳上已装好的输出电压的两个接线柱和50V的直流电压表的两个接线端子相连。(注意连接时的正负极)

(10)把电源线与保险管连接，再与变压器的输入端线相接。

(11)检查安装无误后，把电路板用螺丝固定在外壳底板上，然后安装外壳并用螺丝紧固。

4、按印刷板电路元器件布置图正确安装各元器件，具体装配工艺如下：

(1)元器件和导线的焊前加工：元器件引脚表面有杂质、氧化物时须用工具除去再上锡；对多股导线，先用剥线钳剥离导线绝缘层，然后把线头进行捻头处理使其成为一股。最后再上锡。

(2)元器件的引脚不能过长，以防短路和电气性能变坏。若出于散热等因素，使得元件的引脚过长时。需在这些引脚上套上绝缘套管，防止短路。(三极管：发射极、集电极、基极分别为蓝、红、黄色。二极管：阳极为蓝色；阴极为红色。电解电容：正、负极分别为蓝、红。直流电路：正极棕色；负极蓝色)

(3)印制电路板的检查及修复：元器件插装前要检查印制电路板的可焊性，板面要干净、无氧化发黑和污染。若有几处氧化严重，可用蘸有无水酒精的棉球擦拭后再上锡。

(4)元器件插装后的引脚处理：元器件插到印制电路板上的插孔后,其引线穿过焊盘应留有1～2mm，以保证锡焊后的焊点具有一定的机械强度。

(5)电阻采用水平安装，贴紧印刷板。电阻的色环方向保持一致。

(6)电容器采用立式安装，尽量插 到底,元件底面离印刷板最高不大于 4mm。

(7)调整管Q1固定在散热板上，散热板加固在电路板上。

(8)二极管采用水平安装，紧贴印刷板，焊接时注意二极管的极性。

(9)所有插入焊片孔的元器件及导线均采用直插式，剪脚留头在焊面以上1mm左右，引脚和焊盘浸润良好，无虚焊、空洞或堆焊；焊点光泽好、无裂纹、桥接、拉尖；焊盘无翘起、脱落。

(10)电源变压器接上电源线，保险座，用螺丝钉紧固在外壳底板上。接线柱、直流电压表固定在外壳正面面板上。

(11)电路板焊好后安装在外壳底板上,用螺丝钉紧凰。

(12)面板元器件排布合理、整齐美观、高低有致、线条较流畅，便于操作、检测，各安装螺母安装紧固。

1、全面检测电路板及各元器件，确定无短路后，接通电源。

2、调节可变电阻器的阻值，用万用表或直流电压表观察输出电压的变化情况(连续从1.5—12V)。

3、外加负载滑动变阻器并串接电流表，改变滑动变阻器的阻值来观察电流表中输出电流的变化情况(最大输出电流为1A)。

4、利用交流毫伏表的10mV档来测量纹波电压(△U0≤5mV)。检查电路无搭锡、无装错后，安装外壳，紧固外壳螺丝。