直流穩壓電源的設計與製作

1、變壓器的選擇

變壓器功率等於初、次級功率之和的一半。即P=(P1+P2)/2。因為我們設計的變壓器P2=U2×12=12×1=12(W)，則P1=P2/(0.8～0.9)=14(W)。所以我們需要選擇變壓器的功率是15W、次級輸出12V，初級輸入220V。

2、二極體的選擇

因為穩壓電源要求的技術指標最大電流是1A，且IN4007的極限電流是1A，符合電路要求因此橋式整流的四個二極體(D1一D4)選用IN4007。

3、三極體的選擇



4、電容器的選用

不同電路應該選用不同種類的電容，電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中。電容的耐壓值不要小於交流有效值的1.42倍。容量與電流大小有一定比例的關係，為此本電路選擇的濾波電容是大容量的電解電容。且耐壓值是15V×1.42=21.5V，為安全起見選擇25V以上；容量選擇3300μF～4700μF，電子濾波電容選擇10μF。使用電解電容的時候，還要注意正負極不要接反。電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現象，並且核對它的電容值和耐壓值等。安裝的時候，要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到，以便核實。

5、電阻的選用

穩壓管的限流電阻R1取56Ω；為了保證輸出最低有1.5V，即基極須有2.2V的電壓，所以可調電阻R3的接地端必須串接一固定電阻R2，它的阻值通過實驗得出為56Ω；取樣電路由R2、R3組成，實質上是一個分壓器：Q1起電流放大作用，V1提供基準電壓12V；通過調節取樣電路的電位器R3來改變輸出電壓Uo，可用下列公式計算：Uo=[Vv1×(R2□R3’)/(R2+R3)]-VBE

由於輸出電壓Uo在1.5～12V間連續可調，輸出電壓由二個電阻器R2、R3決定，VBE約為O.7V，在這個穩壓電源中R2為56Ω。R3’為電位器與R2間電阻。下面用以上公式來計算R3的阻值：

當Uo為1.5V時，此時線性電阻器R2的滑動端移到最下端R3’=0，則

R3=[Vv1×R2/(Uo+VBE)]-R2=330Ω (1)最大輸出直流電流Iomax：表明該穩壓電源的負荷能力，與整流管和調整管的最大允許電流ICM有關，1.2A。

(2)額定輸出穩壓直流電壓Uo：可調壓式1.5V～12V。

(3)穩壓係數S：表示在負載電流與環境溫度保持不變的情況下，由於輸入電壓Ui的變化而引起的輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量的比值，即：S越小，電源的穩定性越好。S約為10-2—10-4。

(4)輸出阻貳Ro：表示當輸入電壓和環境溫度保持不變時，由於負載電流Io和變化而引起的輸出電壓的變化量與負載電流的變化量的比值，即Ro=△UO/△Io

可見，如果Ro越小，則說明輸出電壓的變化越小。

(5)紋波係數r：輸出電壓中交流分量占額定輸出直流電壓的百分比，即r=[(U-)/Uo]×100％

顯然，r越小越好，通常穩定電源的紋波電壓只有幾毫伏，甚至小於1毫伏。
220V的交流電從插頭經保險管送到變壓器的初級線圈，並從次級線圈感應出約14V的交流電壓送到4個二極體。二極體在電路中的符號有短線的一一端稱為它的負極(或陰極)，有三角前進標誌的一端稱為它的正極(或陽極)。它的基本作用是只允許電流從它的正極流向它的負極(即只能按三角標示的方向流動)，而不允許從負極流向正極。我們知道，交流電的特點是方向和電壓大小一直隨時間變化，用通俗的話說，它的正負極是不固定的。但是對照圖1來看，不管從變壓器中出來的兩根線中那根電壓高，電流只能由D1或D2流入右邊的電路，由D3或D4流回去。這樣，從右邊的電路來看，正極永遠都是D1和D2連接的那一端，負極永遠是D3和D4連接的那一端，這便是二極體整流的原理。二極體把交流電方向變化的問題解決了，但是它的電壓大小還在變化。而電容器有可以存儲電能的特性，正好可以用來解決這個問題。在電壓較高時向電容器中充電，電壓較低時便由電容器向電路供電。這個過程叫作濾波。圖中的C1便是用來完成這個工作的。


經過C1濾波后的比較穩定的直流電經電阻R1、線性電阻器R2、R3送到調整管Q1的基極使Q1導通。穩壓管V1和二極體D5提供基準電壓，經取樣電路R2、R3送至Q1的基極，通過輸出藕合電容C4輸出穩定的直流電壓。改變線性電位器R3的阻值可以輸出連續可調的直流電壓。
1、印刷板電路如圖。




2、元器件裝配按以下流程進行：元器件檢測、老化篩選、元器件成形{即使得元件的引腳和印製電路板上對應孔距相配合)、元器件插裝、焊接和成品調試。
3、元器件的安裝流程：
(1)依次安裝四個二極體(D1-D4)，均採用水平插裝(注意極性不可接反)。
(2)安裝穩壓管V1，採用水平插裝(注意極性)。 、
(3)依次安裝電阻R1，均採用水平插裝。
(4)依次安裝電解電容(C1～C4),均採用立式插裝(注意極性不要接反)。
(5)安裝電阻R2及電感L1，均採用立式插裝。
(6)安裝電解電容C5，採用立式插裝。
(7)從電路板的線性電阻R3所在位置上引出三根導線，與事先準備好的電源外殼上的線性電阻R3的三端連在一起。(注意連接點不要錯)

(9)從穩壓電源的輸出端引出四根導線，分別與外殼上已裝好的輸出電壓的兩個接線柱和50V的直流電壓表的兩個接線端子相連。(注意連接時的正負極)
(10)把電源線與保險管連接，再與變壓器的輸入端線相接。
(11)檢查安裝無誤后，把電路板用螺絲固定在外殼底板上，然後安裝外殼並用螺絲緊固。