输出可调试直流稳压电源的设计.doc

师范大学夜大学毕 业 论 文题 目 输出可调试直流稳压电源的设计 学院 机电与信息学院 专 业 电子信息工程 年 级 学 号 姓 名 指导老师 初稿日期： 2011年 3月 1日输出可调式直流稳压电源的设计 III摘 要当今世界人们无时无刻的享受着电子设备带来的便利和快捷，但是任何电子设备都有一个共同的电路-电源电路。几乎所有的电子设备都要在电源的支持下才能正常使用。可以说，电源电路是一切电子设备的基础，离开了电源，就不可能出现各种复杂多样的电子设备、仪器。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。本论文将主要研究可调直流稳压电源，可调范围在1.524V。通过protel软件绘制电路原理图，并使用multisim进行电路仿真，再使用Protel 99 SE设计PCB，并刻制成板，调试电路。关键词：可调稳压电源，multisim，Protel 99 SEABSTRACTPeople all the time in the world today enjoy the convenience brought by electronic equipment and faster, but any electronic device has a common circuit - power circuit. Almost all electronic devices must support the power supply to normal use. Can be said that the power circuit is the basis for all electronic equipment, left the power supply, there can be no complex variety of electronic equipment, instruments. Because the characteristics of electronic technology, electronic equipment, the requirements of the power circuit is able to provide sustained and stable to meet the load requirements of electricity, and usually require a steady direct current. Can provide such a stable DC power supply is DC regulated power supply. DC regulated power supply in power supply technology plays an important role. This paper will focus on the development of adjustable DC power supply, adjustable range of 1.5 24V. Protel software by drawing circuit schematics, circuit simulation using multisim for further use Protel 99 SE design of PCB, and engraved plate made of, debug circuit.Keywords: adjustable power supply, multisim, Protel 99 SE目录1.绪论11.1课题设计背景及意义11.2稳压电源的分类21.3线性稳压电源概述31.4protel99se简介41.5multisim10.1简介52输出可调式直流稳压电源的设计72.1线性稳压电源的原理72.2线性直流集成稳压器的基本原理82.3桥式整流滤波电路82.4保护电路的设计92.5设计所需元件92.6电路设计及内容分析123输出可调式直流稳压电源的调试结果153.1.仿真图及软件调试结果153.2 PCB163.3硬件测试结果174三防设计244.1三防设计的概述244. 2三防设计的方法245结论26参考文献27输出可调式直流稳压电源的设计 271.绪论随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，任何电子设备都离不开可靠的电源。电源是电子设备的心脏，没有电源所有的电子产品都是无法工作的。随着电子技术的高速发展，对电源也提出了更高的要求。现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关型稳压电源，线性稳压电源的稳压性能好，输出波纹小，但要使用较大的工频变压器，而且稳压效率较低。开关型稳压电源效率高，体积小，但输出的波纹及产生的电磁干扰比较大。但线性稳压电源的优点也是开关电源不可比的：调整速度快、纹波小、干扰小，正是这些优点，使得线性稳压电路在数字电路、CPU供电（家电中的）、信号处理等对电源质量要求较高的电路中得到了广泛应用 。1.1课题设计背景及意义众所周知，许多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求。直流测量中的稳压电源和稳流电源作为辅助电源代替蓄电池、干电池，具有使用方便、提高测量精度等优点，被广泛使用。直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、高次谐波低，即节能又不干扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化。典型的直流电源有光电控制式稳压源、磁调制式稳流源、晶体管直流稳流源等。稳压电源有两种：一种是交流稳压电源，它是用来稳定220V交市电电压的，它输出的是稳定的220V，50Hz交流电压。另一种是直流稳压电源，它输出的是稳定的直流电压。随着各种家用电器向广大农村的普及，电源技术已深入每家每户，渗透到各个行业，可以说，每个人都是电源的使用者。可调直流电源是设备调试，电路实验必不可少的装置，同样也深入我们日常的学习生活中，课题以稳压电源为基础，从理论上，根据其种类和各种种类的特点，设计一款线性稳压电源。在很多中小学，乃至大学的物理实验室，很多电子器件都离不开电源，尤其是为了学生的使用安全，很多设备都是使用小功率的仪器，需要的电源可调范围也在某一固定值之间，使实验提高安全性，故在设计时，使可调范围达到1.524V之间。在设计稳压电源时，还要注意其保护电路的设计和三防设计。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。线性稳压电源的稳压性能好，输出波纹小，但要使用较大的工频变压器，而且稳压效率较低。线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。由于论文最终是使用于学校的实验室，通过各项优缺点比较，所以线性稳压电源具有更大的研究价值。1.2稳压电源的分类稳压电源分为：交流稳压电源和直流稳压电源。而直流稳压电源又可分为：化学电源、开关型直流电源、线性直流稳压电源和混合型直流稳压电源。1.2.1直流稳压电源的种类 直流稳压电源可分为化学电源、线性稳压电源和开关稳压电源，他们又分别具有各种不同类型和不同的技术支持。1.化学电源化学电源是实用的原电池，其品种繁多，按它的使用特点可分为：（1） 蓄电池。蓄电池具有可以多次反复使用，放电后可以对其充电使活性物质还原的特点，应用范围广。蓄电池主要有镉镍、镍氢、锂离子电池等。（2） 燃料电池。燃料电池一般以天然燃料或其他可燃物质如煤气、甲苯等作为负极的反应物质，以空气中的氧作为正极反应物质。燃料电池和其他相比有几大特点：能量转换效率高（节省资源）污染小、噪声低（环保）可靠性高试用能力高随着科学技术的发展，国外各电源公司积极的研制各种智能化电池；而在可充电电池材料方面，美国研究人员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、轻巧、防治时间长，多次充电后仍保湿良好的性能的环保型充电电池。2.线性稳压电源线性稳压电源是通过改变晶体管的导通程度和控制其输出的电压和电流，在线性稳压电源中晶体管相当于一个可变电阻，书按揭在供电回路中，由于可变电阻与负载流过相同的电流，因此要消耗掉大量的能量并导致升温，电压转换效率低。线性稳压电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整工作在线性区，靠调整管极间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。由于线性电源的变压器工作在工频上，所以质量较大。线性稳压电源优点是稳定性高，波纹小，可靠性高，易做成连续可调的电源。缺点是体积大、较笨重、效率相对低。据资料，美国仙童公司于20实际70年代初首推uA7800系列和uA7900系列三端固定式集成稳压器。它的问世是线性稳压电源集成的一次大革命。它极大地简化了电源的设计和应用，能以最简单的方式（类似三级管）接入电路，并具有较完善的过流、过压、过热的保护装置。三端可调式集成稳压器是20世纪70年代末至80年代初期发展起来的，是由美国国家半导体公司（NSC）首创的第二代三端集成稳压器。它既保留了三端固定式稳压器的结构简单的优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压电源稳定度上比三端固定稳压器提高了一个数量级。适合实验室电源及多种供电设备的直流稳压电源。同样也可以设计成固定式，进一步完善其功能。3.开关型直流电源开关型稳压直流电源是与线性稳压电源不同的一类电源，它的电路形式主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式和斩波式等。它和线性电源相比，其根本区别在于电路中变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率管不是工作在线性区，而是在饱和截至区，既工作在开关状态下。开关电源一般分为：（1） AC/DC电源。该类电源也称为一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波电路得到一个直流高压，再供给DC/DC变换器输出端获得一个或几个稳定的直流输出电压，功率从几瓦到几千瓦均有，适用于不同场合。属此类产品的规格型号很多，通信电源中的一次电源也属于这一类。（2） DC/DC/模块电源。随着科学技术的迅猛发展，对电源可靠性、容量/体积比要求越来越高，DC/DC模块越来越现实其优越性，它工作频率高，体积小，可靠性高，便于安装和组合扩容，所以越来越被广泛采用。1.3线性稳压电源概述稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。开关稳压电源是工作在开、关两种状态下的。线性稳压电源是最常使用的一类直流稳压电源。1.3.1线性稳压电源与开关稳压电源的比较线性稳压电源和开关电源的优缺点比较如表1-3-1-1线性稳压电源的优点：开关稳压电源的优点：a.电源稳定度较高a.内部功耗小，转换效率高b.输出纹波电压较小b.体积小，质量轻，便于携带c.瞬态响应速度较快c.滤波效率提高，滤波的容量和体积减小d.线路结构简单，容易理解和维修d.稳压范围广，线性可调高e.无高频开关噪声e.电路形式多样f.成本低g.工作可靠性较高线性稳压电源的缺点：开关稳压电源的缺点：a.内部功耗大，转换效率低a.存在较为严重的开关噪声和干扰b.体积大，质量重，不便于携带b.电路结构复杂c.滤波效率低c.成本高，可靠性低d.输出电压不得高于输入电压表1-3-1-1：线性稳压电源和开关电源的优缺点通过比较线性稳压电源和开关电源的优缺点，发现：线性稳压电源的工作可靠性高、成本低且电路简单，维修起来容易。考虑到设计的可操作性，决定采用线性稳压电源作为电路设计的基本方向。1.4protel99se简介在正式使用protrel99se之前，有必要对电路板设计做初步的了解。Protel99se设计系统是建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统，具有高度的集成性和拓展性，由于其人机界面友好，易于学习，已经成为目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100布通率。Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。一些Protel99SE的部分最新功能：可生成30多种格式的电气连接网络表；强大的全局编辑功能；在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中；同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性；满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）； * 方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f5）；支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件； * PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查；智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； 提供大量的工业化标准电路板做为设计模版；放置汉字功能；可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换；智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）；方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果；独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果；强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等；经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从PCB启动；反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合；专家导航帮您解决信号完整性问题。1.5multisim10.1简介美国国家仪器有限公司最新推出的Multisim10软件为广大工程师提供了一个直观的原理图捕获和交互之仿真平台。NI Multisim（原Electronics Workbench Multisim）软件将功能强大的SPICE 仿真和原理图捕获集成在高度直观的PC电子实验室中，并结合了专业的印制电路板设计工具。Multisim 10是National Instruments公司于2007年3月推出的Ni Ciruit Design Suit 10中的一个重要组成部分，它可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析、电片机等高级应用。其数量众多的元件数据库、标准化的仿真一起测试、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果，为众多电子工程设计人员缩短开发研发的时间、强化电路实验教学立下了汗马功劳。Multisim10运行环境的基本配置：操作系数：Windows XP Professional Windows 2000 SP3中央处理器：Pentium 4 Processor内存：至少512MB硬盘：至少1.5G空闲空间光盘驱动：CD-ROM显示器分辨率：1024768其优点如下：通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为借助高级电路分析, 理解基本设计特征通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。2输出可调式直流稳压电源的设计2.1线性稳压电源的原理采用线性稳压电源的稳压电源电路中的调整功率管工作在线性放大区。它的基本工作原理为：工频交流电源经过变压器降压、 整流、滤波后成为一稳定的直流电。其原理框图2-1-1如下：图2-1-1线性稳压电源原理图线性稳压电源一般由变压器、滤波器和稳压器三部分组成，变压器（即为图中的工频变压器）是把输入的交流电压转换为所需的低压交流电压，再通过滤波器把该交流电压转换为直流电。经过滤波器后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。经过滤波的电压，虽然很平滑，但它的稳定性还是比较差的，其主要原因有:（1）由于输入电压（初始的交流电）不稳定（通常交流电允许有10%的波动），导致整流滤波电路出现电压不稳定。（2）当负载电阻变化即负载电流发生变化，由于滤波电路存在电阻，故会使输出直流电压不稳定。（3）当环境变化时，引起电路元件（特别是被道题器件）参数变化，导致输出的电压发生变化。综上所述，故必须采取一定的稳压措施，才能适合电子设备的需求。常用的稳压电路有并联型和串联型稳压电路两种类型。1.稳压管稳压电路其主要的特点:并联型稳压管稳压电源的优点是电路结构简单，负载电流变化较小时，稳压效果好；缺点是输出电压只能等于稳压管的稳压电压，允许电流的变化幅度也受到稳压管稳定电流的限制。只适用于功率较小和负载电流变化不大的情况下使用。稳压管稳压电路输出电压的大小是固定的，由稳压管的稳定电压决定，使用不方便。2.恒压源恒压源的结构是由稳压管稳压电路和运算放大器组成。恒压源的特点是：输出电压可调，端口电压随电流变化很小，其内阻很小，所以输出电压更稳定。3.恒流源（电流源或稳流源）它能向负载提供恒定的电流。目前市场上，恒流源正向集成化、多用途的方向发展，并被广泛用于传感器、电子仪器、通信领域。从早期的电子真空稳流管，到发展为半导体恒流二极管（CRD）、恒流三极管（CRT），现已进入集成恒流源（包括三端可调恒流源、四端可调恒流源、高压恒流源、恒流型集成温度传感器）。恒压源和恒流源是不可置换的。2.2线性直流集成稳压器的基本原理线性直流集成稳压器的基本原理与分立晶体管稳压器基本相同，也是由调整器件、误差放大器、基准电压、比较取样等几个主要部分组成。但是集成稳压器充分利用了集成技术的优点，在线路结构和制造工艺上都采用了很多基本的模拟集成电路的方法。诸如偏置电路，电流基准电压源电路，各种形式的误差放大器和集成稳压器所持有的启动电路、保护电路等。与分立器件稳压器相比，集成稳压器具有体积小，成本低，使用方便，性能指标高的优点。结合其各种性能优点，设计中故采用三端可调LM317，完成可调电路和采用元件自身的保护电路起到保护的作用。2.3桥式整流滤波电路桥式整流电路电路如下图2-3-1所示是由四只二极管组成的。当变压器上端为正、下端为负时，二极管D3和D16承受正向电压而导通，D15和D4承受反向电压而截至。此时，变压器上端通过D3流经后接的电阻，再经过D16，返回下端。当上端为负，下端为正时，二极管D15和D4导通，D3和D16截至，电流则由下端通过D15回馈到上端。因此输出电压（电流）波形、波纹系数、电压平均值与全波整流相同。图2-3-1桥式整流桥式整流电路是全波电路二极管数量的两倍，但在电路中的反向电压由串联的两只二极管所承受，每只承受二分之一，而且通过的电流也小。此外，由于变压器次级阻绕的电流与初级一样，也是正弦波，而且阻绕匝数减少为初级的一半，从而大大提高了变压器的利用系数，缩小了变压器的体积。因此，桥式整流电路得到了广泛的应用。2.4保护电路的设计当输出过载的时候，特别是输出端短路时，调整管几乎承受全部输入电压，并流过很大的电流，使调整管管耗增大以至损坏。即使这种过载现象时间很短，形成浪涌现象。（浪涌电流是指电网中出现的短时间象“浪”一样的高电压引起的大电流。当某些大容量的电气设备接通或断开时间，由于电网中存在电感，将在电网产生“浪涌电压”，从而引发浪涌电流。）将导致元器件的损坏，所以需要设置电子保护电路。（1）二极管保护电路。在稳压电路中，要采取短路保护措施，才能保证安全可靠地工作。普通断熔器达不到保护作用，必须加装快速保护电路。保护电路的作用是保护电路中的调整管在电路短路或者电流瞬间过大时，不至于被损坏。（2）三极管保护电路。三极管限流保护电路，属于电子技术领域。与门的输出与输出三极管的基极相连，三极管的集电极输出，发射极与电阻的一端相连且与三极管的基极相连，三极管的发射极接地，电阻的另一端连到电源地上，三极管的集电极与电阻的一端相连并连到与门的一个输出端上，与门的另一输入端接编码器的输出信号，电阻的另一端连到电源上。优点在于：起到保护三极管的作用。（3）过载保护电路。过载保护电路分为限流型保护电路和截至型保护电路。限流型保护电路的电路较为简单，但是灵敏度差。截至型保护电路当过载或输出短路时，可使调整管处完全截至状态。如果短路或过载的故障已经被排除，输出电压则会自动上升，使电路回复正常工作。由于正反馈作用使调整管在故障过程中截至，所以又称反馈截至型保护电路。2.5设计所需元件1）一台变压器T12）4只型号为1N4007的二极管3）一块LM317三端可调集成芯片4）4只电容5）2只电阻6）一个电位器（可变电阻）7）一台万用表测试输出电压2.5.1LM317的工作原理LM317是美国国家半导体公司生产的三端可调正稳压器集成电路，我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串联型集成稳压器。使用非常简单，仅需外界两个电阻来设置输出电压。它的线性调整率也比标准的固定稳压器好。其主要特点：1.有三个引脚VIN（输入端）、VO（输出端）和ADJ（调节控制端）2.基准电压VEF1.25V，就是由输出电流建立的VO与ADJ之间的电压3.浮动式结构，ADJ端电流小（IADJ50uA），其余控制放大工作电流都经过V0端输入，因此有最小输出电流界限（约5mA）。负载电流在50mA以内使用时必须预设输出协放电流5mA4.最大输出电流为1.5A5.纹波抑制比高6.内含全面保护电路（限流、防过压、限功耗等）。如图2-5-1-1中所示，引脚1为输入端，引脚2为ADJ，引脚3为输出端。输出电压值由外接电阻控制，计算公式为：（2-5-1）图2-5-1-1LM317元件图LM317电路结构和外接元件图2-5-1-2：图2-5-1-2LM317内部原理图LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。LM317的技术特性：1）可调整输出电压范围：1.237V。2）最大输出电流为1.5A。3）典型线性调整率0.01%。4）典型负载调整率0.1%。5）80db纹波抑制比。6）具有输出短路保护、过流、过热保护、调整管安全工作区保护。7）采用标准三端晶体管封装。2.6电路设计及内容分析利用LM317的技术特性可调范围在1.2537V之间可调，并自身带有保护电路等，安全功能，故在此基础上制作出可调范围在1.524V间可调线性稳压电源。2.6.1设计电路原理图及分析通过对电路原理的分析，首先使用Protel99se软件绘制原理图如图2-5-1-1图2-6-1-1设计的原理图按照各部分内容相应标识功能及分析内容：首先，图2-6-1-2所示，输入220V交流电压，通过T1工频变压器，将交流高电压转换为交流低电压。图2-6-1-2工频变压器图2-6-1-3所示，为桥式整流滤波。图2-6-1-3桥式整流滤波图2-6-1-4所示为LM317进行分压的过程，通过调节外接电阻控制输出端的电压值。图2-6-1-4 LM317进行分压图2-6-1-5所示，为利用调节滑动变阻器调节电阻值来达到可调的效果。图2-6-1-5滑动变阻器进行输出电压的控制图2-6-1-6所示，为防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏，虽然LM317内部已有内置的保护电路，但还是再做了一个简单的外部保护电路。图2-6-1-6保护电路 图2-6-1-7所示，通过一个二极管和一个带极性的二极管再次滤波。图2-6-1-7再次滤波3输出可调式直流稳压电源的调试结果3.1.仿真图及软件调试结果在学习了Multisim10的基础知识后，将Protel99se中所绘制的原理图，通过Multisim10进行仿真演练，调试各元器件大小，尽可能的做到精确。仿真图3-1-1如下：图3-1-1仿真图在该仿真图中，设计调用软件中的仿真器件万用表。在电路中，使用万用表可以测量电压和电流的大小，还可以测量两个节点间的压降。Multisim中提供的万用表是自动更换量程的，因此不需要指定量程，其内阻和电流都按理想状态设定好。仿真过程中，我的万用表内部设置的状态如图3-1-2所示：图3-1-2万用表设置根据界面提示，选择V档，测量输出端的电压值。当滑动变阻器的阻值调节到最小值时，仿真软件的调试结果如图3-1-3所示，输出电压值为1.531V。当滑动变阻器的电阻值调节到最大值时，仿真软件的调试结果如图3-1-4所示，输出电压值为24.516V。 图3-1-3电压最小值图3-1-4电压最大值3.2 PCB通常意义上说，电路板指的就是印制电路板，即完成了印制线路或印制电路加工的板子，包括印制线路和印制元器件或者由二者组合而成的电路。具体来说，一个完整的电路板应当包括一些具有特定电器功能的元器件和建立起这些元器件电气连接的铜箔、焊接及过孔等导电图件。按照工作层面的多少，电路板可以分为单面板、双面板和多层板，下面就集中类型做介绍。1.单面板单面板是指仅在电路板的一面上有导电图形的印制电路板。一般在电路板的顶层(Top Layer)放置元件，而在底层(Bottom Layer)放置导电图件（元器件的焊盘、导线等）。但是，根据具体的设计要求，也可以将导电图件放置在顶层。元器件一般插在没有导电图形的一面以便焊接。点面板只需在电路板的一个面上进行光绘和放置导线等操作，因而其制造成本比其他类型电路板要低很多。然而由于电路板的所有走线都必须放在一个面上，使得单面板的布线相对来说比较困难。通常来说，单面板只适用于较为简单的电路。2.双面板双面板是指在电路板的顶层和底层都有导电图形的印制电路板。双面板是最常见、最通用的电路板。双面板在电路板的顶层和底层都可以进行走线，与器件通常放置在电路板的顶层，上下两层见的电器连接主要通过过孔或者焊盘进行连接，中间为绝缘层。因为双面都可以走线，大大降低了布线的难度，因此是一种广泛采用的印制电路板。3.多层板多层板是指有3层或3层以上的导电图形层与其间的绝缘材料层相隔离、层压后结合而成的印制电路板，其各层导电点图形按要求互联。目前，常用的是4层板，包括顶层、底层、内部电源层1（+12V）和内电层2（GND）。在电路设计中，多层板一般是指4层或4层以上的印制电路板。多层板由于曾加了内电层（包括电源层和接地层）甚至曾加了内部信号层（比如6层板），很好地解决了芯片集成度越来越高所引起的电路板布线难的问题，同时还大大地提高了电路板的抗干扰能力。但是随着电路板层数的曾加，电路板的制造难度和成本也大大曾加了。随着电子技术的飞速反战，芯片的集成度越来越高，多层板的应用也越来越广泛。3.3硬件测试结果软件中元件的参数：VCC=220VC1=2.2mFC2=104FC3=460uFC4=281FR1=2KR2=400由于在软件仿真时，为考虑到某些电阻值市场上是没有的，故在购买元器件时，根据实际能买到的元件大小做了相应的调整。硬件中元件的实际参数：VCC=220VC1=2.2mFC2=104FC3=460uFC4=104FR1=2KR2=200R3=10k现将调试结果图和分析摘录如下：已刻制、焊接而成的电路板(正面)3-3-1:图3-3-1电路板（正面）下图3-3-2为以刻制、焊接的电路板（反面）图3-3-2电路板（反面）由图所示，从左至右的元件，依次是连接220V电源，变压器，极性二极管，二极管（电容），LM317,滑动变阻器，电阻，输出端。LM317是图中的银色模块，反面中，滑动变阻器的旋转方向为顺时针旋转。首先，测试万用表的使用状态：将万用表调至档，将正负极表棒对接，测试使用状态。结果测试如下图3-3-3：图3-3-3万用表测试结果硬件测试过程：首先将万用表的电压档调至直流档，再将表棒依次对准相应极性，旋转滑动变阻器，使阻值从小到大调整，依次测得电压数据。硬件测试过程如图3-3-4：图3-3-4正负表棒硬件测试数据如图3-3-5和图3-3-6：图3-3-5电压最小值图3-3-6电压最大值如图所示，当电阻值调至最小值时，输出直流电压大约为1.5V，当电阻值调至最大值时，输出直流电压大约为24V。由于，此万用表的刻度不细致，故无法精确读数。但是，数值基本达到预期效果。在实际电路测试中，遇到元件接触不良的问题，需要检查是否遇到“假焊问题”和“空焊问题”。 “空焊”是指原本就没有焊，即忘记焊了；“假焊”是已经焊了，但没焊牢，被“骗”了。重新焊接时，先把焊锡在马达的端子上多涂一涂，让原材上多附着一些钎料，然后再焊接。这是个小技巧，但这样会大大减少出现假焊的几率。实际电路测试的结果，会受到PCB版铜线的电阻值影响。故，实际电路测试和软件仿真测试存在细微的差异。4三防设计4.1三防设计的概述三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。凡是用于我国长江以南和沿海地区的稳压电源设备均应进行三防设计。包括：1.潮湿环境的危害和防潮设计2.盐雾环境的危害和防盐雾设计3.霉菌环境的危害及霉菌设计4. 2三防设计的方法1.潮湿环境的危害和防潮设计高温会造成水汽凝聚，设备的绝缘电阻降低，出现漏电和飞弧。特别是在稳压电源中，都有变压器和滤波电容器，潮湿环境对这类元件损害更大。元器件吸潮会造成介质常数的变化，截至损耗增大，降低使用率。适度达到一定程度会加速金属的腐蚀程度。尤其是在温差较大的湿热环境下，由于材料毛细管的“呼吸作用”将大大加速材料的吸潮和腐蚀过程。防潮设计的基本方法如下：1）采用防火、防霉、方锈蛀的材料;2）机箱内保持空气循环，防止湿气的积聚;3）采用于干燥剂吸收湿气;4）应用保护涂层以防锈浊；5）在变压器和线圈的空隙和绝缘层之间用绝缘性能好的涂料来浸渍、填充；6）用环氧树脂、蜡类等加热溶化后注入元器件本身或元器件以外壳间的空间进行灌注，冷却后便可自行封装。7）对元器件进行塑料封装和密封，即把元器件或组件装在不透气的塑料密封盒子内。2.盐雾环境的危害和防盐雾设计盐雾是一种气溶胶状体，其主要成分是NaC1he MgCl2,其余为少量的MgSO4,CaSO4和其他物质。盐雾中主要成分NaC1分解成Na+和CL-，CL-的穿透力极强，闯过金属表面上的保护作用的氧化膜，对金属造成伤害。盐雾腐蚀会随着天气温度的变化而加快腐蚀的速度。温度本为物理因素，不会造成腐蚀，但当物理因素专为化学因素，金属就会随着温度收到不同程度的腐蚀。根据盐雾环境的化学原理分析，需要采用密封结构；选用耐盐雾的材料；元器件采取相应的防护措施；涂有机涂层；不同的金属接触时，要避免接触腐蚀。3.霉菌环境的危害及霉菌设计控制环境条件来抑制霉菌生长，例如采用防潮、通风、降温等措施。在机体内部较关键的位置。使用防霉涂层和封装防霉剂。经过完善的防霉处理的电气产品能够在平均温度为30（86）、湿度为80%的环境中持续三年抑制霉菌生长；采用抗霉材料，如皮革含有天然有机物，极易受霉菌侵蚀。而无机矿物材料，则不易长霉；防霉包装，对内装物进行防潮，以降低包装容器内的相对湿度，并对包装材料进行防霉处理等。霉菌在新陈代谢中能分泌出大量的酵素和有机酸，对材料进行分解反应或老化影响材料的机械性能和外观。特别是不抗霉菌的材料最容易被霉菌分解，并作为它的食物而直接被破坏，导致材料物理性能的明显恶化。在绝缘材料上生长的霉菌丝含有水分，水具有导电性，因而影响电子产品及材料的电气性能。有时菌丝层会越过绝缘材料形成电气回路，使绝缘材料的绝缘电阻明显降低通电时容易造成短路，烧坏仪器。菌丝还可能改变有效电容而使设备的谐振电路不协调。这可能给某些电气设备造成严重故障。菌丝还可能改变有效电容，而使设备的谐振电路不协调。这可能给某些电气产品造成严重故障。为了提高电气产品的“三防”设计的可靠性，必须在方案论证与确定及设计阶段就考虑产品的环境防护。环境防护的第一步是确定产品的工作环境，第二步是确定在这种环境条件下所用的元器件及材料的性能。若是这种性能不能满足产品可靠性要求或处于临界状态量，就要采取环境防护措施，并且选择耐环境的元器件和材料等。通过以上分析可知，“三防”的重要性显得十分突出。我们所要做的就是将电气产