变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。
当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器是没有的，变压器传输电能时总要产生损耗。
变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。
反之，功率越小，效率也就越低。
为满足输出指标，这次电路设计中选用30W/24V的变压器。
3.1.2整流电路的选择
把交流电能转换为直流电能的电路，称为整流电路。
整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样。
方案一：
半波整流电路，电路图如图3.3，输出波形如图3.4。
图3.3
图3.4
该整流方案的优点是电路简单，只需要一个二极管（1N4002），缺点是电压在正半周期导通，负半周期截止，滤掉了一半的波形（由输出波形可看出），效率较低。
方案二：
桥式全波整流电路如图3.5，输出波形如图3.6.
图3.5
图3.6
在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。
在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。
电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。
综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
该方案的优点是可以得到完整的波形，缺点是电路用了四根二极管，稍微复杂。
为获得较好的整流效果，选用方案二。
为确保二极管不被击穿，选用耐压值100V的整流管1N4002。
3.1.3滤波电路的选择
方案一：
电感滤波电路，电路如图3.7
图3.7
电感滤波电路适用于负载电流较大的场合。
它的缺点是制作复杂，体积大，笨重且存在电磁干扰。
方案二：
电容滤波电路，电路图如图3.8
图3.8
电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，它的负载能力比较差，只是用于负载较轻且变化不大的场合。
本设计中输出电流要求较小（≥1A），且要求体积较小，因此选用方案二，电容选用1000uF，充放电周期较长，滤波效果较好。
3.1.4稳压电路的选择
滤波以后虽然纹波因数大大减小,但输出电压还不够稳定,主要是当负载电流或电网波动时,输出电压会随之发生变化，为此还需要加稳压措施。
稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。
稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件组成，采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。
方案一：
稳压管稳压电路，如图3.9
图3.9
该电路的优点是结构简单，所用的元器件少，成本低，计算调试方便。
缺点是输出电压由稳压管的稳定电压
决定，不能任意调节，输出电流不能做得太大，输出电压稳定度较差。
方案二：
目前，电子设备中常使用输出电压固定的集成稳压器。
由于它只有输入、输出和公共引出端，故称之为三端式稳压器。
这类集成稳压器的外形图如下图3.10所示。
图3.10
78××系列输出为正电压，输出电流可达1A，如78L××系列和78M××系列的输出电流分别为0.1A和0.5A。
它们的输出电压分别为5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V等7档。
和78××系列对应的有79××系列，它输出为负电压，如79M12表示输出电压为–12V和输出电流为0.5A。
该方案较为简单，输出电流满足设计要求，但输出电压不能调节，只能输出固定值，放弃该方案。
方案三：
本设计中要求输出电压可调，因此选用LM317三端可调正输出稳压器设计稳压电路，电路图3.11所示。
图3.11
电路中C2、C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C4是点解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
D5、D6是保护二极管。
LM317电压输出范围为+1.2~+37V，
=1.5A,最小输入输出电压差
=3V,最大输入输出电压差
=40V，很好的满足设计要求。
3.2元件参数计算
.
（1）变压器的计算
根据性能指标要求：
又
其中：
此范围可任选：
根据
可得变压的副边电压：
，故选用24V变压器
（2）整流二极管的参数计算
电路中的二极管选择:
由于二极管最大瞬时反向工作电压
>1.414
=24×1.414=33.84V
IN4001的反向击穿电压为50V,1N4002的反向击穿电压为100V,额定工作电流I=1A>Iomax,为保险起见，故整流二极管选用IN4002.
（3）稳压电路参数计算
输出电压计算公式为：
已知
=1.25V,首先R1选择300Ω，要求最高输出电压约为23V,由
V
计算可得
≈5KΩ，故选用5KΩ的电位器。
3.3整体电路图
图3.12
说明：
（1）最终电路中加入了电阻R4和LED1，既作为指示灯使用，又能在断开电源后为电容提供放电回路。
（2）整流电路之后加入开关方便做实物时的控制。
4.Multisim仿真测试
4.1波形测试
（1）按照原理图搭好仿真电路，整流后的电路直接接负载，断开之后的电路，整流后测试波形如图4.1。
图4.1
（2）将滤波后的电路直接接负载，断开之后的电路，；滤波后的测试波形如图4.2所示。
图4.2
（3）电路稳压之后接负载，测试波形如图4.3
图4.3
4.2输出最大最小值
（1）将电位器滑到最左端，即0%处，测得输出结果如图4.4.
图4.4
（2）将电位器滑到最右端，即100%处，测得输出结果如图4.5.
图4.5
4.3纹波测试
（1）用示波器观察输出的纹波，将ChannelA的Y轴分度值不断调小，直到可以看到电压波动，测试结果如图4.6.可见Y/Div调到200uV后纹波才比较明显。
图4.6
4.4仿真结果分析
（1）整流后的波形相当于将输入的交流电的负半周期翻上去，得到交直流混合的脉动直流电，测试情况较为理想。
（2）滤波后的波形是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分，测试情况较为理想。
（3）稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压，测试情况较为理想。
（4）输出范围为1.257~22.365V，与设计要求有较小偏差，但在可以接受范围内。
（5）从仿真结果可以看到纹波很小（仿真接近理想元件），纹波峰—峰值小于200uV，测试情况较为理想。
4.5仿真遇到的问题
（1）仿真选用变压器是发现难以选到合适的型号，最终选用理想变压器代替。
（2）电路中有两个点解电容，但仿真时误用一般电容代替，虽然对结果影响很小，但容易在失误焊接时造成错误。
5.实物焊接与调试
5.1焊接与安装
（1）元件必须清洁和镀锡，电子元件保存在空气中，由于氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡），然后再进行焊接。
经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。
（2）焊接的温度和焊接的时间
焊接时应使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。
焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件过热损坏元件。
（3）焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。
而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。
焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。
（4）注意烙铁和焊接点的位置，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。
正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。
（5）焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路。
虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊。
（6）要注意电解电容器的极性和晶体管的管脚不要插错，整流管有银色环的一端为负极，电解电容引脚长端为正极。
最后按电路图焊接出来的电路板如图5.1（正面）、5.2（反面）所示，为防止芯片过热，加上了散热片来保护芯片。
图5.1
图5.2
说明：
安装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，在安装稳压电路，最后再装上电路（电容）。
安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。
检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用万用表检查整流后输出LM317输入端电压Ui的极性，若Ui的极性为负，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路，就会损坏集成稳压器。
然后接通电源，调节Rw的值，若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行各项指标的测试。
5.2实物调试
（1）输出电压：
将万用表打到直流电压档，接到电路的正端输出端，然后给该电路通电，打开板子上的开关，通过调节滑动变阻器的旋钮改变其阻值可改变输出电压，由电压表读数可得，该电路输出电压范围为1.25V~23.8V，基本符合设计要求。
（2）纹波测试：
纹波电压即叠加在输出电压上的交流电压分量。
用示波器观测器峰峰值，一般为毫伏级；也可用交流毫伏表测器有效值，但因纹波电压不是正弦波，所以又一定误差。
将示波器CH1接到输出端，并将示波器打到毫伏档，观察其纹波电压，通过观察示波器知纹波电压峰—峰值约为2.4mv,符合设计要求,结果如图5.3所示。
图5.3
5.3结果讨论
（1）该电路输出电压范围为1.25V~22.8V，输出最大值略大，经过检查发现所使用的5K电位器的调到最大值时电阻超过了5K,造成结果误差，但误差较小，基本符合设计要求。
（2）纹波电压时加在直流电压上的交流成分，其大小决定于滤波电路设计的质量，决定于滤波电容的值是否足够，纹波电压越小，说明输出的直流波形越平，测得纹波电压峰—峰值为2.4mv，较好的满足设计要求，实物制作较为成功。
6.心得体会
在做课程设计之前曾在上原码工作室时接触过直流稳压电源，对直流稳压电源的设计有一定的了解。
我在知道模拟电子课程设计中要做直流稳压电源是还暗自高兴这是个自己比较熟悉的项目。
但是真正做起来才发现在没有他人为你指导，独立完成一项设计并不是那么容易的事，做课程设计对从没经验的我来说并不是简单的事。
为完成这次设计我查阅了很多资料和书籍，我发现查资料也是一门学问，要会查才能找到你所需的内容，我在图书馆查阅了相关的电子设计和电源设计书籍，同时也大量的浏览了网络资源，随着了解的深入对设计有了基本的思路。
在设计中我也遇到了困难，在仿真环节中由于对软件的使用不习性，总是产生各种各样的小错误，仿真耗费了不少的时间，以后一定会找时间补一下仿真软件方面的知识，让自己操作更熟练一些。
同时在购买元器件的过程中有很多的不便，比如没有预定的原件或者原件的性能不符等，这就要求我们要善于变通，用不同的角度来考虑问题从而达到预定的效果。
通过本次课程设计使我对集成直流稳压电源有了更为深刻的了解，对其构造组成及参数计算掌握的比以前熟练很多，特别是对稳压器的认识比以前更广泛，虽然在课本中接触过稳压器的知识，但课本上的介绍十分简单也十分有限，并且我对课本的记忆不是很深刻，但通过本次自己动手动脑设计之后记忆的就深刻了。
本次课程设计，培养了我运用互联网查找资料和综合应用课本理论知识解决实际问题的能力。
启发了我，在今后的学习过程中不能懒懒散散，学的要懂不懂，要把课本上的知识学精通，同时也要多学习课外知识来扩张自己的知识面；在计算和动手方面要更加的耐心加细心，才能把事情做得更好；在生活和学习中，要和身边的人团结互助，能帮的就要尽力帮。
这次课程设计是我第一次做课设，为我以后再做课设积累了一定的经验，但由于时间不是很充足，设计中有很多缺陷，希望老师能够批评指正，我一定虚心接受。
希望在以后的设计中能尽量做好，弥补这次的不足。
最后谢谢无私帮助我的老师与同学们！
附1：
元器件清单
原件序号
型号
主要参数
数量
备注
T1
变压器
24V
1
D1D2D3
D4D5D6
二极管1N4002
1A
6
也可用1N4001
LED1
发光二极管
导通压降3V
1
C1
电解电容
1000uF
1
C2
瓷片电容
0.33uF
1
C3
瓷片电容
1uF
1
C4
电解电容
100uF
1
SW
开关
1
R1
电阻
200/0.25W
1
R4
电阻
5KΩ/0.25W
R2
电位器
5KΩ
1
U1
三端稳压器LM317
可调范围1.25~37V
1
附2：
参考文献
【1】《电子技术基础.模拟技术》康华光高等教育出版社
【2】《电子线路设计、实验、测试（第三版）》谢自美华中科技大学出版社
【3】《电源电路实用设计手册》段九州辽宁科学技术出版社
【4】LM317资料
【5】
本科生课程设计成绩评定表
姓名
王岩
性别
男
专业、班级
信息sy1101
课程设计题目：
可调直流稳压电源
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
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