直流稳压电源
直流稳压电源的分类及原理
直流稳压电源的分类及原理直流稳压电源是一种能够将交流电转换为稳定的直流电并提供给各种电器设备使用的装置。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。
根据其输出方式和输出电压特点，可以将直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。
一、线性稳压电源线性稳压电源是利用线性元件（如二极管、三极管、场效应管等）将交流电转换为直流电，并通过稳压电路将输出电压维持在稳定的水平。
线性稳压电源的原理如下：1.变压器：将输入电源的电压变换为适合的电压，通常会降低电压。
2.整流电路：通过二极管或三极管将交流电转换为半波或全波的脉动直流电。
3.滤波电路：使用电容器对脉动电流进行滤波，使得输出电流平滑化。
4.稳压电路：通过负反馈机制控制输出电压，使其保持在稳定值。
线性稳压电源具有输出电压稳定性高、噪声和纹波小等优点，适用于对电压稳定性要求较高的场合，如科研实验、仪器设备等。
但由于采用了线性元件，效率较低，体积较大，无法满足高功率需求。
二、开关稳压电源开关稳压电源是利用开关管（如MOSFET、IGBT等）进行高频开关操作，实现输入交流电转换为稳定的直流电的一种电源。
开关稳压电源的原理如下：1.变压器：将输入电源的电压变换为适合的电压，通常会升降电压。
2.整流电路：通过开关管的高频开关操作，将输入电源转换为高频脉冲信号。
3.滤波电路：使用电感和电容对高频脉冲信号进行过滤，使输出电流平滑化。
4.稳压电路：通过负反馈机制控制开关管的开关频率和占空比，使输出电压稳定。
开关稳压电源具有体积小、效率高、功率大等优点，适用于工业控制、通信设备、变频器等大功率、高效率的应用场合。
但开关频率较高，容易产生高频噪声，需要进行精确的电磁干扰控制。
总结来说，直流稳压电源主要分为线性稳压电源和开关稳压电源两种类型。
线性稳压电源适用于对电压稳定性要求较高的场合，而开关稳压电源适用于功率较大、效率要求高的场合。
不同类型的稳压电源具有各自的特点和适用范围，根据实际需求选择合适的类型和规格的电源是非常重要的。
模电课程设计直流稳压电源
直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备，广泛应用于各个领域的电子设备中。
本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程，包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。
2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术，使得输出端的电压保持在一个稳定值。
在负载变化或输入电源波动时，通过调节控制信号，使得输出端的电压不受影响。
2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件，它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。
常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。
2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。
通过变换输入端的交流电压，可以得到所需的直流输出电压。
3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。
将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。
使用滤波电路对输入信号进行滤波，去除交流成分，得到纯净的直流信号。
3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。
根据所需的输出电压和额定电流，选择合适的稳压管进行设计。
在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻，以保证稳定工作。
3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。
通过连接合适的负载电阻，并在输出端加上过载保护元件，可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。
4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数，包括输出电压、额定电流、负载范围等。
4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件，并进行参数计算。
包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。
4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果，绘制直流稳压电源的电路图。
4.4 搭建实验电路按照电路图，搭建实验所需的电路，连接各个元件。
4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试，包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。
第18章 直流稳压电源
18.1 整流电路 18.2 滤波电路 18.3 稳压电路
1
小功率直流电源的组成及各部分的作用
直流电源是能量转换电路，将220V（或380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
改变电压值 通常为降压
半波整流
交流变脉 动的直流
全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
9
18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a
io
3. 工作波形 u
+ 4
1 +
2U
－b u–
3
2
uo –
－RL
uo
t
2U
2. 工作原理
t
u 正半周，Va>Vb，
uD
t
二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
2U
uD2 uD4
10
18.1.2 单相桥式整流电路
输出是单向脉动 的直流电压！
整流电流平均值 Io Io
变压器副边电流有效值 I
Uo RL
0.45
U RL
I
1 2π
π ο
( I msin
t )2 d
t
1.57Io
7
u
2U
Tr a D io
O
t
+
+
uo
u
RL uo
2U
io
–
–
O
b
uD
t
O
t
2U
(4) 流过每管电流平均值 ID ID Io
(5) 每管承受的最高反向电压 UDRM
直流稳压电源原理和使用方法
直流稳压电源原理和使用方法大家好，今天咱们来聊聊直流稳压电源，听起来是不是有点高大上？其实它就是一个很实用的电子小伙伴，让我们在各种电气设备上如鱼得水。
就像我们日常生活中有很多工具一样，直流稳压电源就是为了给特定的应用场合提供稳定的电压，保证设备能够正常运转，不至于“掉链子”。
1. 直流稳压电源的基础知识1.1 什么是直流稳压电源？简单来说，直流稳压电源可以把输入的电流变成稳定的直流电压，确保输出电压不受输入波动的影响，好比你开车的时候，有个方向盘帮你保持稳定，不让车子左摇右摆。
这种电源通常用在各种电器，比如我们的电脑、电视，甚至小玩意儿如手机充电器，都是靠这个稳定的电压来保证工作的。
1.2 为什么需要稳压？说到稳压，很多人可能会问：“我家的插座不是就给电吗？还需要稳压干啥？”您说得没错，一般的插座是有电的，但电压不一定稳定。
就像您早上喝的咖啡，浓稠的和淡淡的口感是不一样的，电压也是一样，太高或者太低都会导致设备性能下降，甚至损坏。
所以，稳压电源就像咖啡店的老手，会把每杯咖啡调配得刚刚好，让你一口下去，幸福感满满！2. 直流稳压电源的工作原理2.1 稳压原理这就要提到它的“秘密武器”——稳压芯片。
这些芯片就像是电源里的小管家，时刻监控着输出电压，只要一有波动，它们就会立马“行动”，调节电流，保持电压稳定。
就像一个勤奋的学生，在考试前认真复习，才不会让“偏科”影响整体结果。
因此，我们的设备无论是工作还是休息，都能达到“心灵的平和”。
2.2 常见类型说到直流稳压电源，它的类型可谓是五花八门，常见的有线性稳压电源和开关稳压电源。
线性稳压电源就好比是古典钢琴，声音柔和细腻，但效率相对较低；而开关稳压电源就像现代电子乐，效率高，适用范围广。
各有各的优劣，选什么得看你的使用需求。
3. 使用直流稳压电源的注意事项3.1 选对参数使用直流稳压电源的时候，最重要的一点就是要挑对参数。
你得瞅准输入和输出的电压、电流，选对合适的设备。
直流稳压电源基本功能
直流稳压电源基本功能
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压输出的电源设备。
其基本功能包括以下几个方面：
1. 稳定输出电压：直流稳压电源的主要功能是提供稳定的输出电压，可以根据需求设定输出电压值，并保持在设定范围内稳定输出。
2. 超负荷保护: 直流稳压电源具备过载保护功能，当负载超过
电源的额定负载能力时，电源会自动切断电流，避免电源过载。
3. 短路保护：直流稳压电源具备短路保护功能，当负载出现短路情况时，电源会自动切断电流，以保护电源和负载设备。
4. 过压保护：当输出电压超过设定范围时，直流稳压电源会自动切断电流，防止负载设备因过高电压而损坏。
5. 过流保护：当输出电流超过额定电流时，直流稳压电源会自动切断电流，以避免过大电流对负载设备的损坏。
6. 温度保护：当工作温度超过正常范围时，直流稳压电源会自动切断电流或降低输出电压，以保护电源设备。
7. 数字显示：直流稳压电源通常具备数字显示功能，可以实时显示输出电压、电流等参数。
总之，直流稳压电源的基本功能是稳定输出电压，在保护负载设备和电源设备的同时，提供稳定可靠的直流电源供电。
直流稳压电源知识讲解
变压器：
将正弦工频交流电源电压变换为符合 用电设备所需要的正弦工频交流电压。
整流电路：
利用具有单向导电性能的整流元件， 将正负交替变化的正弦交流电压变换成单 方向的脉动直流电压。
滤波电路：
尽可能地将单向脉动直流电压中的脉 动部分(交流分量)减小，使输出电压成为 比较平滑的直流电压。
稳压电路：
采用某些措施，使输出的直流电压在 电源发生波动或负载变化时保持稳定。
到集成运放A的反相输入端；集成运放A 构成比较放大电路，用来对取样电压与基
准电压的差值进行放大。
8.2.3 三端集成稳压器及其应用
三端式稳压器只有三个引出端子，具 有应用时外接元件少、使用方便、性能稳 定、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 三端式稳压器有两种，一种输出电压是固 定的，称为固定输出三端稳压器；另一种 输出电压是可调的，称为可调输出三端稳 压器。它们的基本组成及工作原理都相同， 均采用串联型稳压电路。
图8.15 7800系列基本应用电路
2.提高输出电压的电路
实际需要的直流稳压电源，如果超过集 成稳压器的输出电压数值时，可外接一些元 件提高输出电压，图8.16所示电路能使输出 电压高于固定电压，图中的UXX为CW78系列 稳压器的固定输出电压数值，显然有：
UO=UXX+UZ
图8.16 提高输出电压电路一
SGl525与SGl524的电路结构相同，仅 输出级不同。SGl525输出正脉冲，适用于 驱动NPN功率管或N沟道功率MOSFET管。 SGl527输出负脉冲，适用于驱动PNP功率 管或P沟道功率MOSFET管。SG2525和 SG3525也属这个系列，内部结构及功能相 同，仅工作电压及工作温度有些差异。
三端固定输出集成稳压器通用产品有 CW7800系列(正电源)和CW7900系列(负电 源)。
直流稳压电源
S0
U mn UO
式中，Umn——输出电压中的交流分量基波；UO——输出电压中的直流分量。 由上式可知，S0越小说明纹波干扰越小。
（5）温度系数ST：温度系数用来表示输出电压温度的稳定性。在输入电压UI和 输出电流IO不变的情况下，由于环境温度 变化引起输出电压UO的漂移量ΔUO与温度变 化量ΔT之比，称为温度系数ST，即
由此可见，在输入电压 u1(u2) 的一个周期内，负载上均有电流通过,
方向始终是从上向下，所以负载上得
到同一方向的电压 uO。
(a)
O
(b)
(c)
U o =0.9U 2
2. 二极管的选择
Io
=U o RL
=0.9 U 2 RL
I VD =0.5 I o
U RM = 2U 2
§6.3 滤波电路
学习目标： 1.能说出常见滤波电路。 2.理解电容滤波原理； 3.能熟练搭建单相桥式整流滤波电路并 测量各种参数。
§6.2 二极管整流电路
§6.2.1 单相半波整流电路
1. 工作原理及参数计算
U Uo
1
2
0
2
sin td(t)
2
2
U2
0.45 U 2
Io
Uo RL
0.45 U 2 RL
2. 二极管的选择
IVD Io
U RM 2U2
例：
有一单相半波整流电路接到电压为220V的正 弦工频交流电源上，如图所示，已知负载电阻 RL=750Ω，变压器二次电压有效值U2=20V， 试求Uo、Io、URM。
SI
U O UO
第九章 直流稳压电源
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
一、单相半波整流电路 4．电路的特点 由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由 于电路只在正半周有输出，所以称为半波整流电 路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整 流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于 要求不高的场合。整流二极管参数的选择
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路 1．电路组成和工作原理
u2 T
a
V1
V2
0
uL
2
3
4
u1 u2 b
V3 V4 RL uL
t
0
2
3
4
t
IL
T
IL + T
+
a
V4 V1 V3 V2 RL
a V4 u2 b
V1 V3 V2 RL
+ uL
+ u1 -
u2
uL -
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路
[例9-1] 有一直流负载，需要直流电压UL = 60 V，直流电流IL = 4 A。若采用 桥式整流电路，求电源变压器次级电压U2，并选择整流二极管。 解
因为 U L 0.9U 2
U 所以 2
U L 60 V 66.7 U 0.9 0.9
高
（2）输出电压的平均值有所提高。 当满足RLC≥（3~5）T/2时 ，
UL≈
U2
（半波带负载）
UL≈ 1.2
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1．掌握串联型晶体管稳压电源的电路组成、工作原理与性能特点。
2．理解稳压电源的主要技术指标。
3．熟悉集成稳压器的外特性，灵活应用三端集成稳压器组成所需的电源。
4．了解开关型稳压电路的概念和工作原理。
教学难点：1．稳压原理和技术指标的意义。
2．集成稳压器的功能扩展。
学时分配：8.1 稳压类型概述直流稳压电源：当电网电压或负载发生变化时，能基本保持输出电压不变的电源装置。
一、并联型稳压电路电路结构特点是调整元件与负载R L并联，如图8.1.1(a)所示。
故称并联型稳压电路。
稳压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。
并联型硅稳压管稳压电路如图8.1.2所示，稳压管V为电流调整元件，R为限流电阻。
图8.1.1 两种稳压类型图8.1.2 硅稳压管稳压电路稳压原理：设V I恒定，R L↑→I L↓→V O↑→I Z↑→V O↓。
电路优点是结构简单，调试方便；缺点是输出电流较小、输出电压固定，稳压性能较差。
因此，只适用于小型电子设备。
二、串联型稳压电路电路结构特点是调整元件与负载R L 串联，如图8.1.1(b )所示。
故称串联型稳压电路。
这种电路的稳压过程是通过调整元件的电压调整作用实现的。
电路优点是输出电流较大，输出电压稳定性高，而且可以调节。
因此应用比较广泛。
8.2 串联型晶体管稳压电源8.2.1 简单串联型晶体管稳压电源电路如图8.2.1所示。
图中V 1为调整管，工作在放大区，起电压调整作用；V 2为硅稳压管，稳定V 1管的基极电压V B ，提供稳压电路的基准电压V Z ；R 1既是V 2的限流电阻，又是V 1管的偏置电阻；R 2为V 2管的发射极电阻；R L 为外接负载。
稳压过程简述如下：当V O ↑→V BE ↓→I B ↓→V CE ↑→V O ↓。
因负载电流由管子V 1供给，所以与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。
但该电路对输出电压微小变化量反映迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。
8.2.2 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源动画 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源的工作原理 1．电路结构电路如图8.2.2所示。
V 1为调整管，起电压调整作用；V 2是比较放大管，与集电极电阻R 4组成比较放大器；V 3是稳压管，与限流电阻R 3组成基准电源，为V 2发射极提供基准电压；R 1、R 2和R P 组成采样电路，取出一部分输出电压变化量加到V 2管的基极，与V 2发射极基准电压进行比较，其差值电压经过V 2放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。
2．稳压过程设R L 恒定，当V I ↑→V O ↑→V B2↑→V BE2↑→V C2↓→V BE1↓→V CE1↑V O ↓←图8.2.1 简单的串联型晶体管稳压电源图8.2.2 带有放大环节的串联稳压电源3．输出电压调节范围 由图8.2.2可知O 2P 12PZ BE2B2V R R R R R V V V ⋅+++''≈+=即 )(Z BE22P2P 1O V V R R R R R V ++''++≈ (8.2.1)当P R 的滑动臂移到最上端时，0P='R ，P P R R =''，O V 达到最小值。
即 )(Z BE22P 2P 1min O V V R R R R R V ++++≈ (8.2.2)当P R 的滑动臂移到最下端时，P PR R ='，0P =''R ，O V 达到最大值。
即 )(Z BE222P 1max O V V R R R R V +++≈ (8.2.3)则输出电压O V 的调节范围为max O min O ~V V以上各式中的BE2V 约为0.6 ~ 0.8 V 。
综上所述，带有放大环节的串联型晶体管稳压电路，一般由四部分组成，即采样电路、基准电压、比较放大电路和调整元件。
如图8.2.3所示。
电路的优点是输出电流较大，输出电压可调；缺点是电源效率低，大功率电源需设散热装置。
[例8.2.1] 设图8.2.2中的稳压管为2CW14，V Z = 7 V 。
采样电阻R 1 = 1 k Ω，R P = 200 Ω，R 2 = 680 Ω，试估算输出电压的调节范围。
解 设V BE2 = 0.7 V ，由式(8.2.2)可得V 5.16V )77.0(68.02.068.02.01)(Z BE22P 2P 1m in O ≈++++=++++≈V V R R R R R V又由式(8.2.3)可得V 3.21V )77.0(68.068.02.01)(Z BE222P 1m ax O ≈+++=+++≈V V R R R R V故输出电压的调节范围是16.5 ~ 21.3 V 。
8.3 稳压电源的主要技术指标技术指标是用来表示稳压电源性能的参数，主要有以下两种： 一、特性指标表明稳压电源工作特性的参数。
例如：允许输入的电压，输出电压及可调范围，输出电流等。
二、质量指标衡量稳压电源性能优劣的参数。
图8.2.3 带有放大环节的串联型稳压电路框图1．稳压系数S r负载不变时，稳压电路输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。
即II OO r //V V V V S ∆∆=它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。
2．输出电阻r o输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比。
即OOo I V r ∆∆=它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。
3．电压调整率V K额定负载不变时，电网电压变化10%，输出电压相对变化量。
即负载不变OO V V K V ∆=4．电流调整率I K电网电压不变时，输出电流从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。
即电网电压不变OOV V K I '∆=一般常用稳压系数S r 和输出电阻r o 这两个主要指标。
其数值越小，电路稳压性能越好。
[例8.3.1] 图8.2.2稳压管稳压电路，设额定输出电压V O = 12 V ，当负载不变时，电网电压波动 ± 10%，其输出电压变化量 ∆V O = 45 mV ；若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电压变化量 ∆V O ' = 108 mV 。
求稳压电源的电压调整率K V 的电流调整率K I 。
解 (1) 电压调整率%38.0%1001210453O O ≈⨯⨯=∆=-V V K V(2) 电流调整率%9.0%10012101083O O≈⨯⨯='∆=-V V K I8.4 集成稳压器简介用集成电路的形式制造的稳压电路称为集成稳压器。
优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。
集成稳压器种类有多端式和三端式，输出电压有固定式和可调式，正压、负压输出稳压器等。
8.4.1 三端固定式集成稳压器这类产品的封装形式有金属壳封装和塑料壳封装，如图8.4.1。
它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。
1．CW7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。
输出电压有5 V 、6 V 、9 V 、12 V 、15 V 、18 V 、24 V 等档次。
例如：CW7805表示输出电压为正5 V 。
此系列最大输出电流为1.5 A 。
同类产品：CW78M00系列(0.5 A )；CW78L00系列(0.1 A )；CW78T00系列(3 A )和CW78H00系列(5 A )。
CW7800系列的管脚如图8.4.1所示，不同类型，不同封装形式的三端集成稳压器的引脚排列不同，使用时请查阅手册。
2．CW7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。
在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。
管脚如图8.4.1所示，引脚排列请查阅手册。
3．基本应用：电路如图8.4.2如示。
电容C 1抑制高频干扰，C 2用来改善暂态响应，并具有消振作用。
图8.4.1 三端固定集成稳压器外壳形状 图8.4.2 CW7812集成稳压器应用电路4．三端固定稳压器的功能扩展 一、扩流电路如图8.4.3(a)所示，把两个参数完全相同的CW7800系列的集成块并联，则最大输出电流可扩展为1.5 A ⨯ 2。
二、输出电压可调电路 如图8.4.3(b)所示。
设稳压器输出电压X V ，即X BA V V =，而X O A V V V -=，得O 212X O V R R R V V ⋅+=-解得X 12O )1(V R R V +≈ 可见，调节R 2之值，即可调V O的值。
三、电压极性变换电路CW7800系列稳压器，按图图8.4.3 稳压器应用的扩展图8.4.4 三端可调式稳压器应用电路8.4.3(c)所示方法连接可输出负电压；CW7900系列稳压器按图8.4.3(d)所示方法连接可输出正电压。
8.4.2三端可调式集成稳压器三端可调式稳压器的外形和管脚的编号与三端固定式稳压器相同，参见图8.4.1。
但管脚功能有区别，如：CW317为三端可调式正压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。
CW337为三端可调式负压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。
CW317和CW337的基本应用电路如图8.4.4所示。
应用特点是外接两个电阻(R1和R P)就可得到所需的输出电压。
为了使电路正常工件，一般输出电流不小于5 mA。
输入电压范围在3 ~ 40 V之间，输出电压可调范围为1.25 ~ 37 V，器件最大输出电流约1.5 A。
8.5开关型稳压电路简介1．电路特点：调整管交替工作在截止状态或饱和状态，即开关状态。
在截止状态时功耗等于零，在饱和状态时管压降很小，功耗不大，因此电路效率高。
2．电路组成：简单的串联开关型稳压电路如图8.5.1所示。
采样电路(R5、R6、R7)；比较放大管(V4)；基准电压(V6、、R4)；开关复合调整管(V1、V2)；振荡电路(V1、V2、V3、R2、C1)。
其中，V3的集电极与V2基极相连，V2的集电极通过C1、R2与V3的基极相连。
可见，当V3饱和导通时，V1、V2是截止的，当V3截止时，V1、V2饱和导通。
3．工作原理：设开始时，V3饱和导通，由于V3的V CE3较低，不足以使V1、V2导通；V3的I B3就向C1充电，随着C1的充电导致V3的基极电位逐步升高，最终V3截止；当V3截止后，V CE3增大，逐步使V1、V2转入饱和导通状态。
这时C1通过R3、V4放电，放电时间取决于V4基极电位的高低，基极电位越高，C1放电越快。
C1的放电导致V3基极电位的下降，使V3转入饱和导通，而V1、V2又转入截止状态。
这样，V3和V1、V2就自动反复轮流导通和截止。
4．稳压过程：当V O由于某种原因偏高时，V4基极电位升高，I C4增大，C1放电速度增加，使V3截止时间缩短，V1、V2饱和时间缩短，使V O降低，从而稳定V O。