直流稳压电源电路设计
浅谈直流稳压电源电路设计
浅谈直流稳压电源电路设计随着科技的发展，信息时代的进步，电子产品的应用越来越广泛，电子产品应用的同时需要直流稳压电源对这些电子产品进行充电，因此直流稳压电源的发展乃至成熟是信息发展的必然趋势。
本文主要阐述了直流稳压电源的设计过程，论述了直流稳压电源的发展历史和现状，简述了电路实际设计过程，完成了直流稳压电源电路的设计工作，对其应用做了总结。
标签：直流稳压电源;电路设计;工作原理一、直流稳压电源的发展历史、现状和设计背景从二十世纪60年代中期到了90年代以来，以电子为核心的电源产业进入快速发展时期，数据通讯和电信行业的技术更新推动电源行业向智能化方向发展。
电源的控制方式经过模拟控制、模数混合控制向数字控制阶段转变。
数字控制的优点是标定更的量，芯片价格也比较低，相对模数混合控制其对电压电流的检测更精确，实现较高精度的较正和快速灵活的控制。
1919年之后，我国相对发达国家，在电源行业方面存在不足和差距。
电源产品的开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、可靠性和持续创新等方面都存在差距，很多先进的电源设备国内不能生产，主要依赖于进口。
2018年直流稳压电源现状分析报告看出，国内直流稳压电源行业正处于发展时期，并且不断发展成熟起来。
二、电路设计实验设备及器件所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。
下面具体阐释设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的实验材料：1.电路所需实验设备、实验工具和仪表。
本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的实验仪器和实验工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要若干焊锡和连接线。
2.电路所需元器件清单。
元器件清单如下：三、电路设计思路直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。
其关键是输出直流电压的稳定性，所以设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。
可调直流稳压电源电路设计
可调直流稳压电源电路设计1.设计目的：设计一个可调直流稳压电源电路，能够输出3~30V、1A的直流电压，稳定性要求高。
2.设计原理：可调直流稳压电源电路主要由变压器、整流桥、滤波电容、电压调节器和负载等组成。
变压器将交流电压变换为低压交流电压，然后通过整流桥将交流转换为脉动直流电压，再通过滤波电容将脉动信号平滑后得到稳定的直流电压，最后通过电压调节器调整直流电压并保持稳定输出。
3.设计步骤：（1）确定变压器参数：变压器的输入电压为AC220V，需要将其转换为低压AC15V，根据变压器公式N1/N2=V1/V2，计算出变压器的匝数比N1/N2=14.7。
（2）选择整流桥：根据输出电流1A选用额定电流为4A的整流桥，如KBP310等。
（3）确定滤波电容：滤波电容的电容值根据负载的需要来选择，一般选用大电容值，如1000uF，以保证低纹波系数。
（4）选择电压调节器：L7805电压调节器能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，符合本设计要求。
（5）确定负载：负载要根据电源的输出电流能力来选择，如功率光源等选择具有较大输出电流的型号。
4.确定电路图及元器件连接图：5.计算元器件：（1）滤波电容C1：由于负载电流变化较快，需要选用大电容值，一般选用1000uF的电容，如选择电压容涂O50V的电解电容EDLR1000uF。
（2）电功效管Q1：能够提供3A的电流，在这里作为稳定管使用。
常规管主要包括2SC1815、2SC458、2N3055等，如选择2SC1815管。
（3）电压调节器IC1：L7805电压调节器，能够提供输出电压为5V，稳压能力好、温度漂移小、线性度高，如选择7805。
6.实验结果：确认元器件无误后，进行实验验证。
实验过程分两步进行，第一步：测量无负载输出电压；第二步：在输出电压为5V的情况下，接入10Ω负载，在负载电流为0.5A，输出电压5V左右的情况下，使用万用表测量输出电压、输出电流和电源电流。
3V直流稳压电源设计
3v 直流稳压电源的设计摘要：直流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
一、稳压电源的原理图分析工频交流脉动直流直流负载（一）电路原理简图交流输入出 （二）电路结构原理图220V 交流电经过变压器降压输出。
交流电经过二极管的整流得到脉动直流，然后通过电容的滤波作用，得到平稳直流。
经过稳压电路，最后得到稳定的直流电压。
二、电路方案设计（一）电路原理图2.1整流电路工作原理：利用二极管的单向导电特性，用四个二级管组成整流桥。
（二）二极管的桥式整流由于二极管的单向导电特性，交流电在正半周期与负半周期的流向交替变化，而由此形成的两个电压叠加后形成一个连续的脉动直流电压。
整流效果如下图所示：（三）整流波形优点：桥式整流电路的绕组只有一组，绕制工艺简单，对整流管的要求也相对较低。
因此，选择相对较容易实现及成本较低的桥式整流电路来完成整流部分的电路。
2.2滤波电路工作原理：利用电容通交阻直，通高频阻低频的性质，将通过整流桥的平稳直流中的交流成分滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（四）电容滤波电路当脉动直流电压大于电容的电压时，电容充电，充电时间非常短；当脉动直流电压小于电容两端电压时，电容放电。
滤波后，电压平均值变大，脉动变小。
优点：电容滤波电路简单易行，输出电压高，C足够大时交流分量较小，但是不适合大电流负载场合。
2.3稳压电路工作原理：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
（五）稳压电路三、EWB调试(一)输入波形（二）整流波形（三）滤波波形（四）稳压波形四、制作元器件清单五、心得体会。
直流稳压电源设计方案.d
直流稳压电源设计方案2篇【直流稳压电源设计方案（一）】随着电子设备的广泛应用，直流稳压电源的需求在不断增加。
直流稳压电源能够将交流电转换为稳定的直流电，并根据需要提供不同电压和电流的输出。
本篇将介绍直流稳压电源的设计方案以及其应用。
直流稳压电源的设计方案首先需要确定电源输出的电压和电流。
根据实际需求，我们选择了输出电压为12V，电流为3A的直流稳压电源。
为了确保输出电压的稳定性，我们选择采用稳压模块进行电压调节。
稳压模块是一种能够实现电压稳定输出的电子元件。
常见的稳压模块有线性稳压模块和开关稳压模块。
线性稳压模块成本低、实现简单，但效率较低；开关稳压模块效率高，但成本相对较高。
根据需求和经济性，我们选择了线性稳压模块。
接下来，我们需要选取适当的稳压模块以及其他所需的电子元件。
首先，选择一款符合要求的线性稳压模块。
通过对市面上的产品进行比较和测试，我们选择了一款额定输入电压为24V的线性稳压模块，该模块具有良好的稳定性和可靠性。
其次，我们还需要选择输入电压为24V的电源适配器，用于提供输入电源。
适配器的选取需要考虑电源输出电压的稳定性和适配器的质量可靠性。
我们选择了一款质量可靠、输入电压稳定的适配器。
除了稳压模块和电源适配器外，我们还需要选择其他电子元件，如滤波电容、电位器等。
这些元件的选择需要根据实际需求和设计要求来确定。
设计好电路原理图后，我们还需要进行模拟仿真和实际测试，以验证电路的稳定性和性能。
在模拟仿真中，我们可以通过电路仿真软件进行电路分析，并对电路进行优化。
在实际测试中，我们可以通过连接实际元件并进行电路调试来验证电路的性能。
最后，我们需要对电路进行封装和外壳设计，以保护电路和电子元件。
电路封装的设计需要考虑元件布局的合理性和电路的散热性能。
外壳设计则需要考虑美观性和产品的使用便捷性。
【直流稳压电源设计方案（二）】直流稳压电源广泛应用于各类电子设备和实验设备中，其设计方案多样化。
本篇将继续介绍直流稳压电源的设计方案以及其应用。
直流稳压电源的设计与制作
仿真一：电源变压器的基本特性
1、要求：电源变压器：10：1，200V/50Hz
负载电阻：100欧，示波器
电 2、仿真电路： 源 变 压 器
3、回答问题：
• 变压器初级输出电压幅值约为 V 电 • 变压器次级输出电压幅值约为 V 源 • 初级绕组输入电压与次级绕组输出电
变 压之比 约为 ： 。
压
器 注：理想变压器满足：
v1
整 D1导通、D2管截止，
v2
流
负载中有电流流过； v2
D2
电
在U2负半周：
0
D1截止、D2管导通，
2
3 4
t
路
负载中有电流流过。 vo
0
t
仿真三：单相全波整流电路 1、要求：二极管（理想）2只 2、仿真电路：
整 流 电 路
3、观察并回答问题：
❖全波整流电路的输出电压波形并记
录。
整 ❖输出电压是
整 流 电 路
3、观察并回答问题：
❖桥式整流电路的输出电压波形并记
录。
整 流 电 路
❖输出电压是
性）
（双极性/单极
❖输出电压是
（全波/半波）
❖输出电压与输入电压的幅值相比是
（基本相等/相差很大）
❖如何用次级带中心抽头变压器输出
正、负两种极性的电压？
整流电路
3 桥式整流电路：
4、参数计算：
（1）输出的直流电压值为:
5、整流二极管的选择：
整
（1）D管的最大整流电流IF必须大于
流 电
实际流过二极管的平均电流IDO ： IF > IDO =ULO/RL=0.45 U2/RL （2）D管的最大反向工作电压UR必须
可调直流稳压电源设计
可调直流稳压电源设计一、可调直流稳压电源设计原理1.变压器：变压器主要用于将交流电源转化为所需的低压直流电源。
变压器通过绝缘和耦合来改变交流电压的比例。
在设计变压器时，需要考虑到输出电流和输入电压的比例关系，以及变压器的容量和效率等因素。
2.整流电路：整流电路用于将交流电源转化为直流电源。
一般情况下，整流电路采用整流二极管桥的形式，将交流电源的正负半周分别导通，以获得经过正弦波滤波后的直流电压。
3.稳压电路：稳压电路用于调节输出直流电压的波动范围，确保电压的稳定性。
常见的稳压电路有线性稳压电路和开关稳压电路。
线性稳压电路通过调节电流流过稳流二极管或控制晶体管的导通状态来实现电压稳定。
开关稳压电路采用开关元件和反馈控制电路来实现电压的调节和稳定。
二、可调直流稳压电源设计步骤1.确定输出电压范围和电流要求：根据实际需求确定需要设计的可调直流稳压电源的输出电压范围和最大输出电流。
2.计算变压器参数：根据输出电压和电流的要求计算需要的变压器参数，包括变比、容量和效率等。
变压器的容量要能满足最大输出电流的需求，效率要尽可能高以减少功耗。
3.设计整流电路：根据变压器输出的交流电压设计整流电路。
一般情况下，采用整流二极管桥来实现整流，同时需要添加滤波电容来平滑输出直流电压。
4.设计稳压电路：根据输出电压的波动要求选择合适的稳压电路。
线性稳压电路成本较低，但功耗较大；开关稳压电路成本较高，但效率较高。
选择适当的稳压电路后根据所选方案进行具体电路设计。
5.进行实际电路布局和PCB设计：根据设计的稳压电路进行实际电路布局和PCB设计。
电路布局要合理，考虑到电子元件之间的距离、优化导线布局以减少杂散电磁干扰等。
6.进行电路测试和调试：完成电路布局和PCB设计后，进行电路测试和调试。
通过实际测试，验证设计的稳压电路的可开关稳定性和稳压性能。
7.验证电源性能：通过测试，对设计的可调直流稳压电源进行性能验证，包括输出电压的稳定性、负载能力、纹波等。
直流稳压电源的设计
4.4设计项目4.4.1集成直流稳压电源的设计一、实验目的通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：(1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
二、设计任务1.集成稳压电源的主要技术指标(1)同时输出±1.5,电压、输出电流为2A。
(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5X103；输出内阻小于0.1Q(3)加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。
2.设计要求(1)电源变压器只做理论设计。
(2)合理选择集成稳压器及扩流二极管。
(3)保护电路拟采用限流型。
(4)完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。
(5)撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。
三、基本原理1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成，基本框图如图4.5所示。
各部分电路的作用如下：220V图4.5直流稳压电源基本组成框图(1)电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压"1。
变压器副边与原边的功率比为P P =门2' 1式中，n为变压器的效率。
（2）整流滤波电路整流电路将交流电压"1变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图 4.6（a）、（b）及（c）所示。
（a）全波整流电容滤波电路（b）桥式整流电容滤波电路（c）二倍压整流滤波电路图4.6几种常见整流滤波电路各滤波电容C满足：R1C =（3 〜5 ） ?式中T为输入交流信号周期；R L为整流滤波电路的等效负载电阻。
I（3）三端集成稳压器常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。
①固定三端集成稳压器正压系列：78XX系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。
0～12V可调直流稳压电源设计
0～12V可调直流稳压电源电路图适合电子爱好者制作的从0V起调的稳压电源的电路如图所示。
0～12V可调直流稳压电源电路电路工作原理：由电阻R4、R5组成的采样电路将输出电压Vo的一部分送入运算放大器IC1的反相端，它与由稳压管VZ3、电阻R2和电位器RP组成的基准电压（晶体管V1、稳压管VZ1、电阻R0、R1组成的恒流源为稳压管VZ3提供稳定的电流）相比较，将比较结果送至输出端，从而控制晶体管V3的导通电压。
如果电位偏低，使Vo减小，采样电路亦使晶体管V3的c-e结电压减小，从而使Vo升高，反之亦然。
如此起到了稳定输出电压的作用。
晶体管V4和电阻R7组成过电流保护电路。
当输出电流超过额定电流（本电源为1A）时，V4导通，使晶体管V2和V3截止，输出端无电压输出，防止了电源损坏。
当输出电压小于6V，电流较大且输入电压又很高时，晶体管V3极间压差较大，会引起V3调整管功耗过大，为此本电源特别设置了电压自动转换电路，它由运算放大器IC2与电阻R8、稳压管VZ4及继电器K等组成。
稳压管VZ4与电阻R8组成IC2运算放大器的基准电压，当输出电压低于6V时，IC2输出低电平，继电器K不吸合，触点K1-1、K1-2分别接至变压器8V绕组和6V绕组稳压管；当输出电压高于6V时，IC2输出高电平，K1吸合，K1-1、K1-2分别接至变压器16V绕组和12V稳压管上。
由上可知，在输出电压低时，输人电压也低；输出电压高时，输人电压也高，从而减小V3的功耗。
电阻R9和电容C4组成继电器节能电路，可减小C2的功耗。
元器件选择：电路中变压器T选用二次带中心抽头的16V、功率为20OW的变压器。
运算放大器选用LM324单源四运算放大器。
稳压管VZ1选用4V左右的，VZ2选甲8V，VZ3a和VZ3b分别选用6V和12V的，要求稳压值准确，VZ4选用5.5～5.8V的稳压管。
晶体管V1要求β大于150，V3选用大功率NPN晶体管，型号不限，制作中要加足够的散热片。
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直流稳压电源的设计目录
1.课程设计目的
1、通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法
2、结合所学的模电的理论知识完成直流稳压电源课程设计
3、学习和使用Multisim 10.0，并仿真稳压输出的±9V、±5V电压
2.课程设计任务和要求
2.1课程设计任务
利用直流12V通过7809、7805设计一个输出±9V、±5V的直流稳压电源。
2.2课程设计要求
1、画出系统电路图，并用Multisim 10.0仿真稳压输出的±9V、±5V电压；
2、根据电路图在模电实验箱上连接电路，用万用表测输出电压为±9V、±5V，并
比较实测值与仿真值；
3、通过理论值和实际值比较，计算误差值；
3.设计内容:
3.1稳压电源的电路
3.1.1选用元器件
三端集成稳压管LM7809、LM7909、LM7805、LM7905各一个；
电容（0.1uf 2个、105uf 3个）；
电阻（10k）一个；
运算放大器（LM358）一个；
滑动变阻器（10k）一个；
直流稳压电源的设计NMOS管(IRF530N)一个；
直流电源（+12V）；
导线若干；
万用表一只；
模拟电子技术实验箱。
3.1.2各部分功能的介绍和设计方案选择及详细参数的说明
1、稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随电压和负载的变化而变化。
根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。
由数据手册知：7805、7809和7905、7909的下降电压： D =2V；
V
7809和7909的允许最大输入电压：35V；
7905的典型输出值为：V O=-5V；
7805的典型输出值为：V O=+5V；
7909的典型输出值为：V O=-9V；
7809的典型输出值为：V O=+9V。
三端稳压器内含有过热，过流和过载保护电路。
虽然是固定的三端稳压原件，但在起外端加不同的元器件可得不同的电压和电流。
具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。
由此估计输入的电压要超过11V,本电路设计采用直流12V。
2、反相放大电路：将直流12V转为-12V，为7909、7905提供负电源。
负反馈放大电路采用LM358运算放大器，设计电路如图4所示。
反相端为虚地点，即Vn=0，由虚断的概念（ip=in=0）可知，i4=i1,故有
(Vi-Vn)/R4 = (Vn-Vo)/R1 或 Vi/R4 = -Vo/R1；
可知 Av=Vo/Vi=-R1/R4 Vo =(-R1/R4)*Vi，
直流稳压电源的设计
图2 电路整体仿真
3.2.2实际元件电路整体仿真
根据实际元器件测量的数据进行仿真的结果如图3所示。
图3 实际元件电路整体仿真
3.3反相电路设计
3.3.1 方案选择
方案一：采用三极管进行反相
利用三极管输出电流反相特点，对直流12V进行反相，仿真电路图如图4所示。
图4 三极管电流反相电路整体仿真
方案二：运用运算放大器进行反相
采用运放的反相输入端，利用反馈，将直流12V转成-12V，仿真电路如图7所示。
方案三：将直流12V反接
将直流12V反接产生-12V，仿真结果如图5所示。
图5 直流12V反接电路仿真
方案一因为输出为正电压，没有达到预期效果（三极管为小信号放大器件，而12V 属大信号），不可取；方案二实现反相，可以采用；方案三将直流12V反接，得到反向电压，但考虑到实际压降，不宜采用。
综上所述，以上三种方案，采用方案二。
图7 反相放大电路仿真
图9 实际元件反相放大电路仿真
3.5 实验结果与误差分析
3.5.1实验结果
表一：实验结果
理论值仿真值实际值实际误差仿真误差输入电压（V）12.00012.000/12.19312.193 1.608% 1.608% LM7805 5.000 5.002/5.002 4.9970.06%0.04%输
直流稳压电源的设计
3.5.2 误差分析
实验的数据如表一所示，从表中可以看出仿真误差比实际误差大，实际误差中LM7905产生的-5V电压误差较大，达到9.66%。
为减小误差，可以在LM7905的输出端接入一个10K的滑动变阻器，通过调节滑动变阻器，使输出电压维持在5±0.1V左右。
4设计总结
这次课程内容的自我学习和课程任务的自我实践设计，不但激发了自己学习和理解知识的热情，而且树立起了自觉应用自身的知识理论转化能力的意识。
在整个实际过程中遇到了不少难处，但是通过上网查询以及和别的同学交流的方法解决了。
总结整个实际过程，我学到了一些东西:
1、在整个实际过程中我总结的方法是先顶层框架设计后底层具体模块设计的方法。
比如在这个设计过程中必须先确定所设计的稳压源属于什么类型的(稳压单电压输出，正负稳压输出，正负可调输出还是恒流源），然后确定该电路应由哪几部分构成及其各个部分的基本功能。
2、分别对各个底层模块的功能进行仿真处理，与期望进行对比分析，找出不符合的地方回到上一步进行参数的调整，使得仿真结果最终符合设计的要求。
3、从大体上对电路图进行进一步优化，使得结构更加清晰明了。
4、对整个过程遇到的问题进行反思考虑总结，以避免下次犯同样的错误。
5 参考资料
《电子技术基础模拟部分（第五版）》——康华光。