1二极管跟直流稳压电源
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。
直流稳压电源设计方案
直流稳压电源设计方案问题背景直流稳压电源是电子设备运行中常用的一类电源，能够提供稳定且可调的直流电压给电子设备供电。
其在现代电子技术中应用广泛，包括通信设备、计算机、工业自动化、医疗设备等领域。
本文将探讨直流稳压电源的设计方案，并介绍其工作原理以及影响设计的关键因素。
直流稳压电源的工作原理直流稳压电源的工作原理基于电子元件如稳压二极管、稳压管、电感、电容等的组合使用。
其基本原理可以通过下面的步骤进行说明：1.根据输入电源提供的交流电压，通过整流电路将其转换为直流电压。
2.通过滤波电路去除直流电压中的脉动成分，使得输出直流电压更加稳定。
3.利用稳压元件（如稳压管、稳压二极管）对输出直流电压进行进一步的稳压控制。
4.通过负载电路提供被供电设备所需的电流。
设计方案设计需求在设计直流稳压电源时，需要考虑以下几个方面的需求：1.输出电压范围：根据具体需求，确定直流稳压电源的输出电压范围，以满足被供电设备的需求。
2.输出电流能力：根据被供电设备的功率需求，确定直流稳压电源的输出电流能力。
3.稳压性能：确保直流稳压电源具有良好的稳压性能，输出电压在负载变化时能够保持稳定。
4.效率和能耗：提高直流稳压电源的效率，减少能源消耗。
设计步骤步骤一：选择稳压电源拓扑结构稳压电源的拓扑结构包括线性稳压电源和开关稳压电源两种常见结构，根据要求选择适合的拓扑结构。
步骤二：电源变换根据输入电源的类型选择相应的变换电路，如交流转直流电路或直流转直流电路。
其中，交流转直流电路可以使用整流电路和滤波电路来实现。
步骤三：稳压控制根据设计需求和稳压电源拓扑结构，选择合适的稳压元件进行稳压控制。
常用的稳压元件有稳压管、稳压二极管等。
步骤四：保护电路设计在直流稳压电源中，通常需要设计相应的保护电路，包括过载保护、过温保护等，以确保电源和被供电设备的安全运行。
步骤五：滤波和降噪为了提高直流稳压电源的稳定性和可靠性，需要设计相应的滤波和降噪电路，以减小输出电压的脉动和噪声。
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
什么是直流稳压电源？
什么是直流稳压电源？
上节我们知道稳压电源是一种能够为负载设备提供稳定的交流电源或者直流电源的电子装置，由此我们知道稳压电源的两大分类分别是交流稳压电源跟直流稳压电源。
其中，直流稳压电源就是指能够为负载装置提供直流电源的一种电子装置，本文将重点来为大家介绍这种稳压电源，其中，直流稳压电源就是指能够为负载装置提供直流电源的一种电子装置，本文将重点来为大家介绍这种稳压电源，在接下来的文章中，我们将会从直流稳压电源的分类及两种具体的直流稳压电源设计来介绍，相信对大家学习稳压电源的相关知识是很有帮助的!
直流稳压电源从工作方式上可分为：
①可控整流型。
用改变晶闸管的导通时间来调整输出电压。
②斩波型。
输入是不稳定的直流电压，以改变开关电路的通断比得到单向脉动直流，再经滤波后得到稳定直流电压。
③变换器型。
不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电，再经变压、整流、滤波后，从所得新的直流输出电压取样，反馈控制逆变器工作频率，达到稳定输出直流电压的目的。
经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。
经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。
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
正负两路输出的直流稳压电源设计
网络教育学院《电源技术》课程设计题目：正负两路输出的直流稳压电源设计学习中心：层次：专业：年级：年春/秋季学号：学生：辅导教师：完成日期：年月日本课程设计项目总则：使用三端集成稳压器设计一个+15V与-5V两路输出的直流稳压电源，要求这两路输出共地。
撰写要求：（1）画出所设计的直流稳压电源的系统框图；分析各组成部分的功能。
（2）各个功能模块的设计，计算元件参数并给出参数选择的依据，并按工程实际确定元件参数的标称值。
具体参数要求：变压器的额定电压、额定电流、额定容量、电压比；整流器件型号；电阻的阻值和功率；电容的容值和耐压以及类型；稳压IC型号等。
（3）技术参数和设计要求：额定输出功率：5W输入：交流220V输出电压：+15V与-5V（共地）（4）对所设计电源指标进行评价并做总结（需要说明的问题）。
（5）正文字数4000字符左右。
目录摘要 (3)第1章直流稳压电源的原理 (5)1.1直流稳压电源工作原理 (5)第2章直流稳压电源的各部分功能分析及设计 (6)2.1电源变压器 (6)2.2桥式整流电路 (6)2.3滤波电路 (7)2.4稳压电路 (7)2.5稳压电源性能指标 (8)2.6设计步骤 (9)2.6.1电源变压器： (9)2.6.2整流电路中二极管的参数计算： (10)2.6.3滤波电容参数计算 (10)2.6.4总体设计思路 (10)设计总结与心得体会 (13)致谢 (14)附录A： (15)参考文献 (16)正负两路输出的直流稳压电源设计摘要：随着社会的进步，电源已成为生产、生活中不可或缺的组成部分。
在工农业生产中主要采用交流电，而在电子线路和自动化控制中还需要稳定的直流电。
为了得到直流电除了直流发电机外多采用直流稳压电源，目前广泛采用各种半导体直流电源。
由于集成稳压器体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此现在基本取代由分立元件构成的稳压电路，在各种电子设备中应用十分普遍。
电子技术基础与技能 伍湘彬主编
2．电感滤波电路
电感滤波电路是将电感元件与负载串联，
接在整流电路后面。
当输入电压升高导致流过L的电流增大时，
L 中产生的自感电动势能阻止电流的增大；
当输入电压降低导致流过L的电流减小时， L 中的自感电动势又能阻止电流的减小。
经电感滤波后，输出电压的波形可以变得平
滑，脉动减小。L越大，滤波效果越好。
1.3.2 滤波电路
滤波：把整流电路输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近平稳的直流电。
常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路和复式滤波电路。 1．电容滤波电路 电容滤波电路：将电容器接在整流电路后面，与负载并联，其电路如下图所示。
半波整流电容滤波
桥式整流电容滤波
半波整流电容滤波波形
桥式整流电容滤波波形
第一章 二极管及直流稳压电源
1.1 二极管
1.2
特殊二极管
1.3 直流稳压电源
1.1 二极管
【教学目的】 1．了解二极管的基本结构、类型和主要参数。 2．掌握二极管的主要特性。 【教学重点】 1．二极管的基本结构、特性和类型。
2．二极管的单向导电特性及伏安特性。
【教学难点】 1．二极管的主要参数。 2．二极管的单向导电特性。
滤波电容的选择主要应考虑：①输出端得到平滑的直流电压；②保证整流管的 使用安全。 电容滤波电路中电容的取值与负载电流的关系如下表：
输出电流
（A I）
0.5～1 1000
0.15～0.5 470
0.05～0.15 220～470
0.05以下 220
电容
容量 C （µF）
1.3.3
稳压电路
1.集成稳压电路 最简单的集成稳压电路只有输入、输出和公共端，故称之为三端集成稳压器。 （1）固定式三端集成稳压器 型号：W78XX 系列和 W79XX 系列 W78XX 系列是输出正值电压的稳压器，W79XX 系列是输出负值电压的稳压器； 型号后 XX 两位数字代表输出电压值。 性能特点：◆ 输出电流超过1.5A，必须加装散热器； ◆ 不需要外接元件； ◆ 内部有过热保护和过流保护电路。
二极管隔离直流双电源
二极管隔离直流双电源
二极管隔离直流双电源是一种常见的电路设计，它能够有效地将两个不同的直流电源隔离开来，确保它们之间不会相互干扰。
这在一些特殊的应用场景中非常有用，比如在实验室中同时使用两个不同电源进行实验，或者在某些电子设备中，需要同时使用两个不同电压等级的电源。
在这个电路设计中，我们通常会使用两个二极管来实现电源的隔离。
这两个二极管分别连接到两个不同的直流电源，并将它们的正极连接到一起，形成一个共同的输出点。
而二极管的负极则分别连接到各自的直流电源的负极。
通过这样的设计，两个直流电源之间不会相互影响，因为二极管在导通状态下，只允许电流从正向流向负向，而不允许反向流动。
这样一来，即使其中一个电源出现问题或短路，也不会对另一个电源造成损害。
二极管还具有稳压的作用。
当其中一个电源的电压发生变化时，二极管会自动调节电流的流动方向，以保持输出电压的稳定性。
这在某些对电压要求较高的应用中非常重要，比如一些精密仪器的工作电源。
总的来说，二极管隔离直流双电源是一种简单而有效的电路设计，能够实现两个不同电源的隔离和稳定输出。
在实际应用中，我们可
以根据具体的需求选择合适的二极管和其他元器件来搭建这样的电路，以满足不同的电源隔离需求。
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RL－－负载等效电阻。
输入电压为正半周时， 二极管
V正向导通，电流由A经C到达B点,
在负载上得到上正下负的电压。 输入电压为负半周时，二极管 V反向截止。电路中没有电流流过
负载，负载上无输出电压。
由此可见，在半波整流电路中，交流电一个周期内，二极管半个周期导通半
个周期截止，输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形的一半。 “半波整流” 由此得名。 （2）半波整流电路的特点 优点：结构简单 缺点：电源利用率低、脉动成分大。 应用：对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。
激光二极管
激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出
单波长红外光。
电路符号
实物图
工作条件：正向导通。 特 性：与普通二极管一样，具有单向导电性能； 体积小、重量轻、耗电低； 驱动电路简单、方便调制； 耐机械冲击、抗震动。 应 用：远距离光纤通信的光源，计算机光驱、激光打印机打印
正极接电源正端， 负极经L、R接电源 负端，电路导通。 负极接电源正端，正 极经L、R接电源负端, 电路不导通。
结论： 二极管正向偏置时导通， 反向偏置时截止。这就是二极 管的单向导电性。
（2）二极管的伏安特性 伏安特性：通过二极管的电流和它两端电压之间 的对应关系。右图为二极管的伏安特性曲线。 ①正向特性（图OAB段） 死区（OA段）：二极管不导通。 正向导通（AB段）：正向电流迅速增加，二 极管两端电压降变化不大。 ②反向特性（图中OCD段） 反向截止（OC段）：二极管反向电流很小，
第一章
二极管及直流稳压电源
1.1.1 二极管的基本结构、特性和类型 1．二极管的基本结构 如下图所示，在一个PN结的两端各引出一个 电极，外加玻璃或塑料的管壳封装就是二极管。 由P型半导体引出的电极，称为正极（或阳极）； 由N型半导体引出的电极，称为负极（或阴极）。 2．二极管的特性 （1）二极管的单向导电性
2．桥式整流电路 （1）工作原理
输入电压为正半周时， 二极管V1和V3正向导通，V2和V4反向截止，在负载 上得到上正下负的电压。
桥式整流电路工作过程
输入电压为负半周时， 二极管V2和V4正向导通，V1和V3反向截止，在负载
上仍然得到上正下负的电压。
在桥式整流电路中，4只二极管分为两组，交流电正、负半周各有一组二极管 导通，且流过负载的电流是同一方向，在负载上得到全波脉动直流电。 （2）桥式整流电路的特点 优点：输出电压高、脉动较小、电源效率高、二极管承受的最大反向电压低。 缺点：电路复杂、二极管数量多。 应用：对直流电压波动要求高的场合。
点接触型
1.1.2 二极管的主要参数
1．最大整流电流 I FM 二极管在室温下长期运行允许通过的最大正向平均电流。 2．最高反向工作电压 VRM 二极管正常工作时所允许外加的最大反向电压。 3．反向电流 I R 在二极管加反向电压而未击穿时的反向电流值。
1.2.1
稳压二极管
稳压二极管利用 PN 结的反向击穿区具有稳定电压的特性来工作的。
平指示、组成文字或数字显示。
1.2.3
光电二极管
光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。
电路符号
实物图
工作条件：反向偏置。 特 性： 无光照时，反向电阻高达几十兆欧； 有光照时，反向电阻降为几千欧～几十千欧 。 应 用： 在自动控制中作为光/电检测元件，制作光电池。
1.2.4
桥式整流：因为负载上得到的是全波脉动直流电，因此，直流输出电压为：
VL 0.9V2
直流输出电流为：
IL
VL V 0.9 2 RL RL
（2）整流二极管上的平均整流电流
IF
半波整流：流过整流二极管的平均电流即为负载中的直流电流。
变容二极管
变容二极管PN结的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。
电路符号
实物图
工作条件：反向偏置。 特 性： 正向特性与普通二极管相同； 反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低； 电容量较小，几十～几百pF 。 应 用：电视机、收录机等家用电器和仪器仪表中构
成调谐电路和自动频率微调电路。
1.2.5
3．整流电路及元件的主要参数估算与选用 （1）负载 RL 上的直流输出电压 VL 和直流输出电流 I L 半波整流：负载上的直流输出电压是整流电路输出电压在一个周期内的平均值；
Байду номын сангаас
VL 0.45 V2
负载上的直流输出电流是直流输出电压与负载阻值的比值。
IL
VL V 0.45 2 RL RL
头，VCD机及条形码阅读器等。
1.3.1 整流电路 直流稳压电源：把交流电通过整流、滤波和稳压电路处理后得到稳定的直流电压 的电路。其组成框图如下图所示。
利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。
1．半波整流电路 （1）工作原理 T－－电源变压器，用来将220V交流市电电压 变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保 证直流电源与市电电源有良好的隔离。 V－－整流二极管，将交流电变成脉动直流电。
二极管不导通。
反向击穿（CD段）：当反向电压超过击穿电压 后，二极管的反向电流急剧增加。 二极管伏安特性曲线为非线性，所以二极管属于非线性器件 。
3.二极管的类型
（1）点接触型二极管 允许通过较小的电流（不超过几十毫 安）。 适用于高频小电流电路，如收音机的检 波等。 （2）面接触型二极管 允许通过较大的电流（几安到几 十安）。 适用于把交流电变换成直流电的 “整流”电路中。 面接触型 （3）平面型二极管 能通过较大的电流，而且性能稳定 可靠。 多用于开关、脉冲及高频电路中。 平面型
电路符号
实物图
工作条件：反向击穿。 特 性： 正向特性与普通二极管相同； 反向击穿特性较陡； 反向击穿电压为几伏～几十伏。 应 用：稳压设备和一些电子电路中。
1.2.2
发光二极管
发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。
电路符号
实物图
工作条件：正向导通。 特 性：与普通二极管一样，具有单向导电性能； 体积小、发光均匀稳定、亮度较高、响应快、寿命长； 工作电压低(约 2 V)，工作电流小(约 10 mA)。 应 用：各种电子电路、家电、仪表等设备中的电源指示、电