线性稳压电源设计报告
基于TL431的线性精密稳压电源的设计方案
基于TL431的线性精密稳压电源的设计方案1.引言TL431 是一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成芯片，具有体积小、价格低廉、性能优良等特点：它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从参考电压（2.5V）到36V 范围内的任何值，典型动态阻抗仅为0.2Ω，电压参考误差为±0.4%，负载电流能力从1.0mA 到100mA，温度漂移低，输出噪声电压低等。
基于以上特点，不仅可以用于恒流源电路、电压比较器电路、电压监视器电路、过压保护电路等电路中、还广泛应用于线性稳压电源、开关稳压电源等直流稳压电源电路中，本文对TL431 在线性稳压电源中的并联和串联型两种电源进行了详细的介绍。
2.TL431 的内部结构和功能2.1 TL431 的符号该器件的符号如图1，三个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF），参考电压为2.5V.2.2 TL431 的内部电路图由内部电路图图2 可以看出，它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，其中晶体管V1 构成输入极，V3、V4、V5 构成稳压基准，V7 和V8 组成的镜像恒流源与V6、V9 构成差分放大器作中间级，V10、V11 形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。
然而其等效功能示意图如图3 所示，由一个2.5V 的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成，参考端的输出电压与精密基准电压源Vref 相比较，当参考端电压超过2.5V 时，TL431 立即导通。
因为R 端控制电压误差为±1%，所以参考端能精确地控制TL431 的导通与截止。
3.并联稳压电路设计3.1 基本并联稳压电路原理TL431 内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在Vref 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽。
稳压电源设计
稳压电源设计1. 引言稳定的电源是电子设备正常运行的关键，稳压电源设计是电子电路设计中非常重要的一环。
本文将介绍稳压电源的基本原理、设计方法以及常见的稳压电源类型。
2. 稳压电源的基本原理稳压电源的主要目的是提供一个稳定的直流电压输出。
它可以通过控制电源输入端的输入电压或调整电路的工作方式来实现。
稳压电源的基本原理是通过负反馈控制来实现稳定的输出。
稳压电源电路通常由三个主要部分组成：输入部分、稳压控制部分和输出部分。
输入部分用于接受电源输入，稳压控制部分负责检测输出电压并作出相应调整，输出部分则提供稳定的输出电压。
3. 稳压电源的设计方法稳压电源的设计需要考虑多个因素，如输出电压范围、负载能力、效率、稳定性等。
下面是一些常用的稳压电源设计方法：3.1. 线性稳压电源线性稳压电源是最简单和常见的稳压电源类型之一。
它使用线性元件（如二极管、晶体管）来控制输出电压，具有较低的噪声和较高的稳定性。
但由于线性元件的特性，线性稳压电源的效率较低。
3.2. 开关稳压电源开关稳压电源通过开关元件（如开关管、MOS管）对输入电源进行开关调制，从而实现对输出电压的控制。
开关稳压电源具有较高的效率和较低的体积。
但由于开关元件的开关动作会产生噪声和干扰，对于某些应用场景可能不适用。
3.3. 切换稳压电源切换稳压电源是一种结合了线性稳压和开关稳压的设计方法。
它通过在低负载时使用线性稳压模式，在高负载时自动切换到开关稳压模式。
这样既可以提供较高效率，又能保持输出电压的稳定性。
4. 常见的稳压电源类型根据用途和应用场景的不同，稳压电源有多种类型。
以下是其中一些常见的稳压电源类型：4.1. 低压差稳压电源低压差稳压电源是一种能够在输入电压和输出电压之间产生较小压降的稳压电源。
它适用于对输入电压要求较高或供电线路较长的应用。
4.2. 可调稳压电源可调稳压电源是一种可以根据需要调整输出电压的稳压电源。
它通常由一个可调节电阻和稳压控制电路组成，可以用于满足不同的应用需求。
稳压电源设计
前言电子设备给人们日常生活带来极大便利，所有的电子设备只有在电源电路的支持下才能正常工作。
电子设备对电源电路的要求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。
论文描述了稳压电源的发展概况、主要组成部分以及常用器件和典型电路，揭示了稳压电源的工作原理。
详细介绍了设计方案的选择，变压、整流、滤波、稳压和保护电路等各个组成部分的选型和参数计算，并通过PROTEUS仿真电路中模拟的电压表和电流表显示出来。
给出了设计原理图。
对电路板进行了调试，文中给出了具体的调试过程、调试结果，以及调试过程中遇到的问题和解决方案，最终达到了设计要求。
目录摘要............................................. 错误！未定义书签。
第一章绪论 (5)1.1课题的研究背景及意义 (5)1.2稳压电源的发展 (5)1.3课题研究方法 (6)第二章设计内容及要求 (7)2.1 设计的目的及主要任务 (7)2.1.1 设计目的 (7)2.1.2 设计的主要任务及性能指标 (7)2.2 设计思想 (7)2.3 方案设定 (8)2.4 单元电路 (9)2.4.1电源变压器 (9)2.4.2整流电路 (10)2.4.3 滤波电路 (10)2.4.4 稳压电路 (11)2.5参数计算及器件选择 (12)2.5.1集成稳压器的选择 (12)2.5.2 电源变压器的选择 (12)2.5.3整流二极管及滤波电容的选择 (12)第三章稳压电源的分类、组成及技术指标 (14)3.1稳压电源的分类 (14)3.2直流稳压电源的基本组成 (14)3.3直流稳压电源的技术指标 (15)3.3.1特性指标 (15)3.3.2质量指标 (16)3.3.3极限指标 (16)第四章稳压电源常用元器件及电路 (17)4.1晶体二极管 (17)4.1.1晶体二极管的工作原理 (17)4.1.2硅整流二极管的主要参数及定义 (17)4.2整流电路 (17)4.2.1单相半波整流电路 (17)4.2.2单相全波整流电路 (18)4.2.3单相桥式整流电路 (19)4.3滤波电路 (20)4.3.1电容滤波电路 (20)4.3.2电感滤波电路 (21)4.3.3复合滤波电路 (21)4.4稳压电路 (22)4.4.1稳压管稳压电路 (22)4.4.2串联反馈型稳压电路 (22)4.4.3集成稳压电路 (23)4.5保护电路 (23)4.5.1过流保护 (23)4.5.2过热保护 (24)第五章电源的设计及制作 (26)第六章稳压电源的调试 (27)参考文献 (28)自我评价 (29)附录一 (30)附录二 (31)摘要本次试验从电源出发，利用学过的个中点血知识和有关经验，提出一项简单实用的多路直流电源设计方案，也是本次课程设计的目的。
线性稳压电源的设计
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｚ ｅ ； ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｙ； ｆ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ； ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ
中图分类号 ： Ｔ Ｍ４ ４
文献标识 码： Ｂ
文章编号 ：１ ９ ９ ４ — ３ ０ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — １ ３ ＿ ４ — １ ３ ６
ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｎｄ ３－ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎａ ｌ ｒ ｅ ｇ ｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔ ｏ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｚ ｅ ．Ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ， ３一ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎａ ｌ ｉ ｎｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ Ｃ Ｗ ７ ８１ ５ ａ ｎｄ ＣＷ ７ ９ １ ５ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈｉ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｒ ｅ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ．
圈组 成 ， 线 圈两 个或两个 以上 的绕组 ， 其 中接 电源的绕组
叫初级线 圈， 其余 的绕组 叫次级线圈 。 输入 电网电压 由额定值变化 － ｃ ＇ １ ０ ％时，稳压 电源输 出 电压 的相对 变化量 ， 有 时也 以绝对值表示 。一般稳压 电源
的电网调整率等于或小于 １ ％、 ０ ． １ ％， 甚至 ０ ． ０ １ ％。
Ａ ｍｅ ｉ Ｚｈ ａ ｎ ｇ
（ Ｘｉ ’ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ７ ７ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｌｉ ｎｅ ａ ｒ ｐ ｏｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｉ ｎｐ ｕ ｔ ２ ２ ０ ｖ ｏｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｌｔ ａ ｅ ｒ ｎａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｄ １ ５ ａ ｎｄ
线性可调直流稳压电源的设计
目录：.一、设计目的.二、设计任务和要求.三、电路原理分析与方案设计四、仿真过程及结果五、心得体会.六、参考文献资料.七、实物图一、目的稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。
串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引用深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。
二、设计任务与要求要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。
指标：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv；任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的电路图；2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图；3、仿真电路并选取元件；4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路；5、用仪器表对电路调试和测量相关；6、撰写设计报告、调试；三，电路原理分析与方案设计1、方案比较与确定基本思路：先对输入的220V 交流电压进行降压，然后就用单相桥式二极管对电压进行整流。
整流后利用电容的充放电效应，对其进行滤波，使输出电压平滑。
之后再通过稳压电路的功能使输出直流电压基本不受电网波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
方案1：220V 交流电压经过基本部分降压整流后，将经过稳压部分对其进行稳压，稳压部分如下图，利用稳压管和三极管组成的稳压单元电路，同过D1 电压作为三极管Q1 的基准电压，电路引入电压负反馈，使电网电压波动不会对Q1 的基极电位产生很大的影响，则有U BE U B U E 可知，U BE 变化将导致发射极电流的变化，从而稳定R 两端电压，达到稳压的效果。
方案二：经过整流后，脉动电流通过滤波电路，其中滤波电路我采用RC 型滤波电路，先用电容值较大的电解电容对其进行低频滤波，靠近输出端处使用较低电容值的陶瓷电容进行高频滤波，使滤波后电压能够变得比较平滑和波动小。
LDO线性稳压器设计报告
LDO线性稳压器设计报告LDO（Low Drop-Out）线性稳压器是一种常用的电源管理元件，用于提供一个恒定的输出电压。
在电子系统中，由于电源噪声、电源波动以及负载变化等因素的存在，往往需要对电源进行稳压处理。
本报告将介绍如何设计一个LDO线性稳压器。
一、LDO线性稳压器工作原理1.输入电源经过稳压器的调整，提供给误差放大器和负载。
2.参考电压源提供一个参考电压，并与误差放大器的输出进行比较。
3.误差放大器对比参考电压和输出电压，产生一个误差信号，并通过调整稳压器的控制信号，使输出电压稳定在设定值。
二、LDO线性稳压器设计步骤1.确定所需输出电压和最大输出电流：根据系统需求，确定所需输出电压，以及最大输出电流。
2.选择稳压器芯片：根据所需输出电压和最大输出电流，选择合适的稳压器芯片。
考虑稳压器的参数，如输入电压范围、输出电压范围、负载调整能力等。
3.进行稳压器外围电路设计：根据稳压器芯片的推荐电路，设计稳压器的外围电路，包括输入滤波电容、输出滤波电容、稳压器控制电路等。
输入滤波电容用于抑制输入电源噪声，输出滤波电容用于抑制输出电压波动。
4.确定参考电压源：选择合适的参考电压源，作为误差放大器的参考电压。
参考电压源可以是一个电压参考芯片、电压分压电路等。
5.进行误差放大器设计：根据所选的参考电压源，设计误差放大器，其功能是将参考电压与输出电压进行比较，并产生误差信号，反馈给稳压器调整输出电压。
6.进行稳压器性能分析：对设计的稳压器进行性能分析，包括稳压器的稳定性、负载调整能力、线性调整率等。
通过仿真或实验，优化稳压器的性能。
7.进行稳压器的布局设计：根据稳压器的外围电路设计，对稳压器进行布局设计。
要保持输入、输出电压线和地线的分离，并合理布置滤波电容和其他电路元件。
8.进行稳压器的参数调整和测试：对设计的稳压器进行参数调整，并进行测试。
通过测试，验证稳压器的设计是否满足要求。
三、LDO线性稳压器设计注意事项1.稳压器的输入与输出电容选择要合适，过小可能导致输出电压波动较大，过大可能导致系统响应时间变慢。
一种5V线性直流稳压电源及漏电保护系统设计
（ 五 ）可实时显示稳压 电源的输 出功率。 （ 六 ）具有漏 电保护功能。
三 、 系统 方 案 设 计
（ 一 ）系统 原 理框 图
本系统主要分为 ５ Ｖ线性直流稳压电源和漏电保护装置两个部分 ， 其 中Ｒ Ｌ为负载电阻 、Ｒ为漏 电电流调整电阻 、Ａ为漏电流显示电流表 、Ｓ 为转换开关 、Ｋ 为漏电保护 电路复位按钮 ，具体 电路原理框图如下图 １
采用检测采集电流的方法 ，通过测 电阻的电压计算出其动作 电流。当转
｛
１崇 轨 电 品 原 理 畦 倒
换开关 ｓ 接２ 端， 将Ｒ Ｌ 接到漏电保护装置的输出端 ，阻值 固定为 ２ Ｏ ｎ， 调节 Ｒ，将漏电动作电流设定为 ３ ０ ｍ Ａ。当漏电保护装置动作后 ，Ｒ Ｌ两 端电压为 ０ Ｖ并保持 自锁。 排除漏电故障后 ， 按下 Ｋ恢复输 出。 要求漏电
综合两个方案综合情况 ，本系统漏 电保护部分采用方案二。
二 、 系 统 设 计指 标
５ Ｖ线性直流稳压电源及漏 电保护系统的主要技术指标如下 ： （ 一 ）额定输 出电压为 ５ Ｖ，额定输 出电流为 ｌ Ａ。
（ 二 ）当负 载 Ｒ Ｌ阻 值 固定 为 ５ Ｑ 的前 提 下 ，直 流输 入 电压 在 ７ － ２ ５ Ｖ
方案 二 ：低压 差 线 性稳 压 器 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８
功率显示电路部分主要 由键盘模块 、Ｌ Ｃ Ｄ显示模块 ，Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２
单 片 机模 块 、电 源 指示 模 块 和 串 口通 信 等 构成 ，可 实 时 显示 稳 压 电源 的
采用低压差线性稳压器 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８构成稳压 电路时， 由于 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８内部
设计_5V_1A可调直流线性稳压电源
《设计5V 1A可调直流线性稳压电源》实验报告设计题目设计5V 1A可调线性稳压电源姓名杜骏学号2009512445年级20092012年6月8日一、设计要求：........................................................................................................................ - 3 -二、设计任务： (4)三、实验原理： (4)（一）、线性稳压电源的基本原理： (4)1．电源变压器............................................................................................................ - 4 -2．整流电路................................................................................................................ - 4 -3．滤波电路................................................................................................................ - 4 -4．稳压电路 (5)（二）、稳压电源的性能指标及测试方法 (5)1、稳压系数及电压调整率 (5)2、输出电阻（也称等效内阻或内阻）.................................................................... - 5 -3、纹波电压.............................................................................................................. - 5 -四、电路设计： (6)（1）变压部分设计............................................................................................................ - 7 - 变压器的主要参数有：.............................................................................................. - 7 -变压部分参数设计： (7)（2）整流、滤波电路 (7)整流部分的设计：...................................................................................................... - 8 - （3）稳压电路. (8)电路参数计算如下： (8)（1）确定稳压电路的最低输入直流电压Ui,min (8)（2）确定电源变压器副边电压、电流及功率。
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'
电子技术课程设计报告
设计课题：
姓名：
&
学号：
指导老师：
专业：自动化
校对：
审核：
设计时间：2010年7月12日-7月23日，
【
一、设计任务
要求：设计并制作一个可调线性稳压电源。
指标：①可调范围～18V
②最大输出电流 Io≦1.5A
③电压调整率 Su≦5%
④电流调整率 Si≦5%
.
二、初步设计
~
功能块
降压→整流AC/DC →滤波→稳压→附加电路
电路图
方案一：
1、整流电路
:
采用全波整流，设导线3，4间电压为U2，电容C4两端电压为Uc，则×U2=Uc。
Uc=18+（2～3）V，取Uc=21V。
2、滤波电路
采用电解电容C4进行滤波。
R×C4=(3～5)×T/2
等效电阻R=Uc/I N
I N = 1.5A
、
R= 14 Ω
所以，C4的范围为：～
取C4=。
C1=（～）×C4，所以取 C1=330 μF
3、稳压电路
采用三端稳压器LM7805和运算放大器LM741，其中运算放大器LM741构成电压跟随器。
由两者的性质，得三端稳压器的输出端与运放的同相端之间的电压恒为5V。
这样通过调节R1，R4，R3的值，利用分压原理，就能输出需要的稳定的可调的电压。
当Uo= 时，（R1+R4）/R3=5/
}
当Uo=18V时， R1/（R4+R3）=5/13
取R4=1KΩ，得 R1=714Ω，R2=857Ω。
取 R1=715Ω，R2=866Ω。
4、各项指标的仿真测试结果
（1）改变滑动变阻器的阻值，得到电压调节范围：～
（2）电压调整率S u
)
表1 滑动变阻器滑到0%时的电压调整率
表3 滑动变阻器滑到100%时的电压调整率
<
（3）电流调整率
220. %
220%
220）%
（4）效率
测试条件：滑动变阻器滑到0%,负载为15Ω
Ui=
#
Ii=517 mA
Uo= V
Io=502 mA
效率=34%
测试条件：滑动变阻器滑到50%,负载为15Ω
Ui=21 V
Ii=728mA
[
Uo= V
Io=708 mA
效率=49%
测试条件：滑动变阻器滑到100%,负载为1KΩ
Ui=
Ii=1.22A
Uo=
#
Io=1.20A
效率=%
方案二：利用集成片LM317
根据设计指标要求，该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。
①变压器：变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。
②整流电路：整流电路是利用二极管的单向导电特性，将变压器的次级电压变换成单向脉动直流。
{
③滤波电路：滤波电路的作用是平波，将脉动直流变换成比较平滑的直流。
④稳压电路：滤波电路的输出电压还是有一定的波动，对要求较高的电子设备，还要稳压电路，通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。
电路图
—
经过改动的部分仿真电路图：
电压调节范围：～—
：
$
三、最终设计
电路图
1、整流电路
、
采用全波整流，用四个整流二极管1N4007组成。
设导线2、3间电压为U2，电容C1两端电压为V1，则×V1=Uc。
Uc=18+（2～3）V
V1约为18V交流电压源。
（实验时，用变压器直接接220V交流电压。
）
2、滤波电路
采用电解电容C1进行滤波。
取C1=。
：
C3=（～）×C1，所以取 C1=220 μF
3、稳压电路
采用三端稳压器LM7805和电压跟随器μA741。
利用两者的性质，使得三端稳压器的输出端与运放的同相端之间的电压恒为5V。
又因为运放接地，运放反相输入端达不到0V，大约为2V。
又利用分压原理，使得R1=，R2=5V。
4、附加电路
红色放光二极管，作为电路指示灯。
有输出（工作时）时，发光。
】
四、测试方案
a)电压调节范围：
用万用表分别测试空载和带负载时的电压调节范围。
）
空载时： ~
负载时： ~ R L=15Ω
b)电压调整率
电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度。
改变电源电压，使其增加或减少10%，测量输出电压的改变量。
电压改变量与未改变时电压值的比值，就是电压调整率。
S u=∆U0 / U0
$
实际实验中，没有自耦调压器，故无法测量。
c)电流调整率（负载调整率）
电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。
它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力。
分别测量输出端空载和带负载时的输出电压，其差值与空载时的输出电压的比值，就是电流调整率。
S i=(U o－U o L) / U o
!
U o为空载时的输出电压； U o L为带负载时的输出电压。
分别在输出电压最大，最小和15V时测量。
数据记录于表4-1
d)效率η
输出功率与输入功率之比，称为效率。
η =Po/Pi=(Uo*Io)/(Ui*Ii)=Uo/Ui (Io=Ii )
分别在输出电压最大，最小和15V时进行测量。
数据记录于表4-2中。
表4-2 不同输出电压下的效率
测量时，带负载R L=15Ω。
e)功率因数
在输入端接一1Ω取样电阻，用示波器分别测量电阻两端和输入两端的波形。
其相位差为功率因数角。
仿真电路：
仿真结果：
实际测量结果：
结果：φ=(3/20)*360 cosφ=五、小结。