直流稳压电源简化版
0～12V可调直流稳压电源设计
图14
电源部分包括：+5V、±15V两大部分：
+5V电源只要供单片机部分使用，
对于滤波电容的选择，需要注意整流管的压降；7805的最小允许压降波动
10%，所以允许的最大纹波的峰峰值⊿U=9×√2（1－10%）－1.4－5=2.76V
C=I×⊿T/⊿U=1×1/100/2.76=3600uf
1.2.4防掉电存储器
EEPROM24C02C是采用IIC接口的一种常见2Kbit（256×8bit）的存储器。
图9
由于本数控电源要实现保存最近10个电压的功能，当打开电源时，它显示和输出的必须是上次使用的电压大小，所以在EEPROM中使用11个地址保存数据，第一个地址保存当前电压，第2~11个地址连续保存10个电压大小数据。
方案完全脱离单片机，完全采用硬件控制，因此响应速度更高，又因采用FPGAIC，不仅可以满足用户对系统的单片集成要求，而且由于FPGA可加重加载性，因而易于扩展。
原理图：
+15V +5V—15V
至各单元电路
BCD计数
+—识别
键盘扫描
FPGA IC
图3
方案比较:
三个方案均是可行的。方案一采用继电器控制为机械式。基本原理简单，实现比较方便，电源电压也可以调整到较精确的数值，但是它需要较大的工作电流，原器件价格较贵，而且继电器会产生噪声污染。方案二采用单片机作为控制器，通过ＤＡＣ来调节输出电源电压，速度较快，元器件常见且相对便宜，可以较为方便的实现对直流稳压源的编程控制。方案三采用FPGA，由硬件控制，响应速度快，易于扩展，但是相对于单片机来说，FPGA方案使用成本较高。
稳压输出、过流保护等几部分组成，电路图如图13所示
简易直流稳压电源电路
简易直流稳压电源电路
这款直流稳压电源，输出电压从4.5V到14.3V连续可调，工作电流最大
可达600mA，并且带有输出短路自动保护及报警功能，用来给4英寸TFT彩色液晶电视等一些小电器供电很是方便。
电路原理图如图所示，220V交流市电经变压器降压为15V交流电压，再经二极管D1～D4桥式整流，电容C1滤波，得到约18V的直流电压。
大
功率NPN型三极管BG1与小功率NPN型三极管BG2组成复合调整管，这
种复合结构大大提高了电源电流输出（即带负载）能力。
BG3是比较放大管，作为其集电极负载的电阻R6．同时又为复合调整管的基极提供偏置电流。
电阻R7与稳压二极管DW构成基准电压源。
R8、R9及可调电阻Rw组成取样电路，当由于市电波动或负载变化导致输出电压偏移设定值时，取样电路会
将输出电压变化量△Uo的一部分取出送到BG3基极，与恒定的基准电压相比较，并经过BG3放大后送入BG2基极，以控制复合调整管ce间的管压降变化，从而使输出电压向相反方向偏移，最终确保输出电压稳定。
通过调整
Rw大小就可以改变取样电压大小，同时也就改变了输出电压与基准电压的
比例关系。
简易数控直流电源
安全性强：具备过流 、过压、欠压等保护 功能，有效保障设备 和人员的安全。
适应性强：适用于各 种不同的负载需求和 环境条件，保证电源 的稳定性和可靠性。
简易数控直流电源可为 各种电子设备提供稳定 的直流电源，如手机、 电脑、平板电脑等。
在科研和实验室环境中， 简易数控直流电源可用 于为各种测试设备和实 验仪器提供精确的电源。
高效能化是简易数 控直流电源的发展 趋势之一，通过提 高电源的转换效率 和降低能耗，可以 满足各种应用场景
的需求。
随着技术的不断 进步，简易数控 直流电源的高效 能化得到了广泛 的应用，例如在 电动汽车、无人
机等领域。
为了实现高效能 化，简易数控直 流电源需要采用 先进的控制算法 和优化设计，以 提高电源的稳定
添加标题
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添加标题
添加标题
高效率：为了降低能源消耗和减少 热量产生，简易数控直流电源不断 追求更高的转换效率。
多样化：为了满足不同领域的需求， 简易数控直流电源正朝着多样化方向 发展，具备多种电压和电流输出能力， 以及更丰富的功能配置。
简易数控直流 电源将向智能 化方向发展， 具备自动控制 和智能调节功
电子设备供电：为各种电子设备提供精确稳定的直流电源，保证设备的性能和稳定性。
医疗设备供电：为各种医疗设备提供可调的直流电源，确保医疗设备的正常运行和患者的安全。
汽车电子控制系统的电源需求 简易数控直流电源的稳定输出特性 汽车启动和点火系统中的应用 汽车照明和信号系统中的应用
电源应安装在 通风良好、干 燥的地方，避 免阳光直射和
未来将更加注重用户体验和 个性化需求
定制化将成为简易数控直流 电源的一个重要趋势
输出电压范围： 可调范围为010V
第1讲 制作小功率可调直流稳压电源
�
第1讲
第1讲
第1讲 2,电路工作原理 , 220V市电经变压器变压 降压 ,二极管桥式整流,电容 市电经变压器变压(降压 二极管桥式整流,电容C2 市电经变压器变压 降压), 滤波后送人LM317第3脚(输入端 ,第2脚输出稳定的直流电压. 输入端), 脚输出稳定的直流电压. 滤波后送人 第 脚 输入端 脚输出稳定的直流电压 脚为调整端, 的基准电压. 第1脚为调整端,调整端与输出端之间为 脚为调整端 调整端与输出端之间为1.25V的基准电压. 的基准电压 为了保证稳压器的输出性能,R2阻值应小于 为了保证稳压器的输出性能, 阻值应小于240 .为了使输 阻值应小于 出电压可调,调整端与地之间接可变电阻器R3,改变R3阻值 出电压可调,调整端与地之间接可变电阻器 ,改变 阻值 即可改变输出电压.输出电压计算公式为Uo=1.25(1+R3/R2) 即可改变输出电压.输出电压计算公式为 ) C1用于滤除由市电引入的高频干扰,选用瓷介电容器. 用于滤除由市电引入的高频干扰, 用于滤除由市电引入的高频干扰 选用瓷介电容器. C2(1000F)组成电容滤波电路,C3(10F)用于旁路基准电压 组成电容滤波电路, 组成电容滤波电路 用于旁路基准电压 的纹波电压,提高稳压电源的纹波抑制性能. 的纹波电压,提高稳压电源的纹波抑制性能.
第1讲
检查元器件焊接无误后,用万用表电阻 检查元器件焊接无误后, RX10档测试电源输出正,负端间电阻值, 档测试电源输出正, 档测试电源输出正 负端间电阻值, 阻值(不能为 不能为0). 应有几十至几百 阻值 不能为 .此后 可将变压器的电源线插头插入220V的交 可将变压器的电源线插头插入 的交 流电源插座上,印制板上发光管发亮, 流电源插座上,印制板上发光管发亮, 表明电源接通.再用万用表直流电压档 表明电源接通. 接在电源输出正,负端上, 接在电源输出正,负端上,调节可变电 阻器, 阻器,用万用表测电源输出电压应随之 可变,即制作结束.应用时, 可变,即制作结束.应用时,可用万用 表先监测输出电压,待调准后投入使用. 表先监测输出电压,待调准后投入使用.
12直流稳压电源
交流 电源
负载
u
O
u
t O
u
t O
u
t O
u
t O t
第12章 直流稳压电源
变压 整流 滤波 稳压
交流 电源
负载
u
u u 图中各环节的功能如下：
u
u
O 1．整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。 t O t O t O t O t
2．整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。
3．滤波器：减小整流电压的脉动程度。 4．稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输 出电压稳定，成为符合整流需要的电压。
(2)提高输出电压的电路 输出电压 UO = U + UZ (3)扩大输出电流的电路 可采用外接功率管 T 的方法来扩大输出电流。 一般 I3 很小，可忽略不计， 则可得出 I 2 I1 I R I B U BE I C R + 设 = 10，UBE = 0.3 V，R = 0.5 ， U I I2 = 1 A，由上式可算 出 IC = 4 A，输出电 流 IO = I2 + IC = 5 A， 比 I2 扩大了。 + UI T R IB IR Ci I1 W78 3 + U Ci + UZ IC
第12章 直流稳压电源
第 12 章 直流稳压电源
第12章 直流稳压电源
第 12 章
12.1 整流电路 12.2 滤波器
直流稳压电源
12.3 直流稳压电源 *12.4 晶闸管及可控整流电路
第12章 直流稳压电源
下图是半导体直流电源的原理方框图，它表示把交 流电变换为直流电的过程。
变压 整流
滤波 稳压
简易数控直流电源3310
简易数控直流电源该电源系统以ATMEGA8单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。
设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为－5V～+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。
另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。
基本要求1)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。
2)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。
3)输出电流≤500mA。
4)数字显示输出电压值和电流值。
5)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
1．2 系统基本方案根据题目要求，系统可以划分为输出部分，人机接口部分和直流稳压电源。
其中输出部分是由D/A转换后再放大得到的，人机接口包括4个按键和液晶显示部分，直流稳压电源包括两组电源。
方案一: 三端稳压电源采用可调三端稳压电源构成直流可调电源的电路如图1.1所示。
怎样实现数控呢？我们把图 1.1中的可变电阻RP用数字电位器来代替，就能实现数控了。
但由于三端稳压芯片LM317和LM337的输出电压不能从0V起调，输出公式：Vout=1.25×(1+R2/R1)。
所以，可以采用在输出的地方加两个二级管，利用PN节的固有电压来实现从0V起调，如图1.2所示。
图1－1图1.2优点：该方案结构简单，使用方便，干扰和噪音小缺点：数字电位器误差较大，控制精度不够高，误差电压较大。
同时更重要的是几乎所有的数字电位器能够容忍的电流都在20mA以下。
所以，这种方案就被否决了。
方案二：采用A/D和D/A采用A/D和D/A构成直流电源的电路如图1.3和图1.4所示。
采用单片机构成直流电源的电路如图1.3所示，利用AVR单片机自带的D/A口DAC0输出0－2.5V的电压，然后经一级反相放大器和跟随器，此时可以输出0到－5V电压。
简易直流稳压电源电子教材
17
任务一 简易直流稳压电源的分析与制作
一、任务提出
在工业或民用电子产品中，其控制电路通常采用直流电源来供电。
对于直流电源的获取，除了直接采用蓄电池、干电池或直流发电机外，通常都是将电网的380/220V 交流电通过电路转换的方式来获取。
本任务从简易直流稳压电源入手，分析交流电转换为直流电的方法，为后续各项任务所需直流电源的设计打下基础。
简易直流电源电路如图1-1所示，试分析其工作原理并制作该电路。
+220V
1N4007*4
VD1
VD2
VD3VD4
9V
1000uF 25V
C
R1
R2*
LED
DW 2CW12
200Ω
1K Ω
+
-5V
0-20mA
T
图1-1 简易直流稳压电路
二、任务目标
通过对简易直流稳压电源电路的分析与制作，使学生理解和掌握整流、滤波、稳压电路的基本工作原理，能按工艺要求独立进行电路装配、测试和调试，并能独立排除装配、调试过程中出现的简单故障。
三、相关知识
1、基本知识 ⑴半导体二极管
半导体二极管(常简称为二极管)是电子线路中最常用的半导体器件，它在电路中所起的主要作用有整流、检波、限幅、开关、稳压等。
①普通二极管
图1-2 半导体二极管的外形与符号
a)外形 b)符号
1)半导体二极管的外形、符号与分类。
简易数控直流稳压 电路图相对简单
一、设计说明设计一个具有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
主要包括数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A 变换器）及可调稳压电源。
数字控制部分用+、-按键控制可逆二进制计数器，二进制计数器的输出到D/A 变换器，经D/A 转换相应的电压，经放大后去控制稳压电源的输出，来实现输出电压值步进增减。
图1 简易数控直流稳压电源框图二、技术指标1.输出直流电压调节范围5 15V ，纹波小于10mV 。
2.输出电流为500mA 。
3.稳压系数小于0.2.4.直流电源内阻小于0.5欧姆。
5.输出直流电压能步进调节。
步进值为1V 。
6.由+、-两键分别控制输出电压步进增和减。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)可逆计数器；(2)运算放大器；(3)稳压器；(4) 单稳态触发器。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim 仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版电压增减步进按键可逆计数器稳压调节 电路单脉冲 产生D/A 变换器UiUo社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：一、概述近几年来，随着电子技术的日新月异，世界各国的电子技术飞速发展，中国也毫不例外的成为了一个电子大国和电子强国，国民对电子产品的需求种类也越来越多。
其中电源是最重要的组成部分，没有电源也就没有了电路这个概念。
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_ T+
D3 v2 D4 D2 D1
v1
RL v 0 vo
– +
D1 ,D4导通 D2 ,D3导通
电路及工作原理 正半周:
u2＞0，D1和D3导通
u2 < 0，D2和D4导通
ωt
ωt
负半周:
u2
O
uo D1 D3 D2 D4
O
主要参数
输出电压平均值： U0(AV) 0.9U2 0.9U 2 输出电流平均值： I 0(AV) RL
曲线越陡， 电压越稳定
UZ IZ
O
U
IZmin IZma
稳压 x 误差
UZ
步骤三
I R
+
+ Iz
RL IO UO
—
~
+
C
Ui Dz
—
I
I0
R DZ
注意：使用稳压管时 要加限流电阻
UI
IZ
RL
Uo
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内容小结：直流稳压电源的组成和功能
v1
v2 整 流 v3 电 路 滤 波 v4 电 路 稳 压 电 路 vo
+ u1 -
+
u2 -
D4
D1
+
+ R L C
D2 图1 D3
u0 =1.2u2 =1.2×20=24V
uO -
2.电容脱焊时输出电
压值
u0 =0.9u2 =0.9×20=18V
四、稳压电路
1.稳压二极管 利用二极管的反向特性工作 （1） 符号
I
（2） 伏安特性
稳压管正常工作 时加反向电压
稳压管反向击穿后， 电流变化很大，但其两 端电压变化很小，利用 此特性，稳压管在电路 中可起稳压作用。
一次侧接电源
N1 N2
U2
二次侧接负载
电压计算公式：
U1 U2
= N 2
N1
= K
二、整流电路的工作原理
整流电路的作用：将交流电压转变为脉动 的直流电压
定义：
交流
整流 逆变
直流
整流原理：利用二极管的单向导电性交流电变换为脉 动的直流电。
问题：常见的整流电路有哪些？ 半波、桥式
桥式整流电路：电路由四个二极管组成桥路
u1
D1
RL C
D3
0~ t1
u2> uo，D1、D3导通，
C充电， uo正弦规律
u0
D2
b u2
0
t1 ~ t2
u2< u0，D1、D3截止，
C放电， uo指数规律
电压计算公式：
u0
t1 t2
没有电容时 的输出波形
t
U0( AV ) 1.2U 2
有电容时的 输出波形
t
步骤二
在图1中所示电路中，已知变压器副边电压有效值U2=20V ，电容足够大，负载电阻RL=100。试问：输出电压为多 少，若电容脱焊则输出电压值是多少？ 解：1. 输出电压值
直流稳压电源的组成:
变压
交流电源
电网供给的 220V、50Hz 交流电
整流
滤波
稳压
负载
5V的稳恒 直流电
u1
u2
u3
u4
uo
市电交流电
所需交流电
脉动直流
不稳定直流
稳定直流
一、变压器的基本工作原理
如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组， 这一侧称为一次侧；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组，这 一侧称为二次侧。 U1
= 0.18A
三、滤波电路
滤波电路的作用： 把脉动性比较大的直流电压变成比较平缓的直流电压。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压不 能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份， 保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。
问题：常见的滤波电路有哪些？
电容、电感
电路及工作原理
a u1 u2 D4
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步骤一
在图中所示电路中，已知变压器副边电压有效值U2=20V，负载 电阻RL=100。试问：输出电压与输出电流平均值各为多少？
A
～220V 50Hz
D1
+ RL uO
解： 输出电压平均值
u2 B
D4 D3
D2
u0 =0.9u2 =0.9×20=18V
输出电流平均值
-
u0
I0 =
RL
RL(c)来自(d) 电源变压器: 将交流电网电压v1降为合适的交流电压v2。 整流电路: 将交流电压v2变为脉动直流电压v3。 滤波电路: 将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。 稳压电路: 清除电网波动的影响,保持输出电压vo的稳定。
END
作业1桥式整流电路中，若D3断开、短路，反向会出现什么现象？ a u1 u1 u2
1.4直流稳压电源
常山职业中专 龚俊
直流稳压电源
现实生活当中，需要直流电源的地方很 多。
如：手电筒、遥控器、收音机、手机、mp3 直流电源的 来源？
1.干电池——化学能 2.将交流市电转变为直流电的各种半导 体电源（直流稳压电源）——充电器
提出任务：我们的生活离不开直流稳压电源，我们能
不能自己制作呢？那么我们就一起来设计一个充电器。
D4
D1
S
u0 RL
D3 b
u2
D2
电源短路
t
uo
t
作业2 电路如图所示，稳压管的稳定电压UZ 是6V， 正向压降UD 是0.7V，求：Ui=10V时各电路 Uo 。
+ ui R + + RL ui R +
uO
-
uO
RL
(a)
+ ui R
+ + RL ui R
(b )
+
uO
-
uO