线性稳压电源设计课件
直流稳压电源的设计与实现PPT课件
1
1.1学习目标：
(1)掌握线性直流稳压电源的器件选择和设 计制作方法； (2)掌握直流稳压电路的调试。
2
1.2任务分析
任务名称：设计制作线性直流稳压电源。 任务背景：直流稳压电源作为直流能量的提
供者，在各种电子设备中，有着极其重要 的地位，它的性能良好与否直接影响到电 子产品的精度、稳定性和可靠性。本次工 作任务是为一小型温度测控系统提供直流 稳压电源。
78、79系列三端线性稳压器（以78为例）按输出电流分4个 系列：
78L05 5V 100mA 78M05 5V 500mA 7805 5V 1.0A 780678H05 5V 3.0A
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注意：三端集成稳压电路的输入、输出和 接地端绝不能接错，不然容易烧坏。一般 三端集成稳压电路的最小输入、输出电压 差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一 般应使电压差保持在4~5V，即经变压器变 压，二极管整流，电容器滤波后的电压应 比稳压值高一些
10
3．单相桥式整流电路的负载特性曲线
曲线的斜率代表了整流电路的内阻。
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问题与思考： （1）画出单向桥式整流电路一个周期的电流回路示意图。 （2） 说明最大值、有效值和平均值的定义；对于正弦量，
这三个值之间的换算关系是什么？。 （3）用数字万用表的交流电压档测量交流电的电压，表
上的显示值是最大值、有效值还是平均值？ （4）我们说市电的电压为220V，指的是最大值、有效值
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（3）二极管的主要参数
①额定正向工作电流 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向 电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温 度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右， 锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所 以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作 电流值。例如，常用的IN4001－4007型锗二极管 的额定正向工作电流为1A。
《稳压电路教学》课件
02
稳压电路的组成与元件
输入电路
01
02
03
功能描述
输入电路是稳压电路的第 一部分，负责接收外部输 入的电压。
元件组成
通常包括输入滤波电容、 保险丝、输入开关等。
工作原理
输入电路对外部输入的电 压进行初步的滤波和保护 ，确保电压的稳定和安全 。
调整电路
功能描述
调整电路是稳压电路的核心部分 ，负责调节输出电压的稳定。
并处理问题。
清洁除尘
定期清洁稳压电路的表面灰尘 和污垢，保持清洁干燥。
更换元件
对于老化或损坏的元件，应及 时更换，确保稳压电路的正常 运行。
记录维护记录
建立维护记录，记录每次维护 和保养的情况，方便后续管理
。
05
稳压电路的发展趋势与展 望
技术创新与改进
高效能
通过改进电路设计和材料 ，提高稳压电路的效率和 性能。
详细描述
稳压电路可以对输入的信号进行滤波和抗干扰处理，减小信号中的噪声和干扰 ，提高信号的纯净度和稳定性。在通信、音频处理、图像处理等领域，稳压电 路的应用十分广泛。
安全保护
总结词
稳压电路在安全保护中起到过载保护和短路保护的作用，防止设备损坏和火灾事故。
详细描述
稳压电路可以检测电路中的电流和电压，当电流或电压超过设定值时，会自动切断电源或降低输出， 起到过载保护和短路保护的作用。在电力系统和电气设备中，稳压电路的安全保护功能非常重要，能 够有效地防止设备损坏和火灾事故的发生。
元件组成
主要包括调整管、取样电阻、比 较放大器等。
工作原理
通过取样电阻检测输出电压的变 化，比较放大器将检测到的信号 与标准电压进行比较，然后控制 调整管的工作状态，实现输出电
实训二 串联型线性可调直流稳压电源(完整)
实训二串联型线性可调直流稳压电源2．1 电路特点及用途图2-1是将220V交流市电转换为3V、5V、6V的直流稳压电源的电路，可作为收音机、电子玩具等小型电器和电子线路实验制作的外接电源，性能优于市售一般直流电源，具有较高的性价比和可靠性，是一种用途广泛的实用电器。
图2-1 串联型线性可调直流稳压电源2．2 电路原理与元器件作用1．主要性能指标（1）输入电压：AC220V输出电压（直流稳压）：分三档（3V、5V、6V），各档误差为±10%。
（2）输出电流（直流）：额定150mA，最大300mA。
（3）过载、短路保护：故障消除后自动恢复。
2．电路原理由图2-1可见，此直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路、调整电路、稳压电路和限流保护电路等组成，其电路原理框图如图2-2所示。
图2-2 串联型线性可调直流稳压电源原理框图（1）电源变压器电网提供的交流电相电压为220V，而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。
因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器进行电压变化，使变压器次级电压的有效值与所需要的直流电压接近，以便整流、滤波和稳压等后续电压处理。
（2）整流滤波电路在图2-1中，由V1~V4整流二极管组成桥式整流电路，整流输出经电容器C1滤波后，得到比较平滑的直流电压。
（3）取样电路由R4（或R5或R6）、R7组成的分压电路构成，它将输出电压U o分出一部分作为取样电压U F，送到比较放大环节。
（4）基准电压由发光二极管LED2和电阻R3构成的稳压电路组成。
LED2兼做电源指示及稳压管的作用，当流经该发光二极管的电流变化不大时其正向压降较为稳定（约为1.9V 左右，但也会因发光管的规格不同而有所不同，对同一种LED 则变化不大），因此可作为低电压稳压管来使用。
它为电路提供一个稳定的基准电压U Z ，作为调整、比较的标准。
（5）比较放大 由V 7和R 1构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压U F 与基准电压U Z 之差放大后去控制调整管V 5、V ·6。
002_直流稳压电源制作—线性(2016)
u2为正半周时:
+ D1、D3导通,D2、 + D4截止.电流路径
RL u L
为：a→D1→RL →D3→b。
-
+
在负载电阻上正 弦波的正半周。
t t
t
在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一
个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图
如图所示。
uL
单相脉动电压的平均
t 值用直流电压等效。
U2
从交流电获得直流电相比于从电池、蓄电池化学电 源要更廉价且方便。将电网交流电源经变换、整流、滤 波，稳压后组成的直流稳压电源，经济容量范围大，性 能优良。
１.小功率直流稳压系统的组成
2、各环节的作用
电源变压: 将交流电网电压变为合适的交流 电压。
整流电路: 将交流电压变为脉动的直流电压。
滤波电路: 将脉动直流电压转变为平滑的直流 电压。
4、常用单相整流电路工作原理
①单相半波整流电路
+
220V u1
D
1
+
2
+
+
u2
RL
u L
u2
0
uL
2
3
t 4
–
-
+
+
在u2的正半周，二极管D uD
承受正压而导通。
在u 2的负半周，二极管D
承受反压而截止。
②单相全波整流电路
·
220 V
D1
1
2
·+
+ – + –
u2 –
·+
u2
1–
2
D2
+
RL
线性稳压电源设计
线性稳压电源设计本实验中设计的直流稳压电源，主要由变压器、整流、滤波电路和稳压电路组成。
其中变压器用于将市电的交流电转换为所需的直流电，整流电路用于将交流电转换为半波或全波直流电，滤波电路用于平滑输出电压，稳压电路用于稳定输出电压。
在本实验中，采用单相桥式整流电路，将交流电转换为全波直流电。
接着，通过滤波电路对电压进行平滑处理，去除电压波动和纹波。
最后，通过三端集成稳压器对电压进行稳定，保证输出电压的稳定性和精度。
四、实验过程1、搭建电路板：按照电路图和PCB图进行布线和焊接，注意元器件的正确安装和连接方式。
2、调试电路：接通电源，使用万用表测量电路各点电压和电流，检查电路是否正常工作。
3、测试电路：连接负载，测量输出电压和电流，检查电路是否满足要求。
五、实验结果经过调试和测试，本实验设计的直流稳压电源能够稳定输出+5V、12V的电压，且输出电流不小于2A，满足实际应用需求。
六、元器件清单本实验所需元器件包括：变压器、整流二极管、滤波电容、稳压器、电阻、电容、LED等。
七、心得体会本实验通过对直流稳压电源的设计和实验，加深了对电源电路的理解和掌握。
同时，也提高了自己的动手实践能力和解决问题的能力。
八、附录：PCB图本实验的PCB图如下图所示，可以根据需要进行修改和优化。
便于估算，假设为理想锯齿波，纹波电压的峰峰值urpp和有效值Ur分别为：其中f=50Hz。
2.线性集成稳压器集成稳压电源分为线性和开关型两类。
线性稳压器具有外围电路简单、输出电阻小、输出纹波电压小、瞬态响应好等优点，但功耗大、效率低，一般用于输出电流5V以下的稳压电路中。
我们选择了LM78xx系列芯片，其中78xx系列为正电压输出，79xx系列为负电压输出，xx为输出电压的值。
根据试验要求，我们选择了LM7805用于输出+5V的直流电压，LM7812和LM7912用于输出±12V的直流电压。
芯片内集成了恒流源、基准电压源、采样电阻、比较放大、调整管、过热过流保护电路、温度补偿电路等，所有电路集成在单块硅片上，只有输入输出公共三个引出端，故名三端式。
线性直流稳压电源的设计 (1)
线性直流稳压电源的设计——————毕业设计关键词：变压；整流；滤波；稳压一、引言电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电；整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
二、线性直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图图1直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图三、设计方案及各部分电路及元器件的选择（一）变压器的选择通常根据变压器二次输出的功率选择变压器。
变压器二次有效值2U 应根据1U 来确定。
2U 与1U 的关系为MIN U ≤1.22U ≤MAX U在此范围内，2U 越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大，一般取二次电压有效值2U 为2U ≥MIN U /1.2这样可求得变压器的匝数比为N=1N /1N =220/2U加滤波电容器后，变压器二次电流已不再是正弦波，而且对电容充电时的瞬时电流较大，因此二次电流有效值一般按下式计算：2I =(1.1～3) 0I（二）整流电路的设计整流电路是利用是二极管的单向导电性，将交流电压变成单向的脉动直流电压，有半波整流和桥式整流，目前广泛采用整流桥构成桥式整流电路。
1、半波整流电路单相半波整流电路如图2所示，图中T 为电源变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时直流电源与市电电源有良好的隔离。
V 为整流二极管，设为理想二极管，L R 为要求直流供电的负载等效电阻。
图2单相半波整流电路设变压器二次电压为2U = 22U sin ωt 。
当2U 为正半周时，由图2可知，二极管V 因正偏而导通，流过二极管的电流D i 同时流过负载电阻L R ，即0i =D i ，负载电阻上的电压0U =2U 。
线性稳压电源设计
线性稳压电源设计稳压电源设计方法在电子电路中，通常需要直流电源供电。
直流稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop- p 等性能指标要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理地选择这些器件。
1设计步骤：稳压电源设计分三个步骤：一是根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确定集成稳压器的型号及电路结构形式。
二是根据稳压器的输入电压UI，确定电源变压器二次绕组电压的有效值U2；根据稳压电源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器二次绕组的电流I2 和电源变压器二次绕组的功率P2；根据P2，查出变压器的效率η（见表1），从而确定电源变压器原边的功率P1。
然后根据所确定的参数，选择电源变压器。
三是确定整流二极管的正向平均电流IF、整流二极管承受的最大反向工作电压URM和滤波电容的电容量和耐压值。
根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。
2 线性稳压电路的组成各个部分功能稳压电源原理图：1.1电源变压器电源变压器的作用是将220 V交流电网电压u1 变换为整流电路所需要的交流电压u2。
电源变压器的效率为：η=P2 /P1，其中：P2 是变压器副边的功率，P1 是变压器原边的功率。
表１小型变压器的效率副边功率P2 <10VA 10～30VA 30～80VA 80～200VA效率0.6 0.7 0.8 0.85算出了副边功率P2 后，可根据表1 算出原边功率P2。
由P1、P2 及u2值即可选择电源变压器。
1.2整流电路整流电路的作用是将交流电压u2 变换成单向脉动的直流电压u3，在直流稳压电源中常采用桥式整流电路。
滤波电路经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。
为了减少其交流成分，通常在整流电路后接有滤波电路。
滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变成平滑的直流电。
在小功率电路中常采用电容滤波电路，将滤波电容C 直接并联在负载RL 两端，就可组成电容滤波电路。
电路与模拟电子技术原理第11章1线性电源课件.ppt
放电时间常数RLC的值越大，电容C放电 越慢，负载RL上所得到的输出电压越平 滑，电容滤波的效果越好。
14:29:11
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2．复合滤波电路
同时利用电容器抑制电压波动，和电 感器抑制电流波动
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RC滤波电路
由于电感体积较大，常用电阻代替
电容滤波电路用得最为广泛。
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线性稳压电源的调整能力有限（续）
线性稳压电源的调整能力依赖于调整 管等效电阻RT3的改变，如果输入电压 的波动太大，将超过调整管的调整能 力。
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线性稳压电源的损耗大
由 之于间R的T电3实阻际R上ce，是调整管T3集电极与发射极 对于一个工作在线性放大区的晶体管而言，
无 不论可如能何太R小ce。也不会太小，所以RT3的阻值也
空载（负载开路，即RL＝∞）时最大 重载（RLC＝0 ）时最小
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全波整流、电容滤波电路的参数
滤波电路的放电时间常数不能太小，
通常取
RLC
(3
~ 5)T 2
其中T为电网周期，并用下式来估算输 出电压的平均值
U o 1.2U i
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添加降压变压器
如果把整流电路直接接到220V、50Hz 的单相交流电上，在滤波电路的输出 端将获得264V的直流电压，这个电压 显然太高了，必须把它降下来。
单纯依靠稳压管显然不能满足实际需 要，为了获得更多等级的直流电压， 应考虑能否利用负反馈放大电路来实 现直流稳压的要求。
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思考的起点：负反馈
首先画出负反馈框图如图11-12(a)所示， 我们需要使用这种思路去实现一个能 够输出稳定直流电压的电路
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学习交流PPT
2
基本电路框图设计
~220V
50Hz
电源变压器
Ui Uo
整流电路
滤波电路
稳压电路
变压器输出波形
整流电路输出波形
滤波电路输出波形
稳压电路输出波形
直流稳压电源电路学的习原交理流P框PT 图和波形变换
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设计任务及要求
1、设计并制作一个线性稳压电源，主要技术指标：
①输出电压：Uo=-12V~+12V
图5 电容滤波电路图
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4.3.2 参数计算
当 R L = 时，U 0 = 2 U 2 ；当 R L 为有限值时,
0.9 U 2 < U 0< 2 U 2 。为获得良好滤波效果，一般取：
C≥(3～5)
T 2
(T 为输入交流电压的周期)，此时近似
认为U 0= 1.2 U 2 。
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图2 单相桥式整流电路
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4.2.1 桥式整流电路工作原理
图3 桥式整流电压变化
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4.2.2 参数计算
输出平均电压为
流过负载的平均电流为
流过二极管的平均电流为
二极管所承受的最大反向电压
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4.2.3 整流电路中二极管的选择
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4.3 滤波电路
②最大输出电流：
=1A
系数： 0.003
2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参 数。
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4
4.1 变压器
变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两 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。变压器的基本原理是电磁感应原理，当初级线 圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通， 使次级线圈中感应出电压（或电流），从而将市电电压转化 为电路所需的低电压。为防止线路电流过大，在变压器次级 输出应加上保险丝。
Z min
Z max
因此，最大负载电流为：
I (1 )I( I )
L max
Z maxZ min
这也就大大提高了负载电流的调节范围。
输出电压为：
U = U -U
O
Z
BE
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4.4.2 方案二
1
3
W78XX
+
+
Ui
C1
2
Uo
C2
_
_
2
3
_
W79XX
_
Ui
C1
1
Uo
C2
+
+
(a)输出正电压电路
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4.3.3 滤波电路中滤波电容的选择
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4.4 稳压电路
经过滤波后输出的直流电压仍然存在较大纹波，稳压电 路的作用是当输入交流电压波动、负载和温度变化时，维持 输出直流电压的稳定。
4.4.1 方案一
T
+
+
R
U o
U 1
R
-
D Z -
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- 4.4.1 方案一
晶体管基极的最大电流为（ I — I ）
《模拟电子技术》 课程研究性学习报告
—线性稳压电源设计
组长：吴玉凤 组员： 雷 清
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1
线性稳压电源设计
专题研讨
目的:
①掌握集成稳压电源的实验方法 ②掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成 稳压器来设计线性直流稳压电源的方法 ③掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法 ④进一步培养工艺素质并提高基本技能
交流电经过整流后得到的是脉动直流，这样的直流电源 由于所含交流纹波很大，不能直接用作电子电路的电源。滤 波电路可以大大降低这种交流纹波成份，让整流后的电压波 形变得比较平滑。
图4 滤波电路
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4.3.1 电容滤波电路工作原理
图5 电容滤波电路图
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4.3.1 电容滤波电路工作原理
(b)输出负电压电路
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五、总电路设计
图10 方案一总电路设计图
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五、总电路设计
图11 方案二总电路设计图
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谢谢！
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效率
0.6
0.7
0.8
0.85
表1 小型学变习压交流器PP的T 效率
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4.2 整流电路
整流电路的作用是将变换后的交流电压转换为单方向的 脉冲电压。由于这种电压存在着很大的脉动部分，因此，一 般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波会严重影响到负 载的性能指标。
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4.2.1 桥式整流电路工作原理
理想变压器满足I /I =U /U =N /N =1/n。
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4.1.1 变压器的选择：
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4.1.1 变压器的选择：
⑵ 确定变压器副边电流 ：
又副边电流
则
⑶ 选择变压器的功率
变压器的输出功率：
=
=22.5W
=（1.5~2）
副边功率P2 10VA 10~30VA30~80VA80~20V0A