单极性直流可调精密直流稳压电源原理图
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0～12V可调直流稳压电源设计
为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压U0。
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
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
第九章直流稳压电源
UO ：稳压输出电压；
C1、C实2现：频率补偿， 消除较长接线时的
电感效应；(0.1 ~ 1F)
C3 ：减小稳压电源输出端由输入电源引起的低频干扰； 瞬时增减电流时，不致引起输出电压有较大的波动；
(1F以上)
D：当输入端短路时，给C3一个放电通路，防止C3两端电 压作用于调整管，造成发射结的损坏。
整流电路的输出电压是单一方向的，但是脉动较大， 含有较大的谐波成分， 不能适应大多数电子线路及设备 的需要。
滤波电路用于滤去整流输出电压中的谐波。
滤波电路的特点：
均采用无源电路（电容滤波、电感滤波、π型滤 波）；
理想情况下，滤波后只保留直流成分，而滤去所 有交流成分；
能够输出较大电流；
9.3 滤波电路
9.2.1 单相半波整流电路
一、工作原理
u2
2U2
0
uo
2U2
0
uD
0
2U2
io
2
4
3
t
t
t
~220V 50HZ
a D io
+uD– +
u2
u–o RL
b
设变压器副边电压为 u2 2U2sint
0
t
9.2.1 单相半波整流电路
二、主要参数
经整流后得到的单向脉动
电压，含有丰富的谐波成分，
3
uo
o
D1D3 D2D4 D1D3 导通 导通 导通
io
o iD1iD3 iD2iD4 iD1iD3
a
D4
D1
~220V t 50HZ
u2
b
D3
D2
t
ID(AV)
可调直流稳压电源的设计实验报告
可调直流稳压电源的设计实验报告一、实验目的本次实验的目的是设计并制作一个可调直流稳压电源，能够输出稳定的直流电压，并且电压值在一定范围内可调节，以满足不同电子设备和电路的供电需求。
二、实验原理可调直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
电源变压器的作用是将市电交流电压（通常为 220V）变换为适合后续电路处理的较低交流电压。
整流电路将交流电压转换为单向脉动直流电压。
常见的整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流等。
滤波电路用于滤除整流输出电压中的交流成分，使输出电压变得平滑。
常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和π型滤波等。
稳压电路的作用是在输入电压、负载电流和环境温度等因素发生变化时，保持输出直流电压的稳定。
常见的稳压电路有串联型稳压电路、三端集成稳压器等。
本实验采用串联型稳压电路，其基本原理是利用调整管的电压调整作用，使输出电压保持稳定。
通过改变调整管的基极电压，可以调节输出电压的大小。
三、实验设备与材料1、电源变压器：220V/15V2、整流二极管：IN4007×43、滤波电容：2200μF/25V×24、集成稳压器：LM3175、电位器：10kΩ6、电阻：240Ω、390Ω7、面包板、导线若干8、万用表、示波器四、实验电路设计1、电源变压器将 220V 市电降压为 15V 交流电压。
2、采用桥式整流电路将 15V 交流电压整流为脉动直流电压。
3、用2200μF 电容进行滤波，得到较为平滑的直流电压。
4、以 LM317 为核心构建串联型稳压电路，通过调节电位器改变LM317 的输出电压。
电路原理图如下：此处插入原理图五、实验步骤1、按照电路原理图，在面包板上搭建电路。
在搭建电路时，注意元件的引脚顺序和正负极性，确保连接正确无误。
2、检查电路连接无误后，接通电源。
使用万用表测量滤波电容两端的电压，确认是否在预期范围内。
3、调节电位器，用万用表测量 LM317 输出端的电压，观察电压是否能够在一定范围内连续可调。
18 直流稳压电源
供基准电压。
电路简单，带负载 能力较强，作为电
源使用。
33
8.3 稳压电路
8.3.1 稳压管稳压电路 8.3.2 串联型稳压电 路8.3.3 集成稳压器
34
8.3.1 稳压管稳压电路
1. 稳压管的伏安特性和主要参数
伏安特性 符号
稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM：允许的最大功率， PZM= IZM UZ 动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rz＝ΔU / ΔI
D3 b
电源短路 u2
uo
D1 D2
S
u0 RL
wt
wt
15
8.2 滤波电路
滤波原理:
低通滤波
电容C:与负载并联 电感L:与负载串联
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直
流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路
利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电
流)不能突变的特性, 将电容与负载RL并联(或将电 感与负载RL串联)，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
uD3,uD1
wt
输出是单向脉动 wt 的直流电压！
wt
11
3）各电量计算
输出电压平均值： U0 0.9U2
U02102uodwt0.9U2
输出电流平均值：
I0
0.9U 2 RL
二极管的平均电流：
ID
1 2
IO
二极管上承受的
最高反向电压： UDRM 2U2
uo io
wt
12
注意！ 变压器副边电流有效值为
0 /2
/2 ~ t1
电路简单，带负载 能力较强，作为电
源使用。
33
8.3 稳压电路
8.3.1 稳压管稳压电路 8.3.2 串联型稳压电 路8.3.3 集成稳压器
34
8.3.1 稳压管稳压电路
1. 稳压管的伏安特性和主要参数
伏安特性 符号
稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM：允许的最大功率， PZM= IZM UZ 动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rz＝ΔU / ΔI
D3 b
电源短路 u2
uo
D1 D2
S
u0 RL
wt
wt
15
8.2 滤波电路
滤波原理:
低通滤波
电容C:与负载并联 电感L:与负载串联
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直
流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路
利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电
流)不能突变的特性, 将电容与负载RL并联(或将电 感与负载RL串联)，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
uD3,uD1
wt
输出是单向脉动 wt 的直流电压！
wt
11
3）各电量计算
输出电压平均值： U0 0.9U2
U02102uodwt0.9U2
输出电流平均值：
I0
0.9U 2 RL
二极管的平均电流：
ID
1 2
IO
二极管上承受的
最高反向电压： UDRM 2U2
uo io
wt
12
注意！ 变压器副边电流有效值为
0 /2
/2 ~ t1
最新直流稳压电源的原理与设计ppt课件
稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大， 稳压性能越好。
稳压电阻R 的作用
将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。
显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变 化，就可达到足够的稳压效果。
但R 的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要 加大。
此可计算出稳压电阻的最小值。即
Rmin=IV ZIm ma ax xIV LZ min
R mi< n RR max
稳压二极管在使用时 一定要串入限流电阻，不 能使它的功耗超过规定值，
否则会造成损坏！
三. 串联型稳压电源
1. 串联型稳压电源的构成
VO =VI-VR，
当VI↑→R↑ →VR↑→在一定程度 上抵消了VI增加对输出电压的影 响。
2 2U 2
二、滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点:
L
L
C
RL
RL
RL
1. 电容滤波电路
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
u2
只有整流电路输出电压 uo
大于uc时，才有充电电 流。因此二极管中的电 流是脉冲波。
t
二极管中的电流
t
uo
t
当u2上升到 大于电容上的电压uc， u2对电容充电，充电时间常数 = rd C很小,每次都能充满
W7800系列稳压器外形及典型接线图
+10V 1 W7805 3 +5V
+
+
2
UI CI
稳压电阻R 的作用
将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。
显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变 化，就可达到足够的稳压效果。
但R 的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要 加大。
此可计算出稳压电阻的最小值。即
Rmin=IV ZIm ma ax xIV LZ min
R mi< n RR max
稳压二极管在使用时 一定要串入限流电阻，不 能使它的功耗超过规定值，
否则会造成损坏！
三. 串联型稳压电源
1. 串联型稳压电源的构成
VO =VI-VR，
当VI↑→R↑ →VR↑→在一定程度 上抵消了VI增加对输出电压的影 响。
2 2U 2
二、滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点:
L
L
C
RL
RL
RL
1. 电容滤波电路
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
u2
只有整流电路输出电压 uo
大于uc时，才有充电电 流。因此二极管中的电 流是脉冲波。
t
二极管中的电流
t
uo
t
当u2上升到 大于电容上的电压uc， u2对电容充电，充电时间常数 = rd C很小,每次都能充满
W7800系列稳压器外形及典型接线图
+10V 1 W7805 3 +5V
+
+
2
UI CI
18--直流稳压电源
IO= I
当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R 2上的压
降变大，T
导通。
1
I O=I+IC1
u
R1
T1
IC1
Ui
T2
R2
I IO
W7815
C1
C2 UOu
例题：1）指出电路的错误。2）说出各器件的作用。3） 计算输出电压范围（UZ2=6V）。4）电位器在中心位置时， T2的管耗（RL=10,u2＝20V)
u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止
+
220V u1
+
D4
u2 3
+ D3
2
4
D1
1
D2
+
+
RL
u L
-
+
u2
t
uL
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.9u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL
流过二极管的平均电流：ID=IL/2 二极管承受的最大反向电压： URM= 2u2
uo的稳定。
18.1 整流电路
一. 单相整流电路 u2
1.半波整流电路
D
+
1
2
+0
220V u1
+ io
u2
+ uL
RL
u L
+ –
+
u2 >0 时:
–
二极管导通， uL=u2
+uD
u2<0时: 二极管截止,
uL=0
2
3
t 4
主要参数：
D
当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R 2上的压
降变大，T
导通。
1
I O=I+IC1
u
R1
T1
IC1
Ui
T2
R2
I IO
W7815
C1
C2 UOu
例题：1）指出电路的错误。2）说出各器件的作用。3） 计算输出电压范围（UZ2=6V）。4）电位器在中心位置时， T2的管耗（RL=10,u2＝20V)
u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止
+
220V u1
+
D4
u2 3
+ D3
2
4
D1
1
D2
+
+
RL
u L
-
+
u2
t
uL
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.9u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL
流过二极管的平均电流：ID=IL/2 二极管承受的最大反向电压： URM= 2u2
uo的稳定。
18.1 整流电路
一. 单相整流电路 u2
1.半波整流电路
D
+
1
2
+0
220V u1
+ io
u2
+ uL
RL
u L
+ –
+
u2 >0 时:
–
二极管导通， uL=u2
+uD
u2<0时: 二极管截止,
uL=0
2
3
t 4
主要参数：
D
《直流稳压电源》PPT课件_OK
整流电路为电 容充电
S u0
RL
t
没有电容时的 输出波形
(7-19)
t
a
u1 u1
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
忽略整流电路内阻
D1
D3
C
D2
电容通过RL放电， 在整流电路电压
小于电容电压时， 二极管截止，整
u0
流电路不为电容
充电，u0会逐渐下 降。
S RL u0
t
(7-20)
t
a
u1 u1
对直流分量( f=0):XL=0 相当于短路,电压大部分降在 RL上。对谐波分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在XL
上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
(7-26)
U0=0.9U2
u1
u2
L RL u0
（2）电感滤波的特点:
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比 较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺 点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
UR
+ -
R2
串联反馈式稳压电路
在运放理想条件下(AV= ri= )：
UO (1 R1 ) UR 1 UR
(7-35)
R2
F
2、采用辅助电源(比较放大部分的电源)。
3、用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。
六 、过流保护 为避免使用中因某种原因输出短路或过载
致使调整管流过很大的电流,使之烧坏故需有快 速保护措施。常见保护电路有两类—— 限流型: 把电流限制在允许范围内,不再增大； 截留型: 过流时使调整管截止或接近截止。
直流稳压电源
D2
当u2正半周时， D1导通，D2截止。
当u2负半周时， D2导通，D1截止。
全波整流电压波形 u2
·
220 V
D1
1
2
·
+0
u2
RL
uL －
uL
·
u2
1
2
uD1
D2
uD2
2
3
t 4
主要参数：
D1
1
2
·
IL
·
u2
RL
220 V
·
u2
1
2
D2
（2）输出电流平均值IL ：
uL
t
+
uL 0 2
－
（1）输出电压平均值UL：
1. 电容滤波
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
2
4
D1
1
C
D2
+
+
RL u L
-
+
（1）空载（RL=∞）时： uL uC 2u2
+
4
uc
+
D4
D1
+
220V u1
u2 3
1
C
u L
D3
D2
2
+
-
u2＞ uC时：
u2
+
二极管导通，C充电
u2＜ uC时： 二极管截止，C放电。 uL
t uc=uL
-
+
uL
t
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.9u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL