线性稳压电源设计电子版本
线性稳压电源设计文档
线性稳压电源设计文档1、常见稳压芯片的工作原理（以78xx为例，79类似）上图是LM78XX系列稳压器的电路原理方框图。
为了使稳压器能在比较大的电压变化范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点,Rsc是过流保护取样电阻,RA,RB组成电压取样电路,实际电路是由一个电阻网络构成,在输出不同电压稳压器中,采用不同的串并联接法,形成不同的分压比。
具体的工作原理如下：RA和RB为取样电阻，从输出端取出部分电压作为取样电压Us，误差放大电路将取样电压Us和基准电压Ub加以比较和放大，去控制调整管的基极电位，输入电压Ui加在调整管与与负载RL相串的电路上。
因此，改变调整管集电极与发射极间的电压降Uce便可以调节RL两端的Uo。
当输入电压降低或负载电阻减小而使输出端电压有所下降时，取样电压也会减小，导致取样电压与基准电压之间的差值为正，经过误差放大电路后，输入到调整管基极的电压升高，基极电流增大，集电极电流随之增大，输出电压Uo上升，最终达到稳定的输出电压。
当输入电压升高或负载电阻增大而使输出端电压有所上升时，取样电压上升，导致取样电压与基准电压之间的差值为负，经过误差放大电路后，输入到调整管基极的电压降低，基极电流减小，集电极电流随之减小，输出电压Uo下降，最终达到稳定的输出电压。
2、常见稳压芯片应用电路常见的稳压芯片应用电路如上图所示（注：稳压电路拓扑不唯一），主要由变压器、整流桥、滤波电容、稳压芯片组成。
电路各部分的选型如下：变压器：功率选取至少为负载所需最大功率的2~3倍，此外，副边电压的有效值要大于等于输出电压。
整流桥：耐压值至少应大于变压器副边电压的1.414倍，一般选2~3倍裕量为宜，根据功率换算，耐流值一般选取为换算值的2~3倍，保持足够的裕量。
稳压芯片：根据需要的稳压级别选取合适的芯片，常见的有7805（+5V）、7905（-5V）、7812（+12V）、7912（-12V）、7815（+15V）、7915（-15V），以及一些电压可调的芯片，如LM317T。
线性稳压电源设计(2)
线性稳压电源设计摘要：直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并稳定输出直流电压。
关键词：直流稳压电路；整流；滤波；稳压；直流输出正文：1.系统设计思路：线性稳压电源的主要结构如下图所示：图1 线性稳压电源主要结构直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流器把交流电变为直流电，经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并稳定输出直流电压。
2.系统功能及其使用说明：1.变压器变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将市电转化为电路能承担的电压。
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，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）。
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。
理想变压器满足I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n,因此P1=P2=U1I2=U2I1.2.整流电路整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。
但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。
对于高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路。
整流电路常见的有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，和单相全波整流电路。
线性直流稳压电源设计说明书
电源变压器T1的作用是将220V市电转换为整流滤波电路所需要的电压 ，其转化的电压比等于变压器两侧的匝数比，所以调节匝数比即可调节 的大小。
整流电路主要由 到 四个整流二极管构成整流桥，使其输入的交流电压 转化为脉动的直流电压 ，其中需要注意整流二极管的选择。
滤波电路中滤波电容 起重要作用，滤波电容通过在一个周期内吸收能量与释放能量，使其电压平均值保持不变，滤除整流后输出脉动直流电压中的谐波。
本电源设计依然存在需要改正的地方。第一，从仿真调试的波形来看，当输出电压为DC12V时，其输出电压波形脉动次数多，不够平滑，因此，这需要我们更进一步滤波，才能得到一个较为理想的波形。第二，电源效率低，当输出电压为DC9V时，根据上述式16计算得出的电源效率仅为33%，这说明电路工作过程中消耗很多能量，这与节能减排思想相违背，是不理想的，也是不提倡的，所以在后期应对电路进行改善，提高电源效率。第三，稳压电路过载保护，可以使用限流型保护电路，限流型保护电路简单，若稳压电路正常工作，则保护电路中的三极管就会截止，保护电路不起作用；当负载电流超过某一临界值之后，保护电路三极管导通，分掉一部分调整管中的基极电流，限制调整管电流增长，保护了调整管，所以本设计使用保险丝作为保护电路，是不严谨的，所以电路仍需改造。
8.参考文献
[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版)[M].北京:高等教育出版社，2006：390-416.
[2]童时白、华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京:高等教育出版社，2006，5：535-556.
[3]王兆安、刘进军.电力电子技术（第五版）[M].北京:机械工业出版社，2009:63-69.
类别
型号
数值
封装
数量
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。
直流稳压电源制作—线性(2016年)
U2
Uo 4840V
1.2 1.2
整流二极管承受的最高反向电压：
U RM 2 U 21.4 1 4 05.4 6 V
例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输 出电压 Uo 48V，已知负载电阻 RL 100Ω，交流电 源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
解：因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整 流电流为1A，最高反向工作电压为200V。
(3
~
5)
T 2
例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输
出电压 Uo 48V，已知负载电阻 RL 100Ω，交流电 源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
解：流过整流二极管的平均电流：
ID1 2Io1 2U R L o1 21 40 8 0 0 .2A 424 mA0
变压器副边电压有效值：
输出1 输出2 输出3
负载调整率
效率 纹波
1.0A
选做：全分立元件线性稳压器
+
R3
UI Cin _
T1 R
R1
T2
RW1 RW2
RW
UZ
R2
+
RL UO _
一切参数自己确定、计算！！！ （可参考3.3节）
内容导航
1、概述 2、直流电源系统的组成 3、稳压电路原理及设计 4、三端稳压集成电路 5、稳压电路的主要指标 6、线性稳压电源DIY
出电压为24V,输出 路时，变压器副边绕组电压
电流为lA的直流电 有效值为：
源，电路形式可采 用半波整流或全波 整流，试确定两种 电路形式的变压器
U2
Uo 0.45
24 0.45
53.3V
整流二极管承受的最高
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。
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。
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Z min
Z max
）
I 因此，最大L负max载 电(1 流 为：)IZ (m ax IZ m)in
这也就大大提高了负载电流的调节范围。
输出电压U为： U U
O
Z
BE
=-
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
(b)输出负电压电路
0.8
0.85
表1 小型变压器的效率
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。
4.2.1 桥式整流电路工作原理
图2 单相桥式整流电路
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。
4.1.1 变压器的选择：
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
效率
0.6
0.7
五、总电路设计
图10 方案一总电路设计图
五、总电路设计
图11 方案二总电路设计图
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2
似认为U 0 = 1U.22 。
4.3.3 滤波电路中滤波电容的选择
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 -
- 4.4.1 方案一
晶体管基极的最大电流为（ I — I
图3 桥式整流电压变化
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
4.2.3 整流电路中二极管的选择
4.3 滤波电路
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。
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
直流稳压电源电路的原理框图和波形变换
稳压电路输出波形
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
②最大输出电流：
=1A
③输出电压变化量：
5mV
④稳压系数： 0.0032、设计电路结构选择电路元件，计算确定元件参 数。
图4 滤波电路
4.3.1 电容滤波电路工作原理
图5 电容滤波电路图
4.3.1 电容滤波电路工作原理
图5 电容滤波电路图
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～T5) (T 为输入交流电压的周期)，此时近
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。
线性稳压电源设计
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
基本电路框图设计
~220V
50Hz
电源变压器
Ui Uo
整流电路