直流稳压电源的制作与调试(模拟后续)全

输出电流最大为150mA
CW78MXX
输出电流最大为500mA
CW78XX
输出电流最大为1.5A
2、可调集成三端稳压器：
正CW117--/CW117M--/CW117L 电CW217--/CW217M--CW217L 压CW317--/CW317M--/CW317L
负CW137--/CW137M--/CW137L 电CW237--/CW237M--CW237L 压CW337--/CW337M--/CW337L
2、整流电路选择
由理论可知，全波整流和桥式整流的效 率均为UO=0.9U2 , 全波整流的二极管最 大反向耐压值为2.82U2，管子导通电流 为0.5IO=250mA。
查手册可知，常用整流二极管1N4007最 大反向耐压为1000V，最大正向平均整 流电流为1A，可以满足本设计要求。
因此，采用1N4007组成单相全波整流电 路作为直流电源的整流电路。
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目录
1、直流稳压电源的组成 2、原件选型及型号参数 3、电路板设计 4、电路的安装与调试 5、电路的参数测定
第一部分
直流稳压电源的组成
原件选型及型号参数 电路板设计
电路的安装与调试 电路的参数测定
一、直流稳压电源组成
u1
u2
u3
u4
uo
稳压电路 滤波电路 整流电路
+ – + –
Ta
D1
u1
+
u– 2
io
RL +
0
uo
+u2 uo
b–
uD1
D2
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
uD2
当u2正半周时： D1导通，D2截止
。当u2负半周时： D2导通，D1截止
。

2
3
t 4
忽略二极管 正向压降
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
>电容电压时， 二极管D1、D3导 通，电容被充电。
a u1 u2
b u2
D4
D1
D3
C
D2
S
+ –
uo
RL
uo 放电
t
充电
t
电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。
RLC 愈大 电容器放电愈慢 纹波减小V o愈大
一般取
(T:电源电压的周期)
近似估算:Uo=1.2U2。
=
2U2

= 0.45U2
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
2U2 sin td (t)
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
Ta
D
io uD
u1
u2
RL
uo
0
2
t
b
二极管上的平均电流： ID = IO 承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
UDRM
（二）、全波整流电路 u2
第三部分
直流稳压电源的组成 原件选型及型号参数
电路板设计
电路的安装与调试 电路的参数测定
在原理确定，器件选型结束后，可以开始制 作PCB。具体步骤如下：
1、原理图的绘制
按照第一部分所述原理，利用Altium Desginer 软件进行绘制。
注意：
（1）元器件管脚要正确连接，如7812,7912 的管脚使用区别。
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
（1） RL未接入
a
u1 u1
u2
D4
D3
b u2
D1 C
D2
S
+ –
uo
RL
设t1时刻接 通电源
整流电路 为电容充 电
t1 uo
充电结束
t
没有电容 时整流的 输出波形
t
（2） RL接入时
整流输出电压 u1 <电容电压时：
二极管截止，
电容经负载放电 。 整流输出电压
4、稳压电路的选择
根据输出要求可知，有固定输出和可调输出 两大块。由于集成稳压器具有稳定性高以及 完善的内部保护措施，并且使用方便、价格 低廉，所以决定采用7812,7912,7805作为固 定稳压器，采用LM317作为可调稳压器，两 者的纹波电压均可在50mV以下 ；输出电流 方面，78系列可达到1.5A，317系列TO220 封装也可达到1.5A，完全满足设计要求。故 采用上述器件作为整个电源的稳压部分。
对主要元器件（如电源线、变压器、整流二 极管等）进行参数测定。
使用工具对相关元件按照相关技术规范进行 整形。（严禁粗暴整形）
2、焊接
焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。 焊点要有光滑整齐的外观，足够的机械强度 以及可靠的电气连接。
3、装配
注意：
（1）变压器副边中心抽头要接到地线上。
个完整的直流稳压电源由如下四部分组成： 变压器： 将交流电网电压进行降压
整流： 交流变脉动直流 滤波： 滤除脉动
稳压： 进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力
二、 整流电路
u
* 整流电路的任务：
* 技术指标： 衡量整流工作性能的参数
输出电压平均值VO（AV）
---反映整流电路将交流电压转换为直流电压的能力 。 脉动系数S
3、滤波电路选择
由于输出最大电压为14V，电流最小为 0.5A，所以，RL=28Ω。
采取电路较为简单的电容滤波，为了获 得较为平滑的负载电压，一般时间常数 τ=RL*C≥（3~5）T/2.取RL*C=5* T/2，得 C=1786μF 。
考虑电网电压波动±10%，则电容所能 承所受以的采最用高22电00压μF1，.1*2U52V*的1.4电1解4=电18容.6作7V为， 滤波电容。
（2）各路直流输出电流不小于0.5A
最大输出电压为14V，根据第一节计算公式， 加滤波电容后，直流输出电压UO ≈1.2 U2，所 以要选择双端输出变压器，并且变压器副边输 出电压为(14+3)/1.4=12.14V。结合输出电流要 求，选择I/P 220V~50Hz,O/P 12V*2 600mA 的变压器作为电源变压电路。
1——为军品级； 2——为工业品级； 3——为民品级
综述
一个完整的小功率直流稳压电路由四部分组成： 电源变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路 。变压器：用来将交流电网电压转换为所需要的 电 压值。
整流电路：将交流电压变成脉动的直流电压。由 于 此脉动的直流电压含有较大的纹波。
滤波电路：对较大的纹波加以滤除，从而得到平 滑的直流电压。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。
RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短
iD的峰值电流越大
故一般选管时，取
三、稳压电路
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压管 稳压电路
线性 稳压电路
电路最简单，但 是带负载能力差 ，一般只提供基 准电压，不作为 电源使用。
以下主要讨 论线性串联 式稳压电路
－b u–
3
2
io
+
uo RL
–－
（3）. 工作波形 u
（2）. 工作原理
u 正半周，Va>Vb ： 二极管 D1、 D3 导通； D2、 D4 截止 。
（1）. 电路结构
a –
4
u b+ 3
io
1 +
uo RL
2 –－
（3）. 工作波形 u
（2）. 工作原 u 负理半周，Va<Vb ： 二极管 2、4 导通；1、3 截止 。
二极管上的平均电流：
ID
=
1 2Io
b
D2
uD
二极管承受的最高反向电压：
t
0 2
U DRM = 2 2U2
（三）、桥式整流电路
T
ຫໍສະໝຸດ Baiduu1
D3
u2
D1
D4
RL uo
D2
D1 u2
D3
+
D2
RL
u2
uo
uo
D4 –
组成：由四个二极管组成桥路
1、桥式整流电路工作原理:
（1）. 电路结构
a
+ 4 1
（2）220V电源线与变压器原边接线要有热 缩管保护，防止触电短路。
4、调试
（1）检查电源插头是否短路。 （2）各输出对地是否短路
若上述两步均可通过，即可进行通电检查。 逐级测量各点参数是否符合设计要求。
5、常见问题处理
（1）变压器副边无输出 断电后检查副边线圈电阻，若电阻为无穷大
（2）原件标识直观明了
（3）原理图层次清晰
• 原理图
2、建立元器件封装库
根据所选原件型号，仔细查阅数据手册。根 据手册中器件尺寸图，使用正确的器件封装 。
注意：
（1）遇到库中不存在的器件封装，如散热片 ，手动绘制封装时，需要仔细测量其尺寸。
3、PCB的绘制
要求：布局合理，布线清晰。 注意 ： （1）散热片与电解电容距离要适中，防止电
---反映整流输出电压中交流成分的大小，用来衡量整
x谐波 流电路输出平滑程度。
电压 总有
S= VOr / VO（AV)
直流电压
效值
*常用单相整流电路分类
1、半波整流 2、全波整流 3、桥式整流
（一）、单相半波整流电路
+ –
电路 ：
Ta
D
+
u1
u2 io RL
uo
–
b
工作原理
：
二极管导通，忽略二
u2 >0 时: 极管正向压降，uo=u2
Ta
D1
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
Uo
=
1

0
uo
D2
d (t
)
=
1

0
2U2 sin td (t)
2 =
2U2

= 0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
u2
0
uo
uD

2
3
t 4
u2<0时: 二极管截止, uo=0
分析时，把二极管当作理想元件，即正
向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
输出电压平均u值D（Uo）,输出电流平均值（Io )：
Ta
D
io uo
u1
u2
RL uo
t
0 2
b
Uo
=1
2
2
0 uo
d
(t
)
=
1
2
0
指标计算：
脉动系数 平均整流电流 最大反向电压
滤波原理：
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 （电抗元件的储能作用）, 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。
电容滤波电路分析
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
开关型 稳压电路
效率较高， 目前用的也 比较多。
稳压电源质量指标
输出电压 输出电压变化量
电压调整率
输入调整因数
稳压系数
输出电阻
温度系数
一、晶体管串联型直流稳压电源
1、电路
2、框图
3、主要技术指标
（1）输入电压：AC: ～220V （2）输出直流稳压：DC：3V、4.5V、6V三档。 （3）输出直流电流：额定值150mA，
最大值 300mA。 （4）具有过载，短路保护，故障消除后自动恢复
。 （5）充电稳定电流：60mA（±10%） （6）充电时间: 10-12小时。
二、固定输出稳压电源
（1）. 外形及引脚功 能
塑料封装
2 —输出端 3 —公共端 1—输入端 W7800系列稳压器外形
2 —输出端 3—输入端 1 — 公共端 W7900系列稳压器外形
输出为固定正电压时的接法如图所示：
1 +
2 W7805
3
UI
Ci
Co
0.1~1F
1F
_
输入电压 + 需高于输
Uo
出电压 3V以上
_
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
集成三端稳压器分类：
稳压电路：直流电压随着电网电压的波动、负载 和温度的的变化而变化，所以需要在整流滤波电 路后加，用以维持输出直流电压稳定。
第二部分
直流稳压电源的组成
原件选型及型号参数
电路板设计 电路的安装与调试
电路的参数测定
1、变压器选择
根据设计要求，
（1）四路直流输出， -12V、+5V、+12V以及 +1.25V~+14V可调直流电压。
（2）. 性能特点（7800、7900系列 ）
输出电流超过 1. 5 A（加散热器） 不需要外接元件 内部有过热保护 内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为 4% 输出电压额定值有: ±（5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V）等 。
2、 三端固定输出集成稳压器的应用
可调式（CW317正电压、 CW337负电压 ）
CW217
CW237
CW117
CW137
固定式（78正电压系列、79负电压系列 ）
注：型号后XX两位数字代表输出电压值
集成三端稳压器分类：
1、固定集成三端稳压器：
输出额定电压值有如下系列:
5V、9V、12V 、15V、18V、 24V等 。
CW78LXX
容受热老化 （2）使用覆铜作为地平面（地线）。
插入pcb图
第四部分
直流稳压电源的组成 原件选型及型号参数
电路板设计
电路的安装与调试
电路的参数测定
拿到PCB板后，就可以进行焊接、装配与调 试工作。
1、元器件检查与整形
检查PCB是否有断线、短路、破损等情况； 检查元件型号、数量是否与清单一致；