直流稳压电源设计与调试
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7
3.2 电路原理与设计
典型电路原理图
设计项目：
1. 整流元件的参数选择； 2. 滤波电容的参数选择； 3. 三端稳压块的参数选择； 4. 电源变压器加工参数；
重点项目：
确定变压器次级绕组输出电压
有效值（直接决定了电源的耗
散功率、温度状况和体积
大小）
8
3.3 整流元件
1）整流原理
半波整流原理及参数计算依据 桥式整流原理及参数计算依据 二极管整流参数计算
二极管平均整流电流ID（AV） 二极管最大反向电压URM
10
2）半波整流原理与参数设计
平均输出电压 U0（AV）
1
U 0(A V)20
2 U 2sin(t)d(t)0.45 U 2
wk.baidu.com
整流管平均整流电流 ID(AV)
ID(AV)
U0(AV) RL
0.45U2 RL
整流管最大反向峰值电压URM
4 自底向上设计 5 实验内容与测试步骤
2
1 直流稳压电源分类简介
➢ 线性直流稳压电源：集成线性稳压电源价格便宜，纹 波小，使用简单，适用于模拟放大电路。 缺点:重量、体积大效率较低，尤其大电流和低电压输 出的情况，目前通常仅适用1安培以下电流的需要。
➢ 开关直流稳压电源：又可分为AC/DC和DC/DC两类， 价格便宜，市售广泛，效率高，体积小，重量轻，适 用于数字电路，安培级或以上的应用。 缺点:纹波较大，电路结构相对复杂。
可能获得多种技术方案，需选择其中相对最优的一种。
2、从关键器件开始分析——自底向上设计
通过已知的关键器件及其典型外部电路获得基本电路， 通过结合输入输出的参数补充完成完整电路。
设计相对简单，方案也相对唯一，但过分依赖参考设 计。
6
3 自顶向下设计
3.1 线性直流稳压电源组成
经文献检索：AC220V->DC12V的线性稳压电 源基本结构组成框图：
正输出固定电压：78XX 负输出固定电压：79XX ➢ XX：05、06、08、09、10、12、15、18、24
➢ 按电流大小表示：
➢ 78H12 对应电流为5A ➢ 7812 对应电流为1A ➢ 78M12 对应电流为0.5A ➢ 78L12 对应电流为0.1A
18
4）三端稳压器的引脚
1 23
16
2）调整管输出特性
Ic 饱和 压降 V ce s
➢在饱和压降范围以内调 整管工作在线性区，无法 稳定输出;
➢一般器件饱和压降Vces 至少2.5V；
➢低压降型饱和压降可小 Vce 于0.3V。
在实验中将测试调整管分别工作在放大区和饱和 区时的输出电压特征。
17
3）集成线性稳压器
➢ 三端稳压器种类：
78XX的管脚： 1 －输入，2－地，3－输出 79XX的管脚： 1 －地，2－输入，3－输出 不同封装管脚不一，详见数据手册
根据使用功率的不同选择不同 的散热器，以螺丝固定与散热 器，安装于板上
19
3.6 参数计算
确定三端稳压集成块的输入直流电压UI； 确定变压器次级绕组电压有效值U2； 计算滤波电容C； 计算整流二极管参数 IF和URM确定二极管； 最终可确定各器件的型号和技术要求
URM 2U2
11
3）桥式整流原理与参数设计
平均输出电压 U0（AV）
U 0(A)V1 0
2U 2si nt)d ((t)0.9U 2
整流管平均整流电流 ID(AV)
ID(AV)
U0(AV) RL
0.9U2 RL
整流管最大反向峰值电压URM
URM 2U2
12
3.4 滤波原理
途径:安装滤波电容 问题:
电路供电系统设计
线性直流稳压电源的设计与调试
应用目标：
模拟（光电信号放大）电路供电电源 CCD摄像机供电电源
技术指标：
输入电压：AC220V 输出电压：DC12V 输出电流：250mA
1
主要内容
1 直流稳压电源分类简介 2 技术方案获取思路 3 自顶向下设计——线性稳压电源
工作原理，方案设计与参数计算
Uo↓→ V- ↓ →V0↑ →Ue↑ →Uo↑ Uo↑→ U- ↑ →V0↓ →Ue↓ →Uo↓ 若调整管处于放大区时，电网电压 的波动完全被调整管所吸收。
三端稳压集成块输出稳定电压的必 要条件:
输入端与输出端的电压差必须大
于调整管的饱和压降，即变压器
的输出功率必须有一部分被消耗
在调整管上。
T
U0max U0min 2
U0max
RLC
U0( AV)
U0max(1
T )
4RLC
2U2
(1
T 4RLC
)
经验上：RLC(3~5)T C(1500~2000)I0
平均电压U0（AV）：U0(AV) 1.2U2
滤波电容C： C 5 T
RL
15
3.5 三端稳压块——原理
抑制负载电阻变化和电网波动使输 出电压稳压原理:
20
1） 三端稳压块的输入直流电压UI
UI 输出电U压 0） 输 （入输出最 U小
ΔU和UI可查数据手册确定，也可由实验测定。
UI
来自78系 列数据手
册
21
2） 变压器次级绕组输出电压U2
UI既是整流输出的平均电压，也是三端稳压集成 块的输入电压：
半波整流 经过滤波以后二极管的参数选择有什么不同？
桥式整流 经过滤波以后输出电压的平均值U0（AV）=？ 滤波电容C参数应如何选择？
13
1）半波整流滤波原理
电容充电使二极管在整个半周内并不 完全导通，它只在t3~t4内导通；
最大整流电流（IF）：若电源在交流 电的正半周任何时刻接通，由于电容 两端的电压不能发生突变，将有很大 的冲击电流流过，IF一般比额定电流 大2至3倍，即：
IF(2~3)IL
负载开路时，电容两端的电压将保持 在交流电的峰值电压，二极管的反向 峰值电压URM比原来的高出一倍，即：
URM2 2U2
上述两式同样适合与桥式整流。 14
2）桥式整流滤波原理
输出直流电压平均值近似计算：
U0( AV)
U0max U0min 2
U0max
U0max
U0min 2
➢ 直流电源的主要指标：输出电压、输出电流、脉动系 数、效率、噪声特性等。
3
典型直流稳压电源
大功率开关电源
线性电源
大功率线性电源
开关电源
电源频域、噪声特性
back
线性电源
开关电源
5
2 技术方案获取思路
back
1、从设计任务开始分析——自顶向下设计
设计过程从输入输出参数开始，通过查找相关参考电 路，通过设计、计算获得各元器件的组成和具体参数值。
3.2 电路原理与设计
典型电路原理图
设计项目：
1. 整流元件的参数选择； 2. 滤波电容的参数选择； 3. 三端稳压块的参数选择； 4. 电源变压器加工参数；
重点项目：
确定变压器次级绕组输出电压
有效值（直接决定了电源的耗
散功率、温度状况和体积
大小）
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3.3 整流元件
1）整流原理
半波整流原理及参数计算依据 桥式整流原理及参数计算依据 二极管整流参数计算
二极管平均整流电流ID（AV） 二极管最大反向电压URM
10
2）半波整流原理与参数设计
平均输出电压 U0（AV）
1
U 0(A V)20
2 U 2sin(t)d(t)0.45 U 2
wk.baidu.com
整流管平均整流电流 ID(AV)
ID(AV)
U0(AV) RL
0.45U2 RL
整流管最大反向峰值电压URM
4 自底向上设计 5 实验内容与测试步骤
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1 直流稳压电源分类简介
➢ 线性直流稳压电源：集成线性稳压电源价格便宜，纹 波小，使用简单，适用于模拟放大电路。 缺点:重量、体积大效率较低，尤其大电流和低电压输 出的情况，目前通常仅适用1安培以下电流的需要。
➢ 开关直流稳压电源：又可分为AC/DC和DC/DC两类， 价格便宜，市售广泛，效率高，体积小，重量轻，适 用于数字电路，安培级或以上的应用。 缺点:纹波较大，电路结构相对复杂。
可能获得多种技术方案，需选择其中相对最优的一种。
2、从关键器件开始分析——自底向上设计
通过已知的关键器件及其典型外部电路获得基本电路， 通过结合输入输出的参数补充完成完整电路。
设计相对简单，方案也相对唯一，但过分依赖参考设 计。
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3 自顶向下设计
3.1 线性直流稳压电源组成
经文献检索：AC220V->DC12V的线性稳压电 源基本结构组成框图：
正输出固定电压：78XX 负输出固定电压：79XX ➢ XX：05、06、08、09、10、12、15、18、24
➢ 按电流大小表示：
➢ 78H12 对应电流为5A ➢ 7812 对应电流为1A ➢ 78M12 对应电流为0.5A ➢ 78L12 对应电流为0.1A
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4）三端稳压器的引脚
1 23
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2）调整管输出特性
Ic 饱和 压降 V ce s
➢在饱和压降范围以内调 整管工作在线性区，无法 稳定输出;
➢一般器件饱和压降Vces 至少2.5V；
➢低压降型饱和压降可小 Vce 于0.3V。
在实验中将测试调整管分别工作在放大区和饱和 区时的输出电压特征。
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3）集成线性稳压器
➢ 三端稳压器种类：
78XX的管脚： 1 －输入，2－地，3－输出 79XX的管脚： 1 －地，2－输入，3－输出 不同封装管脚不一，详见数据手册
根据使用功率的不同选择不同 的散热器，以螺丝固定与散热 器，安装于板上
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3.6 参数计算
确定三端稳压集成块的输入直流电压UI； 确定变压器次级绕组电压有效值U2； 计算滤波电容C； 计算整流二极管参数 IF和URM确定二极管； 最终可确定各器件的型号和技术要求
URM 2U2
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3）桥式整流原理与参数设计
平均输出电压 U0（AV）
U 0(A)V1 0
2U 2si nt)d ((t)0.9U 2
整流管平均整流电流 ID(AV)
ID(AV)
U0(AV) RL
0.9U2 RL
整流管最大反向峰值电压URM
URM 2U2
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3.4 滤波原理
途径:安装滤波电容 问题:
电路供电系统设计
线性直流稳压电源的设计与调试
应用目标：
模拟（光电信号放大）电路供电电源 CCD摄像机供电电源
技术指标：
输入电压：AC220V 输出电压：DC12V 输出电流：250mA
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主要内容
1 直流稳压电源分类简介 2 技术方案获取思路 3 自顶向下设计——线性稳压电源
工作原理，方案设计与参数计算
Uo↓→ V- ↓ →V0↑ →Ue↑ →Uo↑ Uo↑→ U- ↑ →V0↓ →Ue↓ →Uo↓ 若调整管处于放大区时，电网电压 的波动完全被调整管所吸收。
三端稳压集成块输出稳定电压的必 要条件:
输入端与输出端的电压差必须大
于调整管的饱和压降，即变压器
的输出功率必须有一部分被消耗
在调整管上。
T
U0max U0min 2
U0max
RLC
U0( AV)
U0max(1
T )
4RLC
2U2
(1
T 4RLC
)
经验上：RLC(3~5)T C(1500~2000)I0
平均电压U0（AV）：U0(AV) 1.2U2
滤波电容C： C 5 T
RL
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3.5 三端稳压块——原理
抑制负载电阻变化和电网波动使输 出电压稳压原理:
20
1） 三端稳压块的输入直流电压UI
UI 输出电U压 0） 输 （入输出最 U小
ΔU和UI可查数据手册确定，也可由实验测定。
UI
来自78系 列数据手
册
21
2） 变压器次级绕组输出电压U2
UI既是整流输出的平均电压，也是三端稳压集成 块的输入电压：
半波整流 经过滤波以后二极管的参数选择有什么不同？
桥式整流 经过滤波以后输出电压的平均值U0（AV）=？ 滤波电容C参数应如何选择？
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1）半波整流滤波原理
电容充电使二极管在整个半周内并不 完全导通，它只在t3~t4内导通；
最大整流电流（IF）：若电源在交流 电的正半周任何时刻接通，由于电容 两端的电压不能发生突变，将有很大 的冲击电流流过，IF一般比额定电流 大2至3倍，即：
IF(2~3)IL
负载开路时，电容两端的电压将保持 在交流电的峰值电压，二极管的反向 峰值电压URM比原来的高出一倍，即：
URM2 2U2
上述两式同样适合与桥式整流。 14
2）桥式整流滤波原理
输出直流电压平均值近似计算：
U0( AV)
U0max U0min 2
U0max
U0max
U0min 2
➢ 直流电源的主要指标：输出电压、输出电流、脉动系 数、效率、噪声特性等。
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典型直流稳压电源
大功率开关电源
线性电源
大功率线性电源
开关电源
电源频域、噪声特性
back
线性电源
开关电源
5
2 技术方案获取思路
back
1、从设计任务开始分析——自顶向下设计
设计过程从输入输出参数开始，通过查找相关参考电 路，通过设计、计算获得各元器件的组成和具体参数值。