集成线性稳压电路
1.三端固定式集成稳压器
如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。
正电压输出的78××系列，负电压输出的79××系列。其中××表示固定电压输出的数值。如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)；金属壳封装(TO-3)外形，最大功耗为20W(加散热器)。
2. 78系列三端集成稳压器内部电路框图
3. 三端集成稳压器的典型应用
⑴固定输出连接
在使用时必须注意：(VI)和(Vo)之间的关系，以W7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于8V，这样输入/输出之间有3V的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。
⑵固定双组输出连接
⑶扩大输出电流连接
二极管D以低消T管VBE压降而设置，扩大的输出电流为：，原输出电流是Io，现可以近似扩大β倍。
⑷扩大输出电压范围
，所以：
⑸连接成恒流源电路
⑹三端可调式集成稳压电路
其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。如LM317型是正电压输出型，LM337是负电压输出可调式。其输出电压可在1.25～40V之间调节。
其中，VREF=1.25V，而Iadj很小，通常略去，所以，由公式可得，只要调节R2就能在一定范围调节输出电压的大小。
具有正负输出的实际应用电路如下图所示。
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线性集成稳压器 3.4.1 三端固定集成稳压器 1．三端固定集成稳压器的特点 三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列，7800系列是三端固定正输出稳压器，7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种；按输出电流大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等产品；具体型号及电流大小见表3-6。例如型号为7805的三端集成稳压器，表示输出电压为5V，输出电流可达1.5A。注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的。同理7900系列的三端稳压器也有-5V～-24V七种输出电压，输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三种规格，具体型号见表3-7。 表3-6 CW7800系列稳压器规格 型号输出电流(A) 输出电压(V) 78L00 0.1 5、6、9、12、15、18、24 78M00 0.5 5、6、9、12、15、18、24 7800 1.5 5、6、9、12、15、18、24 78T00 3 5、12、18、24 78H00 5 5、12 78P00 10 5 表3-7 CW7900系列稳压器规格 型号输出电流(A) 输出电压(V) 79L00 0.1 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 79M00 0.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 7900 1.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 7800系列属于正压输出，即输出端对公共端的电压为正。根据集成稳压器本身功耗的大小，其封装形式分为TO-220塑料封装和TO-3金属壳封装，二者的最大功耗分别为10W 和20W（加散热器）。管脚排列如图3.4.1(a)所示。U I为输入端，U O为输出端，GND是公共端（地）。三者的电位分布如下：U I＞U O＞U GND(0V)。最小输入—输出电压差为2V，为可靠起见，一般应选4～6V。最高输入电压为35V。 7900系列属于负电压输出，输出端对公共端呈负电压。7900与7800的外形相同，但管脚排列顺序不同，如图3.4.1(b)所示。7900的电位分布为：U GND(0V)＞-U O＞-U I。另外在使用7800与7900时要注意，采用TO-3封装的7800系列集成电路，其金属外壳为地端；而同样封装的7900系列的稳压器，金属外壳是负电压输入端。因此，在由二者构成多路稳压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地，7900的外壳及散热器就必须与印刷电路板
7805稳压电源电路图: 7805管脚图 7805典型应用电路图:
78XX系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。当输出电较大时，7805应配上散热板。
下图为提高输出电压的应用电路。稳压二极管VD1串接在78XX稳压器2脚与地之间，可使输出电压Uo得到一定的提高，输出电压Uo为78XX稳压器输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。VD2是输出保护二极管，一旦输出电压低于VD1稳压值时，VD2导通，将输出电流旁路，保护7800稳压器输出级不被损坏。 下图为输出电压可在一定范围内调节的应用电路。由于R1、RP电阻网络的作用，使得输出电压被提高，提高的幅度取决于RP与R1的比值。调节电位器RP，即可一定范围内调节输出电压。当RP=0时，输出电压Uo等于78XX稳压器输出电压；当RP逐步增大时，Uo也随之逐步提高。
下图为扩大输出电流的应用电路。VT2为外接扩流率管，VT1为推动管，二者为达林顿连接。R1为偏置电阻。该电路最大输出电流取决于VT2的参数。 下图为提高输入电压的应用电路。78XX稳压器的最大输入电压为35V （7824为40V），当输入电压高于此值时，可采用下图所示的电路。VT、R1和VD组成一个预稳压电路，使得加在7800稳压器输入端的
电压恒定在VD的稳压值上（忽略VT的b-e结压降）。Ui端的最大输入电压仅取决于VT的耐压。 集成稳压器还可以用作恒流源。下图为78XX稳压器构成的恒流源电路，其恒定电流Io等于78XX稳压器输出电压与R1的比值。 79XX系列集成压器是常用的固定负输出电压的三端集成稳压器，除输入电压和输出电压均为负值外，其他参数和特点与78XX系列集成稳压器相同。79XX系列集成稳压的三个引脚为：1脚为接地端，2脚为输入端，3脚为输出端。 79XX系列集成稳压器的应用电路也很简单。下图所示为输出-5V直流电压的稳压电源电路，IC采用集成稳压器7905，输出电流较大时应配上散热板。
. 9.5.1 串联型稳压电路的工作原理 一、基本调整管电路 如下图（a）所示为稳压管稳压电路，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差，即（I-I）。ZZM扩大负载电流的最简单方法是：利用晶体管的电流放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为负载电流。电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图（b）所示，常见画法如图（c）所示。 其工作原理如下： 调整管：晶体管的调节作用使U稳定，晶体管称为调整管。O要使调整管起到调整作用，必须使它工作在放大状态。 串联稳压电源：由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电源。 线性稳压电源：由于调整管工作在线性区，故称这类电路为线性稳压
电源。 二、具有放大环节的串联稳压电路★电路构成 基本调整管稳压电路的输出电压不可调，且输出电压因U的变BE化而变，稳定性较差。为了使输出电压可调，加深电压负反馈，可在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。 电路如图所示，由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路组成。 . . ★稳压原理 当电网电压波动（或负载电阻的变化）使输出电压U上升时，O取样电压U增大，由于稳压管的电压U不变，运放的输入电压 ZN U(=U-U=U-U)增大，使A的输出减小（即调整管的基极电位降ZNPNPN 低），而使调整管T的c-e压降低增大，从而调节输出电压U（=U-U） ceOI减小。使输出电压得到稳定。 可见，电路是靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压。
★输出电压的可调范围 当电位器R的滑动端在最上端时，输出电压最小为2 当电位器R的滑动端在最下端时，输出电压最大为2 若R=R=R=300Ω，U=6V，则输出电压9V≤U≤18V。O213Z★调整管的选择 在串联型稳压电路中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数I、U 和P。CMCMBRCEO）（◆I 的选取CM调整管中流过的最大集电极电流为 I=I+I R1CmaxLmax其中I为负载电流最大额定值，I为取样、比较放大和基准R1Lmax环节所消耗的电流，通常R上的电流可忽略，所以1I?I LmaxCM ◆击穿电压的选取 . . 当电网电压波动±10%时，稳压电路输入电压U到最大值U，ImaxI同时输出电压又最低时，调整管承受的管压降最大，所以要求调整管击穿电压为 U?U-U OminImax BRCEO ）（◆功率P的选取CM调整管可能承受的最大集电极功耗为 P=U I=（U-U）I Cmax CmaxOminCmaxImax CEmax U是考虑到电网电压波动±10%时，稳压电路输入电
简明集成稳压器应用手册 集成稳压器的分类： 1.根据电路稳压稳压原理进行分类： ●串联调整式：串联调整式稳压器的调整元件串联在不稳定的输入电压端与稳定的输出电压端之间，通过等效电阻的变化来保持输出电压的不变。半导体集成稳压器大多属于串联调整式稳压器。 ●并联调整式：并联调整式稳压器的调整元件与负载并联，通过并联元件等效电阻的变化来保持输出电压不变。串联、并联调整式稳压器统称为线性集成稳压器。 ●开关调整式：开关调整式稳压器的调整元件工作在开关状态，一般串接在输入端与输出端之间，并通过改变自身的开启和关闭时间来保持输出电压的不变。 2.根据稳压器的外形结构进行分类： ●多端式：稳压器的外引出线数目超过三个的。 ●三端式： 3.根据输出电压能否调整进行分类： ●固定输出电压式：该类稳压器输出电压由制造厂商预先调整好（其输出电压数值往往为常用的标准值），使用时输出电压不能调节。●可调输出电压式：该类稳压器的输出电压可通过少数外接元件在较大范围内调整。根据使用要求调节外接元件值，便可获得所需的输出电压。
集成稳压器主要电参数 1.质量参数： ●电压调整率Sv：表征稳压器稳压性能优劣的主要指标，又称为稳 压系数或稳定度。它表征当输入电压Vi变化时稳压器输出电压V o 稳定的程度。通常以单位输出电压下的输入和输出电压相对变化的百分比表示[△Vi/(△Vo*Vo)×100%]，也有以输出电压和输入电压相对变化的百分比表示的[△Vi/△Vo×100%]（当稳压器的负载不变时），此外，也有以输出电压变化的绝对值表示的[△Vo]. ●电流变化率Si:是反映稳压器负载能力的一项主要指标，又称为电 流稳定系数，它表征当输入电压不变时，稳压器对由于负载电流（输出电流）的变化而引起的输出电压波动的抑制能力。在规定的负载电流变化值条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化率的百分比来表示稳压器的电流调整率[△V o/Vo×100%],或者以输出电压变化的绝对值表示|△Vo|，（在规定的负载电流变化范围内）。 ●纹波抑制比S R:反映了稳压器对输入端引入的市电纹波电压的抑 制能力。当稳压器的输入和输出条件保持不变时，稳压器的纹波抑制比常以纹波电压峰-峰值与输出纹波电压峰值之比来表示，一般用分贝表示，也有用百分数表示的。 ●输出电压温度系数ST:又称为输出电压温度变化率。它是指当输入 电压和输出电流（负载电流）保持不变时，稳压器输出电压随温度的变化而变化的大小。通常以由单位温度变化所引起的输出电
压电源电路分为线性稳压电源，集成稳压电源，晶体管稳压电源，交流稳压电源 一：由7805，7905，7812组成的特殊的线性稳压电源 如图所示为一种特殊的电源电路。该电路虽然简单，但可以从两个相同的次级绕组中产生出三组直流电压：+5V、-5V和+12V。其特点是：D2、D3跨接在E2、E3这两组交流电源之间，起着全波整流的作用。 二。利用TL431作大功率可调稳压电源 精密电压基准ICTL431是T0—92封装如图1所示。其性能是输出压连续可调达36V，工作电流范围宽达0．1。100mA，动态电阻典型值为0．22欧,输出杂波低。图2是TL431的典型应用，其中③、②脚两端输出电压V=2．5(R2十R3)V／R3。如果改变R2的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。图3是利用它作电压基准和驱动外加场效应管K790作调整管构成的输出电流大(约6A)、电路简单、安全的稳压电源。 工作原理 如图3所示，220v电压经变压器B降压、D1-D4整流、C1滤波。此外D5、D6、C2、C3组成倍压电路(使得Vdc＝60V)，Rw、R3组成分压 电路，T1431、R1组成取样放大电路，9013、R2组成限流保护电路，场效应管K790作调整管(可直接并联使用)以及C5是输出滤波器电路等。稳
压过程是：当输出电压降低时，f点电位降低，经T1431内部放大使e点电压增高，经K790调整后，b点电位升高；反之，当输出电压增高时，f点电位升高，e点电位降低，经K790调整后，b点电位降低。从而使输出电压稳定。当输出电流大于6A 时，三极管9013处于截止，使输出电流被限制在6A以内，从而达到限流的目的。本电路除电阻R1选用2W、R2选用5W外，其它元件无特殊要求，其元件参数如图3所示。 三。具有过电流保护的晶体管稳压电路
用三极管V代替图8.2中的限流电阻Ｒ，就得到图8.3所示的串联型三极管稳压电路。 在基极电路中，VDZ与Ｒ组成参数稳压器。 图8.3 串联型三极管稳压电路 2. 工作原理 〔实验〕： ①按图8.3连接电路，检查无误后，接通电路。 ②保持输入电压Ui不变，改变RL，观察U0。 ③保持负载RL不变，改变UL，观察U0。 结论：输出电压U0基本保持不变。 该电路稳压过程如下： （１）当输入电压不变，而负载电压变化时，其稳压过程如下： （２）当负载不变，输入电压U增加时，其稳压过程如下： （３）当ＵＩ增加时，输出电压Ｕ０有升高趋势，由于三极管Ｔ基极电位被稳压管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加将使三极管发射结上正向偏置电压降低，基极电流减小，从而使三极管的集射极间的电阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不变．
上述电路虽然对输出电压具有稳压作用，但此电路控制灵敏度不高，稳压性能不理想。 8.3.2 带有放大环节的串联型稳压电路 1．电路组成 在图8.3电路加放大环节．如图8.4所示。可使输出电压更加稳定。 图８．４带放大电路的串联型稳压电路 取样电路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2组成，当输出电压变大时，取样电阻将其变化量的一部分送到比较放大管的基极，基极电压能反映出电压的变化，称为取样电压；取样电压不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的 灵敏度下降；若太小，带负载能力减弱。 基准电路：由ＲZ、VDＺ组成，给V２发射极提供一个基准电压，ＲZ为限流电阻，保证VDＺ有一个合 适的工作电流。 比较放大管V2：Ｒ4既是V２的集电极负载电阻，又是V１的基极偏置电阻，比较放大管的作用是将输出电压的变化量，先放大，然后加到调整管的基极，控制调整管工作，提高控制的灵敏度和输出电压的稳定 性。 调整管V１：它与负载串联，故称此电路为串联型稳压电路，调整管V１受比较放大管控制，集射极间相 当于一个可变电阻，用来抵消输出电压的波动。 2．工作原理 （１）当负载RL不变，输入电压ＵＩ减小时，输出电压U０有下降趋势，通过取样电阻的分压使比较放大管的基极电位ＵＢ２下降，而比较放大管的发射极电压不变（ＵＥ２＝ＵＺ），因此ＵBE2也下降，于是比较放大管导通能力减弱，ＵC2升高，调整管导通能力增强，调整管Ｖ1集射之间的电阻ＲCE1减小，管压降ＵCE1下降，使输出电压Ｕ0上升，保证了Ｕ0基本不变。其过程表示如下： （2）当输入电压不变，负载增大时，引起输出电压有增长趋势，则电路将产生下列调整过程： 当负载RL减小时，稳压过程相反。
三端稳压电路图集（六祖故乡人汇编2013年9月8日） LM317可调稳压电源电路图： LM317是可调稳压电源中觉的一种稳压器件，使用也非常方便。LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。很早以前我国和世界各大集成电路生产商就有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。LM317 的输出电压范围是1.25V —37V（本套件设计输出电压范围是 1.25V—12V），负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性率和负载率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 为保证稳压器的输出性能，R应小于240欧姆。改变RP阻值稳压电压值。D5，D6用于保护LM317。 输出电压计算公式：Uo=(1+RP/R)*1.25 下面是LM317可调稳压电源电路图的元器件清单： 下面是LM317可调稳压电源电路图：
三端集成稳压可调电源电路设计： 如图所示，此电路的核心器件是W7805。W7805将调整器，取样放大器等环节集于一体，内部包含限流电路、过热保护电路、可以防止过载。具有较高的稳定度和可靠性。W7805属串联型集成稳压器。其输出电压是固定不变的，这种固定电压输出，极大的限制了它的应用范围。如果将W7805的公共端即3脚与地断开，通过一只电位器接到-5V左右的电源上，就可以在改变电位器阻值的同时，使集成稳压器的取样电压及输出电压都随之改变。图中RP1就是为此而设计的。只要负电压的大小取得合适便能使输出电压从0V起连续可调，输出电压的最大值由W7805的输入电压决定，本稳压器0V-12V可调。VD3整流，C2滤波，VD4稳压后提供5V负电压。 元件选择：变压器应选用5V A，输出为双14V；二极管VD1-VD4选用1N4001；VDW 选用稳压值为5-6V的2CW型稳压管；RP1用普通电位器；RP2为微调电阻。IC用7805；其它元件参数图中已注明，无特殊要求。 电路调试：元件焊接无误后可通电调试，首先测b点对地电压，空载时应在18V左右；d点电压大约为-5.5V--6V，如不正常,可重点检查VD3，C2，R1，VDW，RP2等元件，然后再测量输出电压，旋动RP1,万用表指针应能在较大范围变动，说明稳压器工作正常；最后
串联型直流稳压电源 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▲V op-p≤5mv； 一.原理电路和设计程序 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图所示。220V的交流电经变压器后变成电压值比较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。下图为其基本框架 1.方案比较确定 方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源 方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电路
上面两种方案中，方案一较简单，但功能较少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一。从简单、合理、可靠、经济而且便于购买 的前提出发，选择方案二位最终的设计方案。 2．变压电路 （1）电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压 器的效率。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。根据经验，稳压电 路的输出电压一般选取U i =（2～3）Uo 。所以选择15V10W 的变压器。 3.整流和滤波电路 整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据整流滤波电路工作原理图可知： 当正半周时，二极管D1、D2导通（D5、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周； 当负半周时，二极管D5、D4导通（D1、D2截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周 滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u 3中的大部分纹波加 以滤除，以得到较平滑的直流电压U I 。U I 与交流电压u 2的有效值U 2的关系为： 2)2.1~1.1(U U I = 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 22U U RM = 流过每只二极管的平均电流为： R U I I R D 245.02== 4.稳压电路 交流电压经过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也随机变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网的电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得更高的稳定性。 由于成本、元件和仿真的条件限制，稳压电路只采取一个具有放大环节的基本串联型稳压电路和一个保护电路 由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，造成电路
简易串联稳压电源1、原理分析图4－1－1是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。由于T1基极电压被D1固定在UD1，T1发射结电压（UT1）BE在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0.7V，锗管为0.3V），所以输出电压UO＝UD1－（UT1）BE。当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略（UT1）BE，则UO≈UD1。 下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理：假设由于某种原因引起输出电压UO降低，即T1的发射极电压（UT1）E降低，由于UD1保持不变，从而造成T1发射结电压（UT1）BE上升，引起T1基极电流（IT1）B上升，从而造成T1发射极电流（IT1）E被放大β倍上升，由晶体管的负载特性可知，这时T1导通更加充分管压降（UT1）CE将迅速减小，输入电压UI更多的加到负载上，UO得到快速回升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：UO↓→（UT1）E↓→UD1恒定→（UT1）BE↑→（IT1）B↑→（IT1）E↑→（UT1）CE↓→UO↑当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：UO↑→（UT1）E↑→UD1恒定→（UT1）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（UT1）CE↑→UO↓这里我们只分析了输出电压UO降低的稳压工作原理，其实输入电压UI降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似，最终都是反应在输出电压UO降低上，因此工作原理大致相同。从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值UD1 要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。由于电路是一个射极输出器，属于电压串联负反馈电路，电路的输出电压为UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由于（UT1）B保持稳定，所以输出电压UO也保持稳定。简易串联稳压电源由于使用固定的基准电压源D1，所以当需要改变输出电压时只有更换稳压管D1，这样调整输出电压非常不方便。另外由于直接通过输出电压UO的变化来调节T1的管压降（UT1）CE，这样控制作用较小，稳压效果还不够理想。因此这种稳压电源仅仅适合一些比较简单的应用场合。 2、电路实例图4－1－1是简易串联稳压电源的一个实际应用电路，这个电路用在无锡市无线电五厂生产的“咏梅”牌771型8管台式收音机上。其中T8、DZ、R18构成简易稳压电路，B6、D4～D7、C21组成整流滤波电路。由于T8发射结有0.7V压降，为保证输出电压达到6V，应选用稳压值为 6.7V左右的稳压管。
模电课程设计实验报告 学校：XX 专业：XXXX 课题：串联型直流稳压电源 指导老师： XXX 设计学生： XXXXXXX XXX 学号：XXXX XXX XXXX 2011/7/4 惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY
目录 一、课题--------------------------------------------------3 二、课题技术指标--------------------------------------------------3 三、设计要求--------------------------------------------------3 四、元件器件清单--------------------------------------------------3 五、设计方案--------------------------------------------------3 六、直流稳压电源的元器件--------------------------------------------------4 七、设计计算--------------------------------------------------6 八、焊接实图--------------------------------------------------8 九、心得体会--------------------------------------------------9
一、课题：串联型直流稳压电源 二、课题技术指标 1、输出电压：8~15V可调 2、输出电流：I O=1A 3、输入电压：交流220V +/- 10% 4、保护电流：I Om =1.2A 5、稳压系数：S r = 0.05%/V 6、输出电阻：R O < 0.5 Ω 7、交流分量（波纹电压）：<10mV 三、设计要求 1、分析电路组成及工作原理； 2、单元电路设计计算； 3、采用分立元件电路； 4、画出完整电路图； 5、调试方法； 6、小结与讨论。 四、元件器件清单 先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路组成。变压器吧市电交流电压变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。本次设计主要采用串联型直流稳压电路，通过220V 、50HZ交流电压经电源变压器降压后，通过桥式整
绪论 电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业之中。当今电源技术融合了电器、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多科学领域。随着计算机和通信技术发展而带来现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源技术提出了更高的要求！ 电源可分为交流电源和直流电源。前者在此不做介绍。而直流电源又可分为两类：一类是能直接提供给直流电流或电压的，如电池、太阳能电池、硅光电池等。另一类就是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压的。这就是我们本次实习所需要的设计。当今的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。而最常用的就是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源，可见集成直流稳压电源在电子设备中起到的重要作用。集成稳压器在近十多年发展很快，目前国内外已发展到几百个品种。按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器。按电路的结构形式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器。按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。按制造工艺分，有半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器。 集成稳压器的稳压电源电路一般由四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
总体设计 一、设计目的 认识要求 1）认识变压器、二极管、电阻、电容等基本元件； 2）理解桥式整流，滤波，稳压的作用； 3）明确桥式稳压电源的设计方法，能根据稳压电源的输出要求，选择适当的电源变压器，二极管。 功能要求 1）设计：集成稳压器的稳压电源电路 2）功能：能将输入的交流电压运用本身稳压功能输出+5V直流电压 二、性能指标 1、使用集成稳压器的直流稳压电源电路指标要求： (1)输入电压为：220V，频率50Hz (2)输出电压为：+5V (3)稳压部分：采用三端集成稳压器 (4)电路采用全波桥式整流滤波电路 (5)负载：一个1K电阻。
12V直流稳压电源设计 一、摘要 直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。设计中要用的元件有变压器、稳压器、整流二极管、电解电容等。实测结果表明，该装置实现了题目要求的全部功能，实现了题目的基本要求。 关键词：直流、整流、稳压、滤波、电源 二、设计目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 3.培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 三、设计任务 设计一个直流稳压线性电源，输入220V，50Hz的正弦交流信号，输出±12V对称稳压直流电。 四、遇到问题 因为是模拟电路所以误差会比较大，电路的准确性往往取决于整个电路的线路连接及器件，一旦某条线路出现问题则整个电路无法正常工作，或者某个器件因为电压过大而烧坏则此电路失败。要注意输入电压的器件如稳压管，一旦输入过大电压那么它绝对会烧坏，只
能换新的来替代。 五、原理电路和程序设计电路原理方框图 1．直流稳压电源的基本原理 下面将就直流稳压电源各部分的作用作简单陈述。 (1)是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 (3)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 六、电路图和各部分波形图
实验三直流稳压电源 ─集成稳压器 一、实验目的 1、研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 2、了解集成稳压器扩展性能的方法。 二、实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。 图3－1 直流稳压电源框图 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用W7900 系列稳压器。图3－2 为 W7800系列的外形和接线图。 它有三个引出端
输入端（不稳定电压输入端）标以“1” 输出端（稳定电压输出端）标以“3” 公共端标以“2” 除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。 本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压器W7812，它的主要参数有：输出直 流电压 U 0＝＋12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R ＝0.15Ω，输入电压U I 的范围15～17V 。因为一般U I 要比 U 大3～5V ，才能保 证集成稳压器工作在线性区。 图3-2 W7800系列外形及接线图 图3－3 是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。其中整流部分采用了由四个二极管组成的桥式整流器成品（又称桥堆），型号为2W06(或KBP306)，内部接线和外部管脚引线如图 3－4所示。 滤波电容C 1、C 2 一般选取几百～几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时， 在输入端必须接入电容器C 3 （数值为0.33μF ），以抵消线路的电感效应，防止产 生自激振荡。输出端电容C 4 (0.1μF)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。 图3－3 由W7812构成的串联型稳压电源
知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo 的变化，从而维持输出电压基本不变。 当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓ VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
工作原理图及功能方框图 假设由于某种原因（如电网电压波动或者负载电阻变化等）使输出电压上升，取样电路将这一变化趋势送到比较放大管的基极，与发射极基准电压进行比较，并且将二者的差值进行放大，比较放大管的基电极电位（即调整管的基极电位）降低。由于调整管采用射极输出形式，所以输出电压必然降低，从而保证Uo基本稳定。 稳压电路由于直接用输出电压的微小变化量去控制调整管。其控制作用较小，所以，稳压效果不好。如果在电路中增加一级直流放大电路，把输出电压的微小变化加以放大，再去控制调整管，其稳压性能便可大大提高，这就是带放大环节的串联型稳压电路。 当输入电压Ui增大(或减小)时，串联型稳压电路的稳压原理可用电路来说明。图中可变电阻R与负载RL相串联。若RL不变。增大(或减小)R值使输入电压Ui变化全部降落在电阻R
集成线性稳压电路 1.三端固定式集成稳压器 如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。 正电压输出的78××系列，负电压输出的79××系列。其中××表示固定电压输出的数值。如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)；金属壳封装(TO-3)外形，最大功耗为20W(加散热器)。 2. 78系列三端集成稳压器内部电路框图 3. 三端集成稳压器的典型应用 ⑴固定输出连接 在使用时必须注意：(VI)和(Vo)之间的关系，以W7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于8V，这样输入/输出之间有3V的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。
⑵固定双组输出连接 ⑶扩大输出电流连接 二极管D以低消T管VBE压降而设置，扩大的输出电流为：，原输出电流是Io，现可以近似扩大β倍。 ⑷扩大输出电压范围 ，所以： ⑸连接成恒流源电路
⑹三端可调式集成稳压电路 其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。如LM317型是正电压输出型，LM337是负电压输出可调式。其输出电压可在1.25～40V之间调节。 其中，VREF=1.25V，而Iadj很小，通常略去，所以，由公式可得，只要调节R2就能在一定范围调节输出电压的大小。 具有正负输出的实际应用电路如下图所示。
详解大功率可调稳压电源电路图 无论检修电脑还是电子制作都离不开稳压电源，下面介绍一款直流电压从 3V到15V连续可调的稳压电源，最大电流可达10A，该电路用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，使稳压精度更高，如果没有特殊要求，基本能满足正常维修使用，电路见下图。 如图1所示大功率可调稳压电源电路图 大功率可调稳压电源电路图 图1 大功率可调稳压电源电路图 其工作原理分两部分，第一部分是一路固定的5V1.5A稳压电源电路。第二部分是另一路由3至15V连续可调的高精度大电流稳压电路。第一路的电路非常简单，由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后，再由5V三端稳压块LM7805不用作任何调整就可在输出端产生固定的 5V1A稳压电源，这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使用。第二部分与普通串联型稳压电源基本相同，所不同的是使用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，所以使电路简化，成本降低，而稳压性能却很高。图中电阻R4，稳压管TL431，电位器R3组成一个连续可调得恒压源，为BG2基极提供基准电压，稳压管TL431的稳压值连续可调，这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压，如果你想把可调电压范围扩大，可以改变R4和R3的电阻值，当然变压器的次级电压也要提高。变压器的功率可根据输出电流灵活掌握，次级电压15V左右。桥式整流用的整流管QL用15－20A硅桥，结构紧凑，中间有固定螺丝，可以直接固定在机壳的铝板上，有利散热。调整管用的是大电流
NPN型金属壳硅管，由于它的发热量很大，如果机箱允许，尽量购买大的散热片，扩大散热面积，如果不需要大电流，也可以换用功率小一点的硅管，这样可以做的体积小一些。滤波用50V4700uF电解电容C5和C7分别用三只并联，使大电流输出更稳定，另外这个电容要买体积相对大一点的，那些体积较小的同样标注50V4700uF尽量不用，当遇到电压波动频繁，或长时间不用，容易失效。最后再说一下电源变压器，如果没有能力自己绕制，有买不到现成的，可以买一块现成的200W以上的开关电源代替变压器，这样稳压性能还可进一步提高，制作成本却差不太多，其它电子元件无特殊要求，安装完成后不用太大调整就可正常工作。
实验四直流稳压电源 一、实验目的 1、研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2、研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 二、实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。 图1 直流稳压电源框图 直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图1 所示。电网供给的交流电压u 1 (220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得 到符合电路需要的交流电压u 2 ，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变 化的脉动电压u 3 ，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压 u I 。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。 图 2 是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管 T 1）；比较放大器T 2 、R 7 ；取样电路R 1 、R 2 、R W ，基准电压D W 、R 3 和过流保护电路 T 3管及电阻R 4 、R 5 、R 6 等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环 系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生 的误差信号经T 2放大后送至调整管T 1 的基极，使调整管改变其管压降，以补偿 输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。
图2 串联型稳压电源实验电路 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。同类型78M 系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用W7900 系列稳压器。 图3 为 W7800系列的外形和接线图。 它有三个引出端 输入端（不稳定电压输入端）标以“1” 输出端（稳定电压输出端）标以“3” 公共端标以“2” 除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。 本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压器W7812，它的主要参数有：输出直流电压 U ＝＋12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电 阻 R 0＝0.15Ω，输入电压U I 的范围15～17V 。因为一般U I 要比 U 大3～5V ， 才能保证集成稳压器工作在线性区。
串联型晶体管稳压电路 班级：09电控姓名：宋辉学号：31 一、实验目的 1、熟悉Multisim9软件的使用方法。 2、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。 3、掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法 二、虚礼实验仪器及器材 双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管3DG6×2(9011×2)、DG12×1(9013×1)、晶体二极管IN4007×4、稳压管IN4735×1 三、知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压V o变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿V o 的变化，从而维持输出电压基本不变。 五、实验内容与步骤 1.如下所示，输入电路 1、整流滤波电路测试 按图连接实验电路。取可调工频电源电压为16V，作为整流电路输入电压u2。
整流滤波电路 1) 取RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压L，并用示波器观 察u2和uL波形，记入表5－1 。U2＝16V 2) 取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1。 3) 取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1 （V） L 2. 测量输出电压可调范围 更改电路如下所示
接入负载，并调节R6，使输出电流U0＝9V。若不满足要求，可适当调整R1、R2之值。 3. 测量各级静态工作点 调节输出电压U0＝9V，输出电流I0＝100mA ，测量各级静态工作点，记入表5－2。 表5-2 U2＝14V U0＝9V I0＝100mA 4. 测量稳压系数S 取I0＝100mA，按表5－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压U0，记入下表。 六、思考 1、对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、电容滤波电路的特点。 2、计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻R0，并进行分析。 3、分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。