线性稳压电源设计课件

实训二串联型线性可调直流稳压电源2．1 电路特点及用途图2-1是将220V交流市电转换为3V、5V、6V的直流稳压电源的电路，可作为收音机、电子玩具等小型电器和电子线路实验制作的外接电源，性能优于市售一般直流电源，具有较高的性价比和可靠性，是一种用途广泛的实用电器。

图2-1 串联型线性可调直流稳压电源2．2 电路原理与元器件作用1．主要性能指标（1）输入电压：AC220V输出电压（直流稳压）：分三档（3V、5V、6V），各档误差为±10%。

（2）输出电流（直流）：额定150mA，最大300mA。

（3）过载、短路保护：故障消除后自动恢复。

2．电路原理由图2-1可见，此直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路、调整电路、稳压电路和限流保护电路等组成，其电路原理框图如图2-2所示。

图2-2 串联型线性可调直流稳压电源原理框图（1）电源变压器电网提供的交流电相电压为220V，而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。

因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器进行电压变化，使变压器次级电压的有效值与所需要的直流电压接近，以便整流、滤波和稳压等后续电压处理。

（2）整流滤波电路在图2-1中，由V1~V4整流二极管组成桥式整流电路，整流输出经电容器C1滤波后，得到比较平滑的直流电压。

（3）取样电路由R4（或R5或R6）、R7组成的分压电路构成，它将输出电压U o分出一部分作为取样电压U F，送到比较放大环节。

（4）基准电压由发光二极管LED2和电阻R3构成的稳压电路组成。

LED2兼做电源指示及稳压管的作用，当流经该发光二极管的电流变化不大时其正向压降较为稳定（约为1.9V 左右，但也会因发光管的规格不同而有所不同，对同一种LED 则变化不大），因此可作为低电压稳压管来使用。

它为电路提供一个稳定的基准电压U Z ，作为调整、比较的标准。

（5）比较放大 由V 7和R 1构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压U F 与基准电压U Z 之差放大后去控制调整管V 5、V ·6。

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。

线性直流稳压电源的设计——————毕业设计关键词：变压；整流；滤波；稳压一、引言电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。

变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电；整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；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。

二、线性直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图图1直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图三、设计方案及各部分电路及元器件的选择（一）变压器的选择通常根据变压器二次输出的功率选择变压器。

变压器二次有效值2U 应根据1U 来确定。

2U 与1U 的关系为MIN U ≤1.22U ≤MAX U在此范围内，2U 越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大，一般取二次电压有效值2U 为2U ≥MIN U /1.2这样可求得变压器的匝数比为N=1N /1N =220/2U加滤波电容器后，变压器二次电流已不再是正弦波，而且对电容充电时的瞬时电流较大，因此二次电流有效值一般按下式计算：2I =(1.1～3) 0I（二）整流电路的设计整流电路是利用是二极管的单向导电性，将交流电压变成单向的脉动直流电压，有半波整流和桥式整流，目前广泛采用整流桥构成桥式整流电路。

1、半波整流电路单相半波整流电路如图2所示，图中T 为电源变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时直流电源与市电电源有良好的隔离。

V 为整流二极管，设为理想二极管，L R 为要求直流供电的负载等效电阻。

图2单相半波整流电路设变压器二次电压为2U = 22U sin ωt 。

当2U 为正半周时，由图2可知，二极管V 因正偏而导通，流过二极管的电流D i 同时流过负载电阻L R ，即0i =D i ，负载电阻上的电压0U =2U 。

线性稳压电源设计稳压电源设计方法在电子电路中，通常需要直流电源供电。

直流稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop- p 等性能指标要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理地选择这些器件。

1设计步骤：稳压电源设计分三个步骤：一是根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确定集成稳压器的型号及电路结构形式。

二是根据稳压器的输入电压UI，确定电源变压器二次绕组电压的有效值U2；根据稳压电源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器二次绕组的电流I2 和电源变压器二次绕组的功率P2；根据P2，查出变压器的效率η（见表1），从而确定电源变压器原边的功率P1。

然后根据所确定的参数，选择电源变压器。

三是确定整流二极管的正向平均电流IF、整流二极管承受的最大反向工作电压URM和滤波电容的电容量和耐压值。

根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。

2 线性稳压电路的组成各个部分功能稳压电源原理图：1.1电源变压器电源变压器的作用是将220 V交流电网电压u1 变换为整流电路所需要的交流电压u2。

电源变压器的效率为：η=P2 /P1，其中：P2 是变压器副边的功率，P1 是变压器原边的功率。

表１小型变压器的效率副边功率P2 <10VA 10～30VA 30～80VA 80～200VA效率0.6 0.7 0.8 0.85算出了副边功率P2 后，可根据表1 算出原边功率P2。

由P1、P2 及u2值即可选择电源变压器。

1.2整流电路整流电路的作用是将交流电压u2 变换成单向脉动的直流电压u3，在直流稳压电源中常采用桥式整流电路。

滤波电路经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。

为了减少其交流成分，通常在整流电路后接有滤波电路。

滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变成平滑的直流电。

在小功率电路中常采用电容滤波电路，将滤波电容C 直接并联在负载RL 两端，就可组成电容滤波电路。

电源设计基础一、线性串联稳压电源1.框图典型线性串联稳压电路如图1所示，由电源变压器(工频变压器)、桥式整流、电容滤波、线性稳压等部分组成。

图1 典型线性串联稳压电路(三端稳压模块)框图2.工作原理及各部分波形最大输出电流为1A，输出电压为5.0V的线性串联稳压电源实际如图所示，由工频电源变压器、桥式整流电流、电容滤波、线性稳压（本例由LM317三端稳压模块承担稳压功能）等部分组成。

根据LM317稳压模块特性，输出电压O U =212)1(R I V R R ADJ REF ++（其中内部参考电压REF V =1.25V ；调整端输出电流ADJ I 约为50uA ）各点电压、关键支路电流波形如图所示。

工频变压器将220V 正弦交流电压变为所需的低压正弦交流电压2U ，经桥式整流电流整流、电容滤波后获得脉动的直流电压，作为稳压器的输入电压in u ，再经稳压器稳压后获得稳定的直流电压O U 。

由图可见，由于滤波电容C1容量大，整流二极管导通角θ远小于π，变压器初级电流也不再与电压同步。

C1越大，通角θ越小，峰值电流就越大；另一方面，开机瞬间整流二极管冲击电流也越大。

3. 参数选择(1)选择稳压模块类型与封装方式根据输出电流大小、效率、功耗、应用场合等指标选择稳压模块型号及封装方式。

稳压模块最小压差越小，输出电压最小值就可以小，模块本身功耗就越低，效率也就高、体积也就越小(散热片体积可以小一些，或利用PCB 敷锡区散热，甚至不加散热片)；当负载容易出现过流、短路现象时，如实验用稳压电源时，要求稳压模块本身具有较为完善的过流、过热保护功能（否则需要就增设额外的过流保护电路）；对于同一型号的稳压模块，不同封装方式的热阻不同，最大输出电流也不同。

一般说来，TO-3封装热阻最小、耗散功率最大，TO-220封装次之，帖片封装方式热阻较大，耗散功率也较小。

常用的线性串联稳压模块主要有78XX 系列(正输出三端固定稳压模块)、79XX(负输出三端固定稳压模块)、317(正输出三端可调稳压模块)、SPX1117系列(正输出三端固定稳压模(2) 根据输出电流大小选择滤波电容C1的参数。