直流稳压电源设计方案

【摘 要】

直流稳压电源，又称直流稳压器，它的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路，以及稳压电路等电路组成。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。本设计主要采用三端集成稳压块LM317来构成直流稳压电源电路，通过变压，整流，滤波，稳压等过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在2-28V可调。

【关 键 词】直流，稳压，变压，可调

一、集成可调直流稳压电源设计的目的

学习可调直流稳压电源基本理论在实践中综合运用的初步经验；掌握该电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力；掌握可调直流稳压电源的性能指标测试方法，培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

二、集成可调直流稳压电源的总体设计思路

2.1 可调直流稳压电源设计思路

(1)变压。市电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将市电压降低到所需要的交流电压。

(2)整流。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

(3)滤波。经整流后的脉动较大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

(4)稳压。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的可调且稳定的直流电压输出，供给负载RL。

(5)工作流程图(如图1所示)。 1

图1 稳压电源工作流程图

2.2 可调直流稳压电源的工作原理方框图

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、消振、稳压、保护、可调七个环节来完成的（如图2所示）。

图2 可调直流稳压电源方框图

4.4设计项目

4.4.1集成直流稳压电源的设计

一、实验目的

通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：

（1） 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） 掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

二、设计任务

1.集成稳压电源的主要技术指标

（1）同时输出1.5V电压、输出电流为2A。

（2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于3510；输出内阻小于0.1Ω。

（3）加输出保护电路，最大输出电流不超过2A。

2．设计要求

（1）电源变压器只做理论设计。

（2）合理选择集成稳压器及扩流二极管。

（3）保护电路拟采用限流型。

（4）完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。

（5）撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。

三、基本原理

1.直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路组成，基本框图如图4.5所示。各部分电路的作用如下：

图4.5 直流稳压电源基本组成框图

（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1u。

变压器副边与原边的功率比为

21PP

式中，η为变压器的效率。

（2）整流滤波电路

整流电路将交流电压1u变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波，输出直流电压1U。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图4.6（a）、（b）及（c）所示。

（a）全波整流电容滤波电路 （b）桥式整流电容滤波电路 （c）二倍压整流滤波电路

图4.6 几种常见整流滤波电路

各滤波电容C满足：

13~52LTRC

式中T为输入交流信号周期；1LR为整流滤波电路的等效负载电阻。

（3）三端集成稳压器

常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器（均属电压串联型），下面分别介绍其典型应用。

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直流稳压电源设计

作者：刘肖楠

来源：《科技创新与应用》2015年第11期

摘 要：由LM78系列和LM79系列三端稳压芯片构成的直流稳压电源可以为电路提供稳定的电压，从而不仅节省电路制作成本，而且减少对电路的损坏。

关键词：LM7815；LM7915；整流桥；变压器

前言

许多电路需要稳定的低压电源供电，我们可以用直流稳压电源为电路提供稳定的电压，但是由于实验室用的直流稳压电源仪器体积庞大，不易移动，而且功耗较高，不适合对大量电路进行供电，因此可以用LM78系列和LM79系列稳压芯片为电路提供稳定电压，这样不仅可以节省成本，还可以减小功耗。

1 LM78系列以及LM79系列恒压源电路设计以及原理

在仿真电路图1中，变压器U1的作用是将220V，50HZ的交流电转化为电压有效值为18V的交流电。整流桥的作用为将极性变化的交流电转化成极性不变的电流。对于LM78系列，LINE VOLTAGE接输入电压正，COMMON接地，VREG接输出，供电电压要高于输出电压至少3V。对于LM79系列，LINE VOLTAGE接输入电压负，COMMON接地，VREG接输出，供电电压要高于输出电压至少3V，否则输出电压不稳定。其中，输入端加电解电容C2，C13可以抑制工频干扰，所谓工频干扰，就是市电电压的频率为50Hz，它会以电磁波的辐射形式，对电气设备和电子设备造成干扰，导致设备运行异常，因此要加电解电容，将干扰过滤掉。瓷片电容C1，C14可以抑制高频干扰，所谓高频干扰，就是当高、中压变电站内开关分、合操作时都会产生高频阻尼振荡波，变压器在将220V，50HZ的高压电转换为交流低压电时，有可能会产生高频阻尼振荡波，从而影响电路的工作，因此要加瓷片电容，另外输出端加电容C3，C4，C15，C16可以抑制电压输出毛刺的干扰，所谓毛刺干扰，就是输出本应为恒定的电压值，但是可能会在某个时段出现跳变，这样会对使用该供电电路的电路造成影响，因此要加瓷片电容和电解电容。文章以LM7815和LM7915为例，仿真电路图如图1所示。

直流稳压电源设计方案

问题背景

直流稳压电源是电子设备运行中常用的一类电源，能够提供稳定且可调的直流电压给电子设备供电。其在现代电子技术中应用广泛，包括通信设备、计算机、工业自动化、医疗设备等领域。本文将探讨直流稳压电源的设计方案，并介绍其工作原理以及影响设计的关键因素。

直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源的工作原理基于电子元件如稳压二极管、稳压管、电感、电容等的组合使用。其基本原理可以通过下面的步骤进行说明：

1. 根据输入电源提供的交流电压，通过整流电路将其转换为直流电压。

2. 通过滤波电路去除直流电压中的脉动成分，使得输出直流电压更加稳定。

3. 利用稳压元件（如稳压管、稳压二极管）对输出直流电压进行进一步的稳压控制。

4. 通过负载电路提供被供电设备所需的电流。

设计方案

设计需求

在设计直流稳压电源时，需要考虑以下几个方面的需求：

1. 输出电压范围：根据具体需求，确定直流稳压电源的输出电压范围，以满足被供电设备的需求。

2. 输出电流能力：根据被供电设备的功率需求，确定直流稳压电源的输出电流能力。

3. 稳压性能：确保直流稳压电源具有良好的稳压性能，输出电压在负载变化时能够保持稳定。

4. 效率和能耗：提高直流稳压电源的效率，减少能源消耗。 设计步骤

步骤一：选择稳压电源拓扑结构

稳压电源的拓扑结构包括线性稳压电源和开关稳压电源两种常见结构，根据要求选择适合的拓扑结构。

步骤二：电源变换

根据输入电源的类型选择相应的变换电路，如交流转直流电路或直流转直流电路。其中，交流转直流电路可以使用整流电路和滤波电路来实现。

步骤三：稳压控制

根据设计需求和稳压电源拓扑结构，选择合适的稳压元件进行稳压控制。常用的稳压元件有稳压管、稳压二极管等。

步骤四：保护电路设计

在直流稳压电源中，通常需要设计相应的保护电路，包括过载保护、过温保护等，以确保电源和被供电设备的安全运行。

步骤五：滤波和降噪