第12章直流稳压电源

直流稳压电源是一种将交流电源转换为直流电源的装置，其组成和工作原理如下：
组成：
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。

电源变压器：将电网的交流电压转换成所需等级的交流电压，以满足整流电路和输出直流电压的要求。

整流电路：利用整流元件（如硅整流二极管）的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。

滤波电路：利用电容元件的储能作用，将脉动的直流电平滑化，得到比较平滑的直流电压。

稳压电路：利用稳压元件（如硅稳压管）的电压调整作用，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来稳定输出直流电压。

工作原理：
第一步，变压器：是直流稳压电源中最重要的组成部分之一。

其主要作用是将电网提供的交流电压转换为适合整流电路使用的交流电压。

通过调整变压器的变比，可以得到满足要求的交流电压。

第二步，整流滤波：利用整流二极管的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。

同时，通过滤波电容将脉动的直流电中的交流成分滤除，得到比较平滑的直流电压。

第三步，稳压：利用稳压管两端的电压稍有变化就会引起其电流有较大变化的特性，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出直流电压的目的。

<电子技术课程设计>直流稳压电源课程设计任务书一：设计任务及要求：1. 设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：（1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6V。

（2）输出纹波电压小于5mv，稳压系数<=0.01；（3）具有短路保护功能。

(4) 最大输出电流为:Imax＝1.0A;2.通过集成直流稳压电源的设计，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）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。

3．设计要求（1）电源变压器、整流二极管、滤波电容等元件只做选择性设计；（2）合理选择集成稳压器；（3）完成全电路理论设计、绘制电路图；（4）撰写设计报告。

全文格式可参照下附一目录格式要求。

（5）希望：设计有新意，切忌完全照搬、抄袭、上下文不统一、文不对题等。

（6）文章请在某些方面12月13日前完成初稿，14日进行初审答辩。

附一：部分目錄一.设计任务及要求：二.基本原理与分析三.三端集成稳压器四.稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求五.集成电路选用时应注意的问题六.参数性能指标及测试方法七.心得体会八.参考文献二、原理与分析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所组成，基本框图如下。

各部分的作用：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。

（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

）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。

常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。

摘要开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。

传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。

相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。

直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。

一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。

信号源产生控制信号，该信号有它激或自激电路产生。

比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值，、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的目的。

DC/DC变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分。

除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。

开关电源典型结构有串联开关电源结构、并联开关电源结构、正激开关电源结构、反激开关电源结构、半桥开关电源结构、全桥开关电源结构等。

这里重点介绍一下反激开关电源结构。

所谓单端是指只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。

反激式则指当功率MOSFET 导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。

这也是反激式电路的基本工作原理。

而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。

稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。

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直流稳压电源工作原理
直流稳压电源是一种将交流电转换为直流电，并通过控制电路保持输出电压恒定的电子设备。

它主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制电路等部分组成。

首先，交流电经过步进变压器降压为适当电压，然后经过整流电路将交流电转换为直流电。

整流电路可以采用单相或者三相整流桥等结构，将交流电的负半周期或者全波周期转换为正半周期的脉冲波形。

接下来，滤波电路对脉冲波形进行滤波处理，去除掉波形中的纹波成分，使电压平滑、稳定。

滤波电路通常由电容器和电感器组成，起到平滑输出电压的作用。

稳压电路是保持输出电压恒定的关键部分，其原理是通过对输出电压进行反馈监测，并通过控制电路调整输入电压或者输出电流来实现稳压。

通常使用运算放大器或者比较器来实现反馈控制，根据输出电压与设定值之间的差异来控制稳压电路。

控制电路根据需求对稳压电源进行额外的保护设计，如过载保护、短路保护、过压保护和过温保护等。

这些保护装置可以确保电源在异常情况下自动停止运行，以避免电源或负载损坏。

最终，经过以上各个部分的处理，直流稳压电源可以实现输出电压恒定、纹波较小、负载波动较小的稳定直流电源供应。

它广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域，为各种电子设备提供可靠的电源供应。

140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。

前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。

直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。

对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。

本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。

7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。

7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。

由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。

另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。

图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。

整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。

整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。

这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。

需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。

直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。

_新疆大学课程设计报告所属院系：电气工程学院专业：自动化课程名称：电子技术基础A设计题目：直流稳压电源的设计班级：自动化091学生姓名：xx x学生学号：2009xxxxxxx指导老师: xxxx完成日期：2011.7.7直流稳压电源的设计直流稳压电源的设计要求是比较基本的设计，设计要求电源输出三档可调直流电压。

设计中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。

通过四部分的组合将220V交流电压转变为设计要求直流电压。

并且用仿真软件进行仿真分析。

一、设计方案1．拟定系统方案框图直流稳压电源由四部分组成。

四部分分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路。

系统方框图如下图1。

图1 稳压电源的系统组成框图图2 直流稳压电源的方框图采用LM7812和LM7912固定式三端稳压器共同组成稳压电路。

固定式三端稳压器LM7812和LM7912组装电路可对称输出±12v,其电路图如图所示。

该电路的特点是它们共用一组整流、滤波电路，且有共同的公共端，可以同时输出正、负电压，使用十分方便。

图3直流稳压电源电路二、单元电路的设计和计算1.单元电路的设计1.1．电源变压器图4 电源变压器电源变压器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。

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。

根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA～0.5kVA为中功率，0.5kVA～25VA为小功率，25VA以下为微功率。

如图4电源变压器将220V，50HZ交流电压降压后输出到副边，变成整流电路要求的交流电压值，然后通过整流电路将交流电压变成动脉的直流电压。

得到的电源变压器的工作波形如图5。

图5 电源变压器输出波形1.2 整流电路的设计整流电路的任务是将交流电变换成直流电。