现代电源技术第2章 线性直流稳压电源

线性稳压电源稳压电源通常分为线性稳压电源和开关稳压电源，还有一种使用稳压管的小电源。

直流稳压电源是电子设备的能源电路,关系到电路设计的稳定性和可靠性,是电路设计的一个非常关键的环节.此稳压电源是由变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路四个部分组成.整流电路由整流桥实现.滤波电路由极性电容实现滤波.波动,负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压u3会随着变化.因此,为了维持输出电压u3稳定不变,还需加一级稳压电路.稳压电路采用集成稳压器LM317,LM7805,LM7812,LM7912和一些外围元件所组成，。

线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。

线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的)；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。

LDO（低压降）:低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。

传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。

但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。

针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片,这种稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV 左右。

线性稳压电源1．线性稳压电源的工作原理及其特点一、电子技术课程中所介绍的直流稳压电源一般是线性稳压电源, 它的特点是起电压调整功能的器件始终工作在线性放大区，其原理框图如图7-1所示, 由50Hz工频变压器、整流器、滤波器和串联调整稳压器组成。

一般来说，线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。

另外还可能包括一些例如保护电路，启动电路等部分。

下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图，取样电阻通过取样输出电压，并与参考电压比较，比较结果由误差放大电路放大后，控制调整管的导通程度，使输出电压保持稳定。

线性直流稳压电源电路详解线性直流稳压电源是先把交流电网中的交流电变为单向脉动的直流电，再通过滤波和稳压电路，最终输出稳定的直流电压的器件。

7.1 直流稳压电源的组成电子设备通常需要电压稳定的直流电源对负载供电。

当然可以采用干电池、蓄电池供电，比如：我们常用的收音机、MP3等，也可以采用其它直流电源供电(如太阳能电池)，但它们一般容量小，相对不是很经济，因此，在有交流电网的情况下，一般采用交流电网将交流电转换成稳定的直流电。

直流稳压电源的组成如图7.1所示，一般包括以下几个部分：(1) 电源变压器将交流电网所提供的单相220V或三相380V的交流电压变换成整流电路所需的交流电压。

(2) 整流电路将电网提供的正负变换的交流电压变为单向脉动的直流电压。

但这种单向脉动的直流电压除含有直流成分外，还包含有很多幅度较大的谐波分量，因此脉动很大，距离理想的直流电压还差很远。

(3) 滤波电路将脉动的直流电压变换成平滑的直流电压。

(4) 稳压电路稳压电路的作用就是使输出电压稳定。

一个好的直流稳压电源，应具备输出电压稳定、电源内阻小、输出纹波小等优点，同时，电路也应具有自我保护功能。

7.2 整流电路利用二极管的单向导电性，可以将交流电变为单向脉动的直流电，这一过程称为整流。

二极管整流电路一般可分为半波整流、全波整流和桥式整流电路。

7.2.1 半波整流电路半波整流电路如图7.2所示。

图中T为电源变压器，将电网电压变换为合适的数值，D为整流二极管，RL为负载；u1、u2分别为变压器一、二次电压，是正弦波，uo是负载电压，uD是二极管上的电压。

7.2.2 全波整流电路全波整流电路如图7.4所示。

它是利用两个二极管交替工作，从而克服半波整流电路纹波电压大的缺点。

变压器的两个二次电压大小相等，同名端如图所示。

电路中D1、D2分别在正半周和负半周内轮流导通,并且保证了流过RL的电流方向一致。

在u1正半周,即极性为上正下负时,D1导通，D2截止，负载电流io的流通路径为：a→D1→RL→0，输出电压u0 = u2。

电工与电子技术-直流稳压电源电子教案第一章：直流稳压电源概述1.1 直流稳压电源的定义与作用1.2 直流稳压电源的分类及特点1.3 直流稳压电源的应用领域第二章：直流稳压电源的组成及工作原理2.1 直流稳压电源的组成2.2 整流电路的工作原理2.3 滤波电路的工作原理2.4 稳压电路的工作原理第三章：直流稳压电源的设计与计算3.1 设计直流稳压电源时需要考虑的因素3.2 整流电路的设计与计算3.3 滤波电路的设计与计算3.4 稳压电路的设计与计算第四章：常用直流稳压电源电路及其应用4.1 线性稳压电源电路及其应用4.2 开关稳压电源电路及其应用4.3 模块化直流稳压电源电路及其应用第五章：直流稳压电源的测试与维护5.1 直流稳压电源的测试方法5.2 直流稳压电源的测试仪器的选用5.3 直流稳压电源的维护与故障排除第六章：直流稳压电源的实用案例分析6.1 通信设备中的直流稳压电源应用案例6.2 计算机系统中的直流稳压电源应用案例6.3 工业控制电路中的直流稳压电源应用案例第七章：开关稳压电源的效率提升与损耗分析7.1 开关稳压电源的效率提升方法7.2 开关稳压电源的常见损耗分析7.3 开关稳压电源的效率优化设计第八章：直流稳压电源的环保与安全8.1 直流稳压电源的环保要求8.2 直流稳压电源的安全措施8.3 直流稳压电源的环保与安全在实际应用中的重要性第九章：直流稳压电源在新能源领域的应用9.1 太阳能光伏系统中的直流稳压电源应用9.2 电动汽车充电器中的直流稳压电源应用9.3 直流稳压电源在新能源领域的发展趋势第十章：直流稳压电源技术的未来展望10.1 直流稳压电源技术的发展趋势10.2 直流稳压电源技术在物联网中的应用10.3 未来直流稳压电源技术的创新方向重点和难点解析一、直流稳压电源的定义与作用：重点关注点：理解直流稳压电源的基本概念和其在电路中的关键作用。

难点解析：直流稳压电源的分类和特点，以及如何根据应用需求选择合适的直流稳压电源。

线性直流稳压电源详解-设计应用线性直流电源线性模式，是指调整管工作在线性状态下（就是工作在放大区啊）的直流稳压电源。

就比如三极管，有放大、饱和、截止三种工作状态一样，调整管工作在线性状态下，可这么来理解：RW是连续可变的，亦即是线性的。

而在开关电源中则不一样，开关管是工作只有开、关两种状态：开——电阻接近很小；关——电阻很大接近于无穷大。

工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。

所以直流稳压电源，会分为线性模式直流电源和开关模式直流电源。

线性直流电源（Linearpowersupply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。

要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。

稳压过程稳压过程，是稳压电源的一个，所以对这里大致说明一下。

细细的讲的话会很复杂，不过只要我们知道一个规律，分析起来就很方便了。

稳压过程如输出电压↑→误差放大管基极电压↑→误差放大管基极电流↑→误差放大管集电极电流↑→调整管基极电流↓（减小的那部分基极电流哪去了？被误差放大管集电极分流了，调整管等效电阻↑→输出电压↓，完成了调整的目的。

反之也一样，↑变↓，掌握了这个规律，对于理解这个概念会很有帮助。

由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。

这是线性稳压电源的一个主要的缺点。

但线性稳压电源的优点也是开关电源不可比的：调整速度快、纹波小、干扰小，正是这些优点，使得线性稳压电路在数字电路、CPU供电（家电中的）、信号处理等对电源质量要求较高的电路中得到了广泛应用。

基本工作原理线性直流电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后，通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源，再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节，使之输出高精度的直流电压源，线性直流电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。

1设计任务描述1.1设计题目：线性直流稳压电源1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）掌握线性直流构成原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。

1.2.2 基本要求（1）220V交流输入电压，12V直流输出电压；（2）使用集成三端稳压器进行稳压输出，输出纹波系数<1%；（3）输出功率>5%。

1.2.3 发挥部分（1）输出电压线性可调；（2）估算出线性电源高效率（>50%）的使用范围。

2 绪论根据小功率稳压电源的构成，它是由电源变压器、整流、滤波和稳压器等四部分组成的，其结构图和稳压过程如下所示：直流稳压电源的作用是将交流电网的电压转化为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。

各部分的工作过程是：（1) 电源变压器将交流电网提供的电压V1=220V变为所需要的V2=12V的交流电压；（2）通过整流电路将交流为12V的电压转变为脉动的直流电压V R，其峰值仍然为12V；（3）由于脉动的直流电压V R中还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，所以此过程是用滤波电路将纹波滤除，从而得到平滑的直流电压V F；（4）因为得到的直流电压V F还会随着电网电压的波动、负载和温度的变化而变化，因而在进行了整流、滤波之后，还需要进行稳压处理。

此过程中稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度发生变化时，进一步滤波，维持输出直流电压为12V的稳定性和带载能力。

通过上述四个大过程，就大体上完成了直流稳压电源的工作。

然后，根据每一个部分的工作原理，可以进一步对电路的元器件进行选择和对电路进行连接。

整流电路的作用是将交流电变换成直流电完成这一任务主要是靠二极管的单向导电性的作用，因此二极管是构成整流电路的关键原件，在选择二极管的时候要了解其工作的电压，以方便对它合理的选择。

在一般的小功率整流电路中，常见的几种整流电路有单向、半波、全波桥式和倍压整流电路。

在分析整流电路时，一般二极管都是用其理想模型来进行处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。