5V,12V直流稳压电源的设计

图1-1晶体管稳压电路（2）框图
图1-2框图
1.2工作原理
图1-3稳压过程
（1）电路各部分作用
通过变压器的降压作用的到一个交流的低电压，然后通过桥式整流电路将交流的信号转换为单向脉动电压，在通过滤波电路来的到稳定的直流，其中通过晶体管来进行稳压。

最后有一个过载保护电路。

最后有一个分压电路输出电压。

（2）稳压原理
我们结合图1-1来分析，当由于外界原因导致电压升高时，输出电压升高，此时由于电阻R7的分压作用，导致V B3升高，继而使得V C3减小，又因为V C3的等于V B2，使得V CE1增大，由于电路整体是一个串联型电路，所以使得Vo减小。

同理，当输出电压减小时，导致V B3减小，进而使得V C3增大，接着使得V CE1减小，继而使得V O增大。

从而达到了稳压效果。

1.3主要技术指标
（1）输入电压：AC: ～220V
（2）输出直流稳压：DC：3V、4.5V、6V三档。

（3）输出直流电流：额定值150mA，最大值 300mA。

（4）具有过载，短路保护，故障消除后自动恢复。

2. 直流稳压电源
2.1直流稳压电源的组成
图2-1直流稳压电源组成
2.1.1整流电路组成及原理
整流电路的任务：交流电压转变为单向脉动的电压（图2-2）。

技术指标：衡量整流工作性能的参数
输出电压平均值V O（AV）：反映整流电路将交流电压转换为直流电压的能力。

脉动系数S：反映整流输出电压中交流成分的大小，用来衡量整流电路输出平滑程度。

S= V Or / V O（AV)
图2-2整流波形
常用单相整流电路分类：
1、半波整流（图2-3）
作品编号：DG13485201600078972981
创作者：玫霸*
图2-3半波整流
（1）工作原理：u2 >0 时:二极管导通，忽略二极管正向压降，u o=u2 u2<0时:二极管截止, u o=0
注：分析时，把二极管当作理想元件，即正向导通电阻为零，反向电阻穷无穷大。

（2）输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )（图2-4）
图2-4波形图
（3）二极管上的平均电流及承受的最高反向电压(图2-5）
图2-5承受最高电压
二极管上的平均电流：I D= I O
承受的最高反向电压:Umax=2U2
2.全波整流（图2-6）
图2-6全波整流
（1）工作原理
变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压U2
当U2正半周时：D1导通，D2截止。

当U2负半周时：D2导通，D1截止。

（2）输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )
（3）二极管上的平均电流及承受的最高反向电压（图2-7）
图2-7反向电压二极管上的平均电流
二极管承受的最高反向电压：
3、桥式整流(图2-8）
图2-8桥式整流
（1)工作原理
u 负半周，Va<Vb ：二极管 2、4 导通；1、3 截止。

（2）工作波形(图2-9）
图2-9工作波形（3）指标计算（图2-10）
2-10指标计算
2.1.2滤波电路组成原理
（1）几中滤波电路（图2-11）
图2-11几种滤波电路
（a）电容滤波电路
（b）电感电容滤波电路（倒L型）
（c）型滤波电路
（2）滤波原理
利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性（电抗元件的储能作用）, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图2-12所示。

图2-12桥式整流电容滤波电路
A.R L未接入（图2-13）
图2-13输出波形
B. R L接入时（图2-14）
图2-14输出波形
整流输出电压<电容电压时：二极管截止，电容经负载放电。

整流输出电压>电容电压时：二极管D1、D3导通，电容被充电。

(3)电容滤波的特点
A.输出电压 Uo与放电时间常数 R L C 有关。

R L C 愈大电容器放电愈慢纹波减小V o愈大
B. 流过二极管瞬时电流很大。

RLC 越大Uo越高负载电流的平均值越大，整流管导电时间越短 i D的峰值电流越大，故一般选管时，取
2.1.3稳压电路组成及原理
（1）稳压电源质量指标
（2）固定输出稳压电源
A.三端集成稳压器（如图2-15）
随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。

最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为集成三端稳压器。

常用的W7800 (W7900)系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。

电路内部附有短路和过热保护环节。

图2-15三端集成器
B.输出电流超过 1. 5 A（加散热器）
a.不需要外接元件
b.内部有过热保护
c.内部有过流保护
d.调整管设有安全工作区保护
e.输出电压容差为4%性能特点（7800系列，7900系列）
输出电压额定值有：±（5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V）等。

C.三端集成固定稳压电源的分类
D.三端可调输出集成稳压器分类
LM317稳压器示意图
2.1.4综述
一个完整的小功率直流稳压电路由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路。

变压器：用来将交流电网电压转换为所需要的电压值。

整流电路：将交流电压变成脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压含有较大的纹波。

作品编号：DG13485201600078972981
创作者：玫霸*
a.元器件管脚要正确连接，如7812,7912的管脚使用区别。

b.原件标识直观明了
c.原理图层次清晰
图2-16直流稳压电源原理图
(2)建立元器件封装库
根据所选原件型号，仔细查阅数据手册。

根据手册中器件尺寸图，使用正确的器件封装。

注意：
遇到库中不存在的器件封装，如散热片，手动绘制封装时，需要仔细测量其尺寸。

(3)PCB的绘制（图2-17）
要求：布局合理，布线清晰。

注意：
a.散热片与电解电容距离要适中，防止电容受热老化
b.使用覆铜作为地平面（地线）。

图2-17线路板设计图
图2-18视网膜图
2.4电路的安装与调试
（1）元器件检查与整形
a.检查PCB是否有断线、短路、破损等情况；检查元件型号、数量是否与清单一致；
b.对主要元器件（如电源线、变压器、整流二极管等）进行参数测定。

c.使用工具对相关元件按照相关技术规范进行整形。

（严禁粗暴整形）
（2）焊接
焊接要按照从低到高的顺序，依次进行。

焊点要有光滑整齐的外观，
22 M3X6圆头螺丝 6
23 M3螺帽（螺母） 6 附录3、制作实物图片
直流稳压电源
晶体管稳压电源(可充电）
附录4、测量参数图
图输出电压波形
纹波电压波形
纹波电压FFT分析。