直流穩壓電源電路設計

『壹』 直流穩壓電源的設計

基於三態穩壓器7805的220到5v的穩壓電源
如圖所示電路為輸出電壓+5V、輸出電流1.5A的穩壓電源。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1～D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一隻固定式三端穩壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。
220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個並不十分穩定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發生變化)。此直流電壓經過LM7805的穩壓和C3的濾波便在穩壓電源的輸出端產生了精度高、穩定度好的直流輸出電壓。本穩壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。三端穩壓器是一種標准化、系列化的通用線性穩壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩壓器件。

如圖所示電路為輸出電壓+5V、輸出電流1.5A的穩壓電源。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1～D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一隻固定式三端穩壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。

220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個並不十分穩定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發生變化)。此直流電壓經過LM7805的穩壓和C3的濾波便在穩壓電源的輸出端產生了精度高、穩定度好的直流輸出電壓。本穩壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。三端穩壓器是一種標准化、系列化的通用線性穩壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩壓器件。

『貳』 直流穩壓電源電路設計原理

直流穩壓電源電路設計原理:1，變壓器將220v交流電轉換為穩壓電源需要電壓的低壓交流電。2，整流橋將低壓交流電，變換為脈動的直流電。3，濾波電容將脈動直流電濾波，得到穩定的直流電。4，穩壓電路分為基準源，電壓采樣，調整管，以及電子濾波。最後，得到穩定的直流電源。

『叄』 直流穩壓電源的直流穩壓電源的設計

三相整流變壓器的設計包括：一、二次繞組的聯結方式，二次側電壓的計算，一、二次側電流的計算，容量的計算與確定，結構形式的選擇等環節。其中一、二次繞組的聯結方式及二次側電壓的確定是我們重點分析的內容。本文以某一步進電機驅動器的3個直流電源設計為例進行詳細介紹，原理圖如圖1。

圖1步進電機驅動器直流電源設計的原理圖
1、二次側電壓的確定
二次電壓不僅與負載電壓(即要設計的直流穩壓電源電壓)和整流電路有關，而且與穩壓器件有關。對於要求高的選橋式整流電路，用電容濾波穩壓和穩壓器穩壓，對於要求低的則可以不穩壓或用電容穩壓。如在圖1中，+7V低壓驅動，主要是用來鎖相，其電流小、電壓低，電壓波動對驅動電源的工作狀態影響不大，不用穩壓;+110V用以高壓驅動，斷續式供電且頻率很高，大的電流和電流變化率會產生很高過電壓，因此要用電解電容穩壓，電阻限流;+12V用於計算機和集成電路的電源，電流小、電壓低，但要求電壓穩定、紋波系數小，因此用電容和三端穩壓器兩級穩壓。對於不同的穩壓手段，二次電壓有著不同的確定方法，理論上這3個電壓的計算式相同，即U2=Ud/2.34或UL=Ud/1.35，計算的3個二次電壓分別為：5.2V、81.5V和8.9V，但這樣計算的結果在實際中不和適，因此，有些量必須用工程估算式來確定，如三相不可逆整流系統一般用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算，如果直流側用電解電容濾波時、輸出平均值會升高，一般用公式UL=Ud/2½估算;如果直流側用電容和三端穩壓器穩壓，為了擴大穩壓范圍，Ud一般應升高3～6V，再用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算。這樣確定的3個二次電壓分別為：UL7=0.9×7=6.3V，UL110=110/2½=78V,UL12=16×0.9=14.4V。
2、一、二次例電流計算及容量確定
二次電流要根據負載電流的大小和整流電路來定，在圖1中採用三相橋式整流電路，用式I2=(2/3)½Id求出3個二次電流有效值分別為：3.26A、6.5A、1.63A，就得到3個二次電壓和電流。根據變壓器一、二次功率近似相等原則，可求得一次電流I1=1.45A，變壓器的容量為S=953VA，按1.5kVA選變壓器型號。
3、一、二次例繞組聯結方式的確定
三相交壓器繞組可以根據需要接成星形或Δ形。三相整流電路一般用於大功率(即負載功率在4kW以上)整流，變壓器通常接成Y/Δ、Δ/Y 2種。Δ/Y接法可使電源線電流有2個階梯，更接近正弦波，諧波影響小，可控整流電路用得比較多;Y/Δ接法可以提供單相交流電源，減小二次繞組電流，一般用於大功率二極體整流電路;對於小功率三相變壓器有時也接成Y/Y型，雖然這種接法會給電網引入諧波.但畢竟其功率小，影響也較小。總之，選的時候既要考慮對電網的影響，又要盡量減小繞組電流，降低繞組絕緣等級。在圖1中，7V和12V電流比較小，電壓低，選星形接法;110V電流大，電壓不是太高，選Δ形接法，可大大降低繞組中電流，減小繞組線徑，延長使用壽命;一次繞組的線電壓雖然高(380V)，但變壓器容量只有2kW，一次電流為1.45A，所以選星形接法，可降低繞組的電壓和繞組的絕緣等。 1、濾波電路及器件選擇
整流濾波電路通常有電容、電感和RC等濾波電路。電感濾波是利用電感對脈動電流產生反電動勢，阻礙電流變化來實現的，電感越大，濾波效果越好。它一般用於負載電流大、對濾波要求不高的場台。RC濾波電路是電阻和電容連接使用的濾波電路，由於電阻會降低一部分直流電壓，直流輸出電壓會減小，因此只適用於小電流電路。電容濾波是利用電容的充放電作用使整流輸出電壓變得平穩，而且電壓幅值升高，濾波效果好，適於各種整流電路。濾波電容的選擇主要是種類和容量、耐壓值的確定。常用的整流濾波電容有鋁電解、鉭電解、滌綸、獨石電容等。鋁電解電容漏電流大，耐壓和工作溫度(最高+70℃)較低，但容量大;鉭電解電容漏電流小，耐壓和工作溫度比鋁電解電容都高，一般用於要求較高的地方;滌綸電容絕緣電阻大，損耗小，工作溫度(最高+55℃)低，容量小，但耐壓高;獨石電容體積可以做得很小，耐壓也可以做得很高，化學性能和熱性能比較穩定，但容量小。一般當整流輸出電流大時，必須用電解電容濾波穩壓;輸出電流小時，用一般電容或電解電容濾波都可以，如果對直流輸出電壓有紋波系數要求或者為了防止高頻噪音，用電解電容和小容量無極性電容並聯使用效果較好：小容量電容可濾掉脈動直流中的高次諧波，電解電容濾掉大幅值的低頻成分，穩壓范圍寬、效果好。整流濾波電路對電容器的容量和耐壓值要求不是太高，一般根據輸出電流大小估算電容器的容量，輸出電流大，容量就大;電流小，容量就小。但是，容量太大會降低輸出電壓值，太小則會導致電壓脈動大、不穩定。容量確定可參考表1，耐壓值一般取所接電路工作電壓的1.5～2倍。

2、穩壓電路及器件選擇
穩壓電路有分立元件穩壓電路和集成穩壓電路2種，其中集成穩壓電路主要用於低電壓小電流的整流電路，具有體積小，電路簡單，穩壓精度高，使用調試方便等特點。選擇時首先要確定系列，是正電源還是負電源，是可調的還是固定的，其次是根據它的額定電壓和額定電流選擇具體型號;同時，穩壓器在接入整流電路時要適當加一些保護元件，如在I/O端接二極體可防止輸入端短路，在輸入端和地之間接一小電容，可限制輸入電壓幅值等。
直流電源的設計理論上比較簡單，但在具體的工程設計中還需要進一步分析、研究、實踐和總結。

『肆』 直流穩壓電源電路設計要求:驅動發光二極體亮

直流穩壓電源電路設計要求驅動發光二極體點亮。最簡單的是做串聯穩壓電源電路，做好以後，發光二極體串接一個限流電阻，電阻的阻值為（Uo-1.2）/0.008歐，這樣，你的發光二極體就能被點亮了

『伍』 可調直流穩壓電源的設計

用這個電路稍加改動就可以滿足你的需求：

（原設計指標：輸出電壓0～12V，按照0.1V的步進量連續可調，供電電壓雙15伏，需改動：電源直接換，步進量改成1伏即可）

圖 數控步進直流穩壓電源原理圖

本模塊介紹的數控步進直流穩壓電源是由PIC16F877單片機控制的直流輸出電源。該電源的輸出電壓能在0～12V的范圍內，按照0.1V的步進量連續可調，電路原理圖如圖所示。

圖中變壓器從電網中取出電壓信號，經過橋式整流器後得到直流電壓，該電壓接到三端可調穩壓器LM317的輸入端，作為供電電壓。MAX518的D／A輸出端A1經過運算放大器組的運算後，接到LM317的電壓調整端。圖中所示的電阻值為用模擬軟體得到的精確值，實際製作電路時，可用可調電阻得到某些特殊的阻值。

本應用實例的原理為：PlC16F877單片機送出一個8位數據Dn給數／模轉換器MAX518，由後者輸出一個對應模擬量D／A11＝5×Dn／255V（MAX518的參考電壓為5V）；該模擬量經過LM324組電路以及LM3l7穩壓電路變換後，得到對應的輸出量VOUT；當PIC16F877送出的8位數據Dn按照預定的規律變化時，輸出量VOUT也按照預定規律變化；同時為了人機交互方便，把VOUT的值顯示在LED上，並通過鍵盤選擇步進加或步進減。

『陸』 關於直流穩壓電源的設計

1.概述
1.1課題名稱：串聯型直流穩壓電源
1.2設計目的和要求：設計並製作用晶體管、集成運算放大器電阻、電阻器、電容組成的串聯型直流穩壓電源。
指標：1、輸入電壓：220V,50Hz交流電；
2、輸出電壓：9V以下直流電壓；
3、輸出電流：最大電流為1A；
4、保護電路：過流保護、短路保護。

2.系統總體方案

圖1系統總體電路圖

3.各部分功能模塊介紹（功能描述）
3.1主要原器件介紹
（1）變壓器的設計和選擇
本次課程設計的要求是輸出為3V-6V、6V-9V、9V-12V的穩壓電源，輸出電壓較低，而一般的調整管的飽和管壓降在2-3伏左右，由 ， 為飽和管壓降，而 =12V為輸出最大電壓， =3V為最小的輸入電壓，以飽和管壓降 =3V計算，為了使調整管工作在放大區，輸入電壓最小不能小於15V，為保險起見，可以選擇220V-15V的變壓器，再由P=UI可知，變壓器的功率應該為1A×15V=15w，所以變壓器的功率絕對不能低於15w，由於串聯穩壓電源工作時產生的熱量較大，效率不高，所以變壓器功率需要選擇相對大些的變壓器。結合市場上常見的變壓器的型號，可以選擇常見的變壓范圍為220V-15V，額定功率20W，額定電流2A的變壓器。
（2）整流電路的設計及整流二極體的選擇
由於輸出電流最大隻要求1A，電流比較低，所以整流電路的設計可以選擇常見的單相橋式整流電路，由4個串並聯的二極體組成，具體電路如圖3所示。

圖2單相橋式整流電路
二極體的選擇：當忽略二極體的開啟電壓與導通壓降，且當負載為純阻性負載時，我們可以得到二極體的平均電壓為 ：
= = =0.9
其中 為變壓器次級交流電壓的有效值。我們可以求得 =17v。
對於全波整流來說，如果兩個次級線圈輸出電壓有效值為 ，則處於截止狀態的二極體承受的最大反向電壓將是 ，即為42.42v
考慮電網波動（通常波動為10%，為保險起見取30%的波動）我們可以得到實際的 應該大於22.1V，最大反向電壓應該大於55.2V。在輸出電流最大為1A的情況下我們可以選擇額定電流為2A，反向耐壓為1000V的二極體IN4007.
（3）濾波電容的選擇
當濾波電容 偏小時，濾波器輸出電壓脈動系數大；而 偏大時，整流二極體導通角θ偏小，整流管峰值電流增大。不僅對整流二極體參數要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴重，功率因數低。所以電容的取值應當有一個范圍，由前面的計算我們已經得出變壓器的次級線圈電壓為15V，當輸出電流為1A時，我們可以求得電路的負載為18Ω時，我們可以根據濾波電容的計算公式：
C=(3～5)
來求濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下， T為20ms則電容的取值范圍為1667-2750uF，保險起見我們可以取標准值為2200uF額定電壓為35V的鋁點解電容。
另外，由於實際電阻或電路中可能存在寄生電感和寄生電容等因素，電路中極有可能產生高頻信號，所以需要一個小的陶瓷電容來濾去這些高頻信號。我們可以選擇一個50uF的陶瓷電容來作為高頻濾波電容。
（4）穩壓電路的設計
穩壓電路組要由四部分構成：調整管，基準穩壓電路，比較放大電路，采樣電路。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然後與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（高）；由於電路採用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。由於輸出電流較大，達到1A，為防止電流過大燒壞調整管，需要選擇功率中等或者較大的三極體，調整管的擊穿電流必須大於1A，又由於三極體CE間的承受的最大管壓降應該大於15-6=9V，考慮到30%的電網波動，我們的調整管所能承受的最大管壓降應該大於13V，最小功率應該達到 =6.5W。我們可以選擇適合這些參數最大功率為60W,最大電流超過6A，所能承受的最大管壓降為100V。基準電路由3V的穩壓管和10KΩ的保護電阻組成。由於輸出電壓要求為3V-6V、6V-9V和9V-12V，因此采樣電路的采樣電阻應該可調，則采樣電路由一個電阻和三個可調電阻組成，根據公式：

求出。其中 為輸入端的電阻， 為輸出端與共地端之間的電阻 ， 為穩壓管的穩壓值。.所以根據此公式可求的電路的輸出電壓為3V-12V。可以輸出3V-12V的電壓，運放選用工作電壓在15V左右前對電壓穩定性要求不是很高的運放，由於AD704JN的工作電壓為正負12V-正負22V，范圍較大，可以用其作為運放，因為整流後的電壓波動不是很大，所以運放的工作電源可以利用整流後的電壓來對其進行供電。為了使輸出電壓更穩定，輸出紋波更小，需奧對輸出端進行再次濾波，可在輸出端接一個5uf電容，這樣電源不容易受到負載的干擾。使得電源的性質更好，電壓更穩定，
3.2工作原理介紹
一、電路原理：該電路由電源變壓器、整流、濾波和穩壓電路四部分組成，原理圖如左。電網供給交流電壓（220v，50Hz）經電源變壓器降壓後，得到符合電路需要的交流電壓u2，然後由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈沖電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，得到比較平直的直流電壓ui。最後採用穩壓電路，以保證輸出穩定的直流電壓。
二、電路原理方框圖：

三、原理說明：
（1） 單相橋式整流電路可以將單相交流電變換為直流電；
（2） 整流後的電壓脈動較大，需要濾波後變為交流分量較小的直流電壓用來供電；
（3） 濾波後的輸出電壓容易隨電網電壓和負載的變化波動不利於設備的穩定運行；
（4） 將輸出電壓經過穩壓電路後輸出電壓不會隨電網和負載的變化而變化從而提高設備的穩定性和可靠性，保障設備的正常使用；
（5） 關於輸出電壓在不同檔位之間的變換，可以將穩壓電源的電壓設置為標准電壓再對其進行變換，電壓在檔位間的調節可以通過調節電位器來進行調節，從而實現對輸出電壓的調節。
3.3穩壓電路方案選擇
方案一：此方案以穩壓管D1的電壓作為三極體Q1的基準電壓，電路引入電壓負反饋，當電網電壓波動引起R2兩端電壓的變化增大（減小）時，晶體管發射極電位將隨著升高（降低），而穩壓管端的電壓基本不變，故基極電位不變，所以由 可知 將減小（升高）導致基極電流和發射極電流的減小（增大），使得R兩端的電壓降低（升高），從而達到穩壓的效果。負電源部分與正電源相對稱，原理一樣。

圖3 方案一穩壓部分電路
方案二：該方案穩壓電路部分如圖2所示，穩壓部分由調整管（Q1、Q2組成的復合管），比較電路（集成運放U2A），基準電壓電路（穩壓管D1 BZV55-B3V0），采樣電路組成（采樣電路由R2、R3、R4、R5組成）。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然後與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（升高）；由於電路採用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。

圖4
對以上兩個方案進行比較，可以發發現第一個方案為線性穩壓電源，具備基本的穩壓效果，但是只是基本的調整管電路，輸出電壓不可調，而且輸出電流不大，而第二個方案使用了集成運放和調整管作為穩壓電路，輸出電壓可以通過開關J1在3-6V、6-9V、9-12V之間調節，功率也較高，可以輸出較大的電流。穩定效果也比第一個方案要好，所以選擇第二個方案作為本次課程設計的方案。

3.4元器件清單
名稱及標號 型號及大小 數量
變壓器 220V-9V 1個
極性電容 200uF 1個
普通電容 0.01uF 1個
0.33uF 1個
電阻 30 1個
510 2個
620Ω 1個
1k 1個
1.5k 1個
2.7k 1個
可變電阻 200 1個
1k 1個
穩壓管 IN4735 1個
橋式整流二極體 2N4922 1 個
保護三極體 3DG6 2個
3DG12 1個

4.功能測試
一、模擬圖

二、模擬結果
直流電壓的輸出波形如圖8所示：
（模擬結果一）Rpa=30℅,Rpb=30℅;

(模擬結果二) Rpa=30℅,Rpb=65℅;

參考文獻：
《模擬電子技術基礎》（第四版）
《電子技術實踐教程》 翁飛兵、陳棣湘主編
《電子實驗與電子實踐》劉榮林主編

5.心得體會
通過兩個星期的課程設計，我對電子工藝的理論有了更深的了解。其中包括焊普通元件與電路元件的技巧、印製電路板圖的設計製作、穩壓電源的工作原理等等。這些知識不僅在課堂上有效，在日常生活中更是有著現實意義，也對自己的動手能力是個很大的鍛煉。在實習中，我鍛煉了自己動手能力，提高了自己解決問題的能力。通過本次實踐也培養了我理論聯系實際的能力，提高了我分析問題和解決問題的能力，增強了獨立工作的能力。最主要的是收獲頗豐，我基本掌握手工電烙鐵的焊接技術，能夠獨立的完成簡單電子產品的安裝與焊接基本熟悉了電子產品的安裝工藝的生產流程，了解了電子產品的焊接、調試與維修方法；其次我更加熟悉了有關軟體EWB、AD6的使用，能夠熟練的使用普通萬用表。最重要的，我熟悉了常用電子器件的類別、型號、規格、性能及其使用范圍，能查找資料，查閱有關的電子器件圖書等了。
另外在這次設計中，我也遇到了不少的問題，幸運的是，最終一一解決了遇到的問題。在我們遇到不懂的問題時，利用網上和圖書館的資源，搜索查找得到需要的信息及和隊友之間相互討論顯得尤其重要了，我明白了團隊合作的重要性。這次的製作也讓我們感受到，我們在電子方面學到的只是很小的一部分知識，我們需要更多的時間來自主學習相關知識。
最後，在此感謝我們的鄧鵬和袁氫老師.，老師嚴謹細致、一絲不苟的作風一直是我學習的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；有了您的幫助我才順利的完成了這次課程設計。

『柒』 直流穩壓電源設計

你的變壓器選擇存在問題。
題目中，電源輸出電流為1.5A，輸出電壓為三個檔位，最高電壓為6V，那麼LM317輸入端的電壓應該在7.5~9V之間。換算到變壓器的交流輸出電壓應該是AC7.5V，採用15W的變壓器就夠用了。
如果你選擇目前的雙15V，變壓器就需要用25W的。整流濾波後的直流電壓高達18V，當輸出3V 的時候，LM317兩端的壓降為15V。電源提供給負載的功率為3W，而LM317自身消耗的功率為15W。這屬於設計嚴重比例失調，並且實際應用時，三端穩壓塊會很熱，需要加較大的散熱片，使得電源成本也加大了。
另外，在輸出7.5V變壓器時，1.5A電流下，濾波大電容可選擇4700uF/16V；如果採用雙15V輸出，在1.5A電流下，濾波大電容選擇4700uF/25V。成本也提高了。

『捌』 可調直流穩壓電源設計的單元電路設計和參數計算

可調直流穩壓電源，調節的是采樣電壓的分壓比，從而實現輸出電壓調整。該電源由調整管，電壓基準，比較器，采樣電阻和電位器組成。計算，就是算分壓比乘以參考電壓，以及電阻，調整管功率，輸入輸出電容大小，紋波大小。

『玖』 直流穩壓電源的設計與製作

『拾』 設計一個直流穩壓電源

圖1是使用晶體三極體的輸出電壓可調的穩壓電源。該電路是通過改變與負載串聯的大功率晶體三極體Tr1的管壓降來調節輸出電壓。輸出電壓Vout由A點的電壓，即Vref+VBE2決定。

Vout=(R3+VR1+R4)(Vref+Vbe2)/(VR1+R4)

式中Vref是兩個串聯二極體的電壓(1.4V)，VBE2是晶體三極體Tr2基極發射極間的電壓(0.65V>，VR1是可變電阻。由於VR1的阻值變化范圍是0～5kΩ，所以輸出電壓的變化范圍為 3～12.8V。當VR1的滑動部分接觸不良時，輸出電壓會變為最小電壓。