直流稳压电源电路设计

『壹』 直流稳压电源的设计

基于三态稳压器7805的220到5v的稳压电源
如图所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器B，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1、C3，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。
220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。

如图所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器B，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1、C3，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。

220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。

『贰』 直流稳压电源电路设计原理

直流稳压电源电路设计原理:1，变压器将220v交流电转换为稳压电源需要电压的低压交流电。2，整流桥将低压交流电，变换为脉动的直流电。3，滤波电容将脉动直流电滤波，得到稳定的直流电。4，稳压电路分为基准源，电压采样，调整管，以及电子滤波。最后，得到稳定的直流电源。

『叁』 直流稳压电源的直流稳压电源的设计

三相整流变压器的设计包括：一、二次绕组的联结方式，二次侧电压的计算，一、二次侧电流的计算，容量的计算与确定，结构形式的选择等环节。其中一、二次绕组的联结方式及二次侧电压的确定是我们重点分析的内容。本文以某一步进电机驱动器的3个直流电源设计为例进行详细介绍，原理图如图1。

图1步进电机驱动器直流电源设计的原理图
1、二次侧电压的确定
二次电压不仅与负载电压(即要设计的直流稳压电源电压)和整流电路有关，而且与稳压器件有关。对于要求高的选桥式整流电路，用电容滤波稳压和稳压器稳压，对于要求低的则可以不稳压或用电容稳压。如在图1中，+7V低压驱动，主要是用来锁相，其电流小、电压低，电压波动对驱动电源的工作状态影响不大，不用稳压;+110V用以高压驱动，断续式供电且频率很高，大的电流和电流变化率会产生很高过电压，因此要用电解电容稳压，电阻限流;+12V用于计算机和集成电路的电源，电流小、电压低，但要求电压稳定、纹波系数小，因此用电容和三端稳压器两级稳压。对于不同的稳压手段，二次电压有着不同的确定方法，理论上这3个电压的计算式相同，即U2=Ud/2.34或UL=Ud/1.35，计算的3个二次电压分别为：5.2V、81.5V和8.9V，但这样计算的结果在实际中不和适，因此，有些量必须用工程估算式来确定，如三相不可逆整流系统一般用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算，如果直流侧用电解电容滤波时、输出平均值会升高，一般用公式UL=Ud/2½估算;如果直流侧用电容和三端稳压器稳压，为了扩大稳压范围，Ud一般应升高3～6V，再用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算。这样确定的3个二次电压分别为：UL7=0.9×7=6.3V，UL110=110/2½=78V,UL12=16×0.9=14.4V。
2、一、二次例电流计算及容量确定
二次电流要根据负载电流的大小和整流电路来定，在图1中采用三相桥式整流电路，用式I2=(2/3)½Id求出3个二次电流有效值分别为：3.26A、6.5A、1.63A，就得到3个二次电压和电流。根据变压器一、二次功率近似相等原则，可求得一次电流I1=1.45A，变压器的容量为S=953VA，按1.5kVA选变压器型号。
3、一、二次例绕组联结方式的确定
三相交压器绕组可以根据需要接成星形或Δ形。三相整流电路一般用于大功率(即负载功率在4kW以上)整流，变压器通常接成Y/Δ、Δ/Y 2种。Δ/Y接法可使电源线电流有2个阶梯，更接近正弦波，谐波影响小，可控整流电路用得比较多;Y/Δ接法可以提供单相交流电源，减小二次绕组电流，一般用于大功率二极管整流电路;对于小功率三相变压器有时也接成Y/Y型，虽然这种接法会给电网引入谐波.但毕竟其功率小，影响也较小。总之，选的时候既要考虑对电网的影响，又要尽量减小绕组电流，降低绕组绝缘等级。在图1中，7V和12V电流比较小，电压低，选星形接法;110V电流大，电压不是太高，选Δ形接法，可大大降低绕组中电流，减小绕组线径，延长使用寿命;一次绕组的线电压虽然高(380V)，但变压器容量只有2kW，一次电流为1.45A，所以选星形接法，可降低绕组的电压和绕组的绝缘等。 1、滤波电路及器件选择
整流滤波电路通常有电容、电感和RC等滤波电路。电感滤波是利用电感对脉动电流产生反电动势，阻碍电流变化来实现的，电感越大，滤波效果越好。它一般用于负载电流大、对滤波要求不高的场台。RC滤波电路是电阻和电容连接使用的滤波电路，由于电阻会降低一部分直流电压，直流输出电压会减小，因此只适用于小电流电路。电容滤波是利用电容的充放电作用使整流输出电压变得平稳，而且电压幅值升高，滤波效果好，适于各种整流电路。滤波电容的选择主要是种类和容量、耐压值的确定。常用的整流滤波电容有铝电解、钽电解、涤纶、独石电容等。铝电解电容漏电流大，耐压和工作温度(最高+70℃)较低，但容量大;钽电解电容漏电流小，耐压和工作温度比铝电解电容都高，一般用于要求较高的地方;涤纶电容绝缘电阻大，损耗小，工作温度(最高+55℃)低，容量小，但耐压高;独石电容体积可以做得很小，耐压也可以做得很高，化学性能和热性能比较稳定，但容量小。一般当整流输出电流大时，必须用电解电容滤波稳压;输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以，如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪音，用电解电容和小容量无极性电容并联使用效果较好：小容量电容可滤掉脉动直流中的高次谐波，电解电容滤掉大幅值的低频成分，稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太高，一般根据输出电流大小估算电容器的容量，输出电流大，容量就大;电流小，容量就小。但是，容量太大会降低输出电压值，太小则会导致电压脉动大、不稳定。容量确定可参考表1，耐压值一般取所接电路工作电压的1.5～2倍。

2、稳压电路及器件选择
稳压电路有分立元件稳压电路和集成稳压电路2种，其中集成稳压电路主要用于低电压小电流的整流电路，具有体积小，电路简单，稳压精度高，使用调试方便等特点。选择时首先要确定系列，是正电源还是负电源，是可调的还是固定的，其次是根据它的额定电压和额定电流选择具体型号;同时，稳压器在接入整流电路时要适当加一些保护元件，如在I/O端接二极管可防止输入端短路，在输入端和地之间接一小电容，可限制输入电压幅值等。
直流电源的设计理论上比较简单，但在具体的工程设计中还需要进一步分析、研究、实践和总结。

『肆』 直流稳压电源电路设计要求:驱动发光二极管亮

直流稳压电源电路设计要求驱动发光二极管点亮。最简单的是做串联稳压电源电路，做好以后，发光二极管串接一个限流电阻，电阻的阻值为（Uo-1.2）/0.008欧，这样，你的发光二极管就能被点亮了

『伍』 可调直流稳压电源的设计

用这个电路稍加改动就可以满足你的需求：

（原设计指标：输出电压0～12V，按照0.1V的步进量连续可调，供电电压双15伏，需改动：电源直接换，步进量改成1伏即可）

图 数控步进直流稳压电源原理图

本模块介绍的数控步进直流稳压电源是由PIC16F877单片机控制的直流输出电源。该电源的输出电压能在0～12V的范围内，按照0.1V的步进量连续可调，电路原理图如图所示。

图中变压器从电网中取出电压信号，经过桥式整流器后得到直流电压，该电压接到三端可调稳压器LM317的输入端，作为供电电压。MAX518的D／A输出端A1经过运算放大器组的运算后，接到LM317的电压调整端。图中所示的电阻值为用仿真软件得到的精确值，实际制作电路时，可用可调电阻得到某些特殊的阻值。

本应用实例的原理为：PlC16F877单片机送出一个8位数据Dn给数／模转换器MAX518，由后者输出一个对应模拟量D／A11＝5×Dn／255V（MAX518的参考电压为5V）；该模拟量经过LM324组电路以及LM3l7稳压电路变换后，得到对应的输出量VOUT；当PIC16F877送出的8位数据Dn按照预定的规律变化时，输出量VOUT也按照预定规律变化；同时为了人机交互方便，把VOUT的值显示在LED上，并通过键盘选择步进加或步进减。

『陆』 关于直流稳压电源的设计

1.概述
1.1课题名称：串联型直流稳压电源
1.2设计目的和要求：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。
指标：1、输入电压：220V,50Hz交流电；
2、输出电压：9V以下直流电压；
3、输出电流：最大电流为1A；
4、保护电路：过流保护、短路保护。

2.系统总体方案

图1系统总体电路图

3.各部分功能模块介绍（功能描述）
3.1主要原器件介绍
（1）变压器的设计和选择
本次课程设计的要求是输出为3V-6V、6V-9V、9V-12V的稳压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，由 ， 为饱和管压降，而 =12V为输出最大电压， =3V为最小的输入电压，以饱和管压降 =3V计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于15V，为保险起见，可以选择220V-15V的变压器，再由P=UI可知，变压器的功率应该为1A×15V=15w，所以变压器的功率绝对不能低于15w，由于串联稳压电源工作时产生的热量较大，效率不高，所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。结合市场上常见的变压器的型号，可以选择常见的变压范围为220V-15V，额定功率20W，额定电流2A的变压器。
（2）整流电路的设计及整流二极管的选择
由于输出电流最大只要求1A，电流比较低，所以整流电路的设计可以选择常见的单相桥式整流电路，由4个串并联的二极管组成，具体电路如图3所示。

图2单相桥式整流电路
二极管的选择：当忽略二极管的开启电压与导通压降，且当负载为纯阻性负载时，我们可以得到二极管的平均电压为 ：
= = =0.9
其中 为变压器次级交流电压的有效值。我们可以求得 =17v。
对于全波整流来说，如果两个次级线圈输出电压有效值为 ，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是 ，即为42.42v
考虑电网波动（通常波动为10%，为保险起见取30%的波动）我们可以得到实际的 应该大于22.1V，最大反向电压应该大于55.2V。在输出电流最大为1A的情况下我们可以选择额定电流为2A，反向耐压为1000V的二极管IN4007.
（3）滤波电容的选择
当滤波电容 偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而 偏大时，整流二极管导通角θ偏小，整流管峰值电流增大。不仅对整流二极管参数要求高，另一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。所以电容的取值应当有一个范围，由前面的计算我们已经得出变压器的次级线圈电压为15V，当输出电流为1A时，我们可以求得电路的负载为18Ω时，我们可以根据滤波电容的计算公式：
C=(3～5)
来求滤波电容的取值范围，其中在电路频率为50HZ的情况下， T为20ms则电容的取值范围为1667-2750uF，保险起见我们可以取标准值为2200uF额定电压为35V的铝点解电容。
另外，由于实际电阻或电路中可能存在寄生电感和寄生电容等因素，电路中极有可能产生高频信号，所以需要一个小的陶瓷电容来滤去这些高频信号。我们可以选择一个50uF的陶瓷电容来作为高频滤波电容。
（4）稳压电路的设计
稳压电路组要由四部分构成：调整管，基准稳压电路，比较放大电路，采样电路。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。由于输出电流较大，达到1A，为防止电流过大烧坏调整管，需要选择功率中等或者较大的三极管，调整管的击穿电流必须大于1A，又由于三极管CE间的承受的最大管压降应该大于15-6=9V，考虑到30%的电网波动，我们的调整管所能承受的最大管压降应该大于13V，最小功率应该达到 =6.5W。我们可以选择适合这些参数最大功率为60W,最大电流超过6A，所能承受的最大管压降为100V。基准电路由3V的稳压管和10KΩ的保护电阻组成。由于输出电压要求为3V-6V、6V-9V和9V-12V，因此采样电路的采样电阻应该可调，则采样电路由一个电阻和三个可调电阻组成，根据公式：

求出。其中 为输入端的电阻， 为输出端与共地端之间的电阻 ， 为稳压管的稳压值。.所以根据此公式可求的电路的输出电压为3V-12V。可以输出3V-12V的电压，运放选用工作电压在15V左右前对电压稳定性要求不是很高的运放，由于AD704JN的工作电压为正负12V-正负22V，范围较大，可以用其作为运放，因为整流后的电压波动不是很大，所以运放的工作电源可以利用整流后的电压来对其进行供电。为了使输出电压更稳定，输出纹波更小，需奥对输出端进行再次滤波，可在输出端接一个5uf电容，这样电源不容易受到负载的干扰。使得电源的性质更好，电压更稳定，
3.2工作原理介绍
一、电路原理：该电路由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，原理图如左。电网供给交流电压（220v，50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉冲电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，得到比较平直的直流电压ui。最后采用稳压电路，以保证输出稳定的直流电压。
二、电路原理方框图：

三、原理说明：
（1） 单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电；
（2） 整流后的电压脉动较大，需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电；
（3） 滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行；
（4） 将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性，保障设备的正常使用；
（5） 关于输出电压在不同档位之间的变换，可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换，电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节，从而实现对输出电压的调节。
3.3稳压电路方案选择
方案一：此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由 可知 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。

图3 方案一稳压部分电路
方案二：该方案稳压电路部分如图2所示，稳压部分由调整管（Q1、Q2组成的复合管），比较电路（集成运放U2A），基准电压电路（稳压管D1 BZV55-B3V0），采样电路组成（采样电路由R2、R3、R4、R5组成）。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。

图4
对以上两个方案进行比较，可以发发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了集成运放和调整管作为稳压电路，输出电压可以通过开关J1在3-6V、6-9V、9-12V之间调节，功率也较高，可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好，所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。

3.4元器件清单
名称及标号 型号及大小 数量
变压器 220V-9V 1个
极性电容 200uF 1个
普通电容 0.01uF 1个
0.33uF 1个
电阻 30 1个
510 2个
620Ω 1个
1k 1个
1.5k 1个
2.7k 1个
可变电阻 200 1个
1k 1个
稳压管 IN4735 1个
桥式整流二极管 2N4922 1 个
保护三极管 3DG6 2个
3DG12 1个

4.功能测试
一、仿真图

二、仿真结果
直流电压的输出波形如图8所示：
（仿真结果一）Rpa=30℅,Rpb=30℅;

(仿真结果二) Rpa=30℅,Rpb=65℅;

参考文献：
《模拟电子技术基础》（第四版）
《电子技术实践教程》 翁飞兵、陈棣湘主编
《电子实验与电子实践》刘荣林主编

5.心得体会
通过两个星期的课程设计，我对电子工艺的理论有了更深的了解。其中包括焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作、稳压电源的工作原理等等。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。通过本次实践也培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。最主要的是收获颇丰，我基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接基本熟悉了电子产品的安装工艺的生产流程，了解了电子产品的焊接、调试与维修方法；其次我更加熟悉了有关软件EWB、AD6的使用，能够熟练的使用普通万用表。最重要的，我熟悉了常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查阅有关的电子器件图书等了。
另外在这次设计中，我也遇到了不少的问题，幸运的是，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息及和队友之间相互讨论显得尤其重要了，我明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我们感受到，我们在电子方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。
最后，在此感谢我们的邓鹏和袁氢老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我学习的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；有了您的帮助我才顺利的完成了这次课程设计。

『柒』 直流稳压电源设计

你的变压器选择存在问题。
题目中，电源输出电流为1.5A，输出电压为三个档位，最高电压为6V，那么LM317输入端的电压应该在7.5~9V之间。换算到变压器的交流输出电压应该是AC7.5V，采用15W的变压器就够用了。
如果你选择目前的双15V，变压器就需要用25W的。整流滤波后的直流电压高达18V，当输出3V 的时候，LM317两端的压降为15V。电源提供给负载的功率为3W，而LM317自身消耗的功率为15W。这属于设计严重比例失调，并且实际应用时，三端稳压块会很热，需要加较大的散热片，使得电源成本也加大了。
另外，在输出7.5V变压器时，1.5A电流下，滤波大电容可选择4700uF/16V；如果采用双15V输出，在1.5A电流下，滤波大电容选择4700uF/25V。成本也提高了。

『捌』 可调直流稳压电源设计的单元电路设计和参数计算

可调直流稳压电源，调节的是采样电压的分压比，从而实现输出电压调整。该电源由调整管，电压基准，比较器，采样电阻和电位器组成。计算，就是算分压比乘以参考电压，以及电阻，调整管功率，输入输出电容大小，纹波大小。

『玖』 直流稳压电源的设计与制作

『拾』 设计一个直流稳压电源

图1是使用晶体三极管的输出电压可调的稳压电源。该电路是通过改变与负载串联的大功率晶体三极管Tr1的管压降来调节输出电压。输出电压Vout由A点的电压，即Vref+VBE2决定。

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

式中Vref是两个串联二极管的电压(1.4V)，VBE2是晶体三极管Tr2基极发射极间的电压(0.65V>，VR1是可变电阻。由于VR1的阻值变化范围是0～5kΩ，所以输出电压的变化范围为 3～12.8V。当VR1的滑动部分接触不良时，输出电压会变为最小电压。