直流稳压电源制作和调试

D3
C–
uo
D2
RL
b
u2
t
整流电路的
uo
输出电流iD
t
18
只有整流电路输出电压大于uo时，才有 充电电流iD 。因此整流电路的输出电流是
脉冲波。
可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。
19
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
3. RL接入（且RLC较大）时 u2
电容充电时，电容 电压滞后于u2。
RLC越小，输出电 uo 压越低。
20
(考虑整流电路内阻)
t
整流电路的 输出电流
t
二、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。
RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大
一般取 τd
T RLC(35)2
(T:电源电压的周期)
近似估算:Uo=1.2U2。
手工制作印制电路板
在正确绘制印刷电路板图的基础上可以实际制作印制板了，具体七步骤：
1、把设计好的1：1图纸剪下来，用透明胶贴在单面敷铜板的铜面上，通过誊写纸 把图誊写在单面覆铜板上；
2、用冲子在焊盘、过孔中心点敲一下，形成凹进去的小坑（保证钻孔时不打滑）， 然后打孔，全部打完后撕下图纸（本步也可以在腐蚀后执行）；
6 V4
稳压二极管
2CW15
1
2CW55、2CW56
7 R1
金属膜电阻
2KΩ/0.25W
1
8 R2
金属膜电阻
100Ω /0.25W
1
9 R3
金属膜电阻
1KΩ /0.25W
1
10 R4
金属膜电阻
120KΩ /0.25W
1
11 R5
金属膜电阻
560Ω /0.25W
1
12 R6
金属膜电阻
390Ω /0.25W
29
一种实际的串联式稳压电源
+ R3
UI
_
T1
R
R1
T
2
RW1 RW2
RW
UZ UB2 R2
+
RL UO
_
二 、稳压原理
当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时
Uo
UB2
UBE2( = UB2-UZ）
Uo
UC2
30
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW2
RW
UZ UB2 R2
+
RL UO _
如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。
结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流
较小且负载变动不大的场合。
22
稳压电路
稳压电路
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压管 稳压电路
线性 稳压电路
电路最简单， 但是带负载能 力差，一般只 提供基准电压， 不作为电源使 用。
以下主要讨 论线性稳压 电路。
名称
型号或规格
数量
备注
1 N1 桥堆（整流桥）
RS206
1
2 FU1 印制板熔断器
1.5A
1
1A、0.75A
3
V1
调整三极管 3DD207（配套对应散热片） 1
3DD303A、D680、2N1489
4 V2
比较三极管
3DG8A
1
3DG6、MPS9700
5 V3
放大三极管
3DG12A
1 2SC1213、3DG130A、MPS9434
3、用毛笔蘸油漆描线路（或用质量较好的记号笔描线路，或用修正液描）,描写 时线条利索、转弯处平滑，力求美观，待阻溶剂干后就可以腐蚀了；
1
13 R7
金属膜电阻
1.2KΩ /0.25W
1
14 RP1 金属膜电位器
470Ω/0.25W、卧式
1
15 C1
电解电容
3300μ F/25V
1
16 C2
电解电容
100μ F/25V
1
17 C3
电解电容
10μ F/16V
1
18 C4
电解电容
4.7μ F/16V
1
19 C5
电解电容
220μ F/16V
A D1
RLD3B
D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路:
B D2
RLD4A
滤波电路
滤波电路
交流 电压
整流
脉动
滤波
直流电压
直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。
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, 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。
1
20 XP
插座
5.08mm双针插座
1
手工绘制印制板图
手工绘制印刷电路板图是比较能体现电子制作水平的。印刷电路板简称印制 板，工厂制作与业余制作有很大的不同。工厂一般根据客户提供的电路原理 图用计算机设计出印刷板图，然后经过照相制版等技术做出印制板，然后上 阻焊、印字等形成成品，需要一系列设备。而传统的业余制作中只能采用敷 铜板加腐蚀液的土方法制作印制板。近年来推出的万用试验板、感光电路板 等新型技术，解放了广大的电子 爱好者和电子产品开发者。加之PC机的普及， 用CAD软件设计电路、自动生成PCB（印刷电路板）已经不算难事了。甚至直 接打印在胶片上配合感光电路板做印刷板更是方便极了。
串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样 电路和调整元件四部分组成。
+
UI
–
调整元件
T
+ _
基
比 较
取
准
UR
放 大
FUO 样
+ +
_C2 RL UO
–
27
调整元件
+
T
+
UI
+ _
基
比 较
取
准
UR
放 大
FUO
样
+_C2 RL UO
–
–
调整元件T：与负载串联，通过全部负载电流。可以
是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。
成的放大器，可以解决零点漂移的问题。
T
R
UF R1
UI
UZ
AV+-
R
RL Uo
WR2
串联反馈式稳压电路
在运放理想条件下: Uo(1R R1 2)URF 1UR
33
+ R3
UI
_
T1
R
R1
T
2
RW1 RW2
RW
UZ UB2 R2
+
RL UO
_
2. 采用辅助电源(比较放大部分的电源)。 3. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。 4.调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。
(2) 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
iD的峰值电流越大 故一般选管时，取 IDF(2~3)I2L(2~3)1 2U RL o
21
(3) 输出特性(外特性)
1.4U2 uo 电容滤波
0.9U2
纯电阻负载
0
IL
输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和 S 也随之改变。
u2<0时，二极
管截止,输出电 流为0。
uo=0
b
7
Ta
D
(1) 输出电压波形：
iL
uo
u1
u2
RL
u
t
(o2)二极管上的平均电流：
b
ID = IL
(3)二极管上承受的最高电压： URM 2U2
(4)输出电压平均值（Uo）：
U o2 1 π0 2πuodt 2 πU 20.4U 52
8
单相全波整流电路的工作原理
Ta
D1
(1) 输出电压波形： uo
u1
u2 iL RL
t
u2 uo
b D2
(2) 二极管上承受的 最高电压：
URM2 2U2
(3) 二极管上的平均电流：
ID

1I 2
L
(4) uo平均值Uo： Uo=0.9U2
9
单相桥式整流电路的工作原理
u2正半周时
+
电流通路
T
负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变
化量扩大（1+）倍。
25
+
+
T
iL
UI iR
–
iZ
UZ
RL UO
–
串联式直流稳压电路的基本形式 两个主要缺点：
(1) 稳压效果不好。Uo=UZ –UBE
(2) 输出电压不可调。
改进的方法：在稳压电路中引入带电压负 反馈的放大环节。
26
2. 具有放大环节的串联型稳压电路
2、手工绘制印制板图（在坐标纸中完成）； 3、手工制作印制板（誊印、腐蚀、钻孔、上锡、焊接）； 4、调试电路（在人为改变参数、人为设置故障等过程中
发现、分析各类现象）。 5、按惯例撰写实习报告。
调整
采样
变压 整流
滤波
比较放大
基准 稳压
Do you understand?
序号 代号
直流稳压电源的组成
黑龙江农业工程职业学院 自动化系
1
在电子电路及电子设备中，一般都需要稳定的 直流电源供电，在这里我们主要介绍单相的功率 稳压电源。
这类电源可以将频率为50HZ、有效值为220V 的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几 百毫安以下的直流电压。
2
u
整
u 流u
滤
波u
稳
压u
1
2
电3
三 、输出电压的确定和调节范围
UOR 1R W R 22 R R 2WUZUB2 E
UOmaxR1R R 22R WUZUB2E UOmi nR1R W R 2 R 312 R WUZUB2E
+ R3
UI
_
T1
R
R1
T
2
RW1 RW2
RW
UZ UB2 R2
u1
D4
u2
D1
D3
RL uo
D2
-
桥式整流电路
10
u2负半周时 电流通路
-
T
u1
D4
u2
D1
RL
D3
u0
D2
+
桥式整流电路
11
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
A
D4
RL
u2
D1 D3
uo
D2 B
u2
t
uD4,uD2
uD3,uD1
t
uo
t
12
u2>0 时
u2<0 时
D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路:
比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路， 集成运算放大器。
基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出
输出电压UO的一部分和基准电压相比较。 28
调整元件
+
+
T
UI
+基 _
比 较
取
准
UR
放 大
FUO
样
+ _C2
RL UO
–
–
因调整管与负载接成射极输出器形式， 为深度串联电压负反馈，故称之为串 联反馈式稳压电路。
24
开关型 稳压电路
效率较高， 目前用的也 比较多，但 因学时有限， 这里不做介 绍。
串联反馈式稳压电路
一、电路结构的一般形式
1. 串联式直流稳压电路的基本形式
+
UI iR
–
iZ
T UZ
+ 实际上是射极输出
iL RL
UO
器，Uo=UZ-UBE 。
但带负载的能力比
– 稳压管强。
iR0, iZ iB iL iE (1 ) iB
手工绘制印刷电路板图的具体方法： 1、反复消化电路图的组成，熟悉实现电路器件的封装关系； 2、建议在坐标纸上根据电路原理图按1∶1比例用铅笔绘制印刷电
路板图，在考虑器件封装关系的基础上合理布局，表现在：元器 件的大小、排列位置、焊盘尺寸、过孔尺寸、安装孔尺寸、抗干 扰等。当然，各元器件之间的正确连接至关重要。
34
七、串联反馈式稳压电路缺点
调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:
损耗 (P=UCE IL) 大 电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低
为了提高效率，可采用开关型稳压电源。
35
Βιβλιοθήκη Baidu
手工制作直流稳压电源方法
内容
1、消化线性直流稳压电源电路（电路结构、不同的实现 方式或手段、工作原理）；
常见的小功率整流电路，有:单相半波、全波、桥 式和倍压整流等。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管 的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
6
单相半波整流电路的工作原理
Ta
D
u2 >0 时，二极
u1
u2
iL RL
uo
管导通。 忽略二极管正
向压降：
b
uo=u2
u1
Ta u2
D iL=0
RL uo
14
电容滤波电路
一、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
15
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
1. RL未接入时(忽略整流电路内阻)
u2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
t1
uo
充电结束
16
3、反复校对原理图，并找出元器件实物放到各自的位置，注意 调整孔距、走线等。
3 2 1注
相器器意
邻件件测
器引外量
件脚形：
尺之尺
寸间寸
（尺；
保寸
持；
与
功
率
器
件
一
定
距
器件放置方式：立式、卧式；
离
器件放置位置：1、功率性器件、接插件一般放置在板子边缘区域；）
2、同类型器件尽可能按同一方向布局；
；
3、连接线以最短为原则，尽可能使过孔数最少。
+
RL UO
_
四 、影响稳压特性的主要因素
1. 电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：
UIVC2 Uo 2. 流过稳压管的电压随 UI 波动，使UZ 不稳定
，降低了稳压精度。
3. 温度变化时，T2组成的放大电路产生零点
漂移，时输出电压的稳定度变差。
32
五、改进措施
1. 选用差动放大器或运放构成的放大器代替T2管构
电4
电o
路
路
路
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。
• 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压
uo的稳定。
3
4
单相整流电路
单相整流电路
整流电路的任务： 把交流电压转变为直流脉动的电压。
S
+
uo
–
RL
没时有的电输容出t
波形
t
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
2. RL接入（且RLC较大）时
电容通过RL放电， u2 在整流电路电压小
(忽略整流电路内阻)
于电容电压时，二
t
极管截止，整流电 uo 路不为电容充电，
uo会逐渐下降。
t
17
a
iD
u1 u1
D4
u2
D1
S +