项目1 线性集成直流稳压电源的设计与制作
直流稳压电源的设计及制作
直流稳压电源的设计及制作在电子设备中，直流稳压电源的设计与制作是至关重要的环节。
它负责将交流电源转化为稳定的直流电源，为设备的正常运转提供可靠的电力保障。
本文将详细介绍直流稳压电源的设计与制作过程。
直流稳压电源的主要工作原理是利用变压器将交流电转化为较低的电压，然后通过整流器将其转换为直流电。
通过滤波器去除交流成分，留下稳定的直流电。
其具体工作原理如下：变压器：负责将交流电源的电压降低到适合整流器工作的范围。
整流器：通过二极管的单向导电性，将交流电转化为直流电。
滤波器：通过电容和电感的储能和放电特性，去除直流电中的交流成分，提高电源的稳定性。
变压器：负责降压，可以将220V交流电转化为较低的电压。
还需要一些辅助元件，如电阻、电容、二极管、开关等。
按照设计原理，将各个元件组装在一起。
需要注意的是，电源的组装应考虑到散热、防震、电磁屏蔽等因素，确保电源的稳定性和安全性。
完成组装后，需要对电源进行调试和检测。
检查电源的输入和输出电压是否在规定范围内；测试电源在不同负载下的性能表现；对电源进行长时间运行测试，观察其是否稳定工作。
根据调试和检测结果，对电源进行优化和完善。
这可能包括调整元件参数、改进散热设计、加强电磁屏蔽等措施。
完成优化后，再次进行调试和检测，确保电源性能的持续提升。
安全：在设计和制作直流稳压电源过程中，需要注意安全。
比如，合理设置输入和输出电压的范围，避免过高的电压或电流对设备和人员造成危害。
性能：除了安全性，性能也是需要考虑的重要因素。
选择合适的元件和设计，以满足设备对电源性能的需求。
可维护性：设计和制作电源时，应考虑日后的维护和升级。
尽量选择易于更换和维修的元件，同时在设计上预留升级空间。
环境适应性：不同的环境条件可能对电源的性能产生影响，因此在设计和制作过程中需要考虑环境适应性。
例如，针对高温、低温、湿度等环境因素采取相应的防护措施。
能效：随着环保意识的提高，能效问题越来越受到重视。
集成直流稳压电源设计实验报告
集成直流稳压电源设计实验报告一、实验目的1. 掌握集成直流稳压电源的基本原理及组成。
2. 学习使用常用电子元件，如电阻、电容、二极管和集成稳压器。
3. 掌握直流稳压电源的设计与调试方法。
4. 培养实际动手能力和分析解决问题的能力。
二、实验原理集成直流稳压电源是一种将不稳定直流电压转换成稳定直流电压的装置。
其基本原理是利用集成稳压器进行电压调整，以达到稳定输出的目的。
集成稳压器内部包含误差放大器、调整管和保护电路等，能够根据输入电压的变化自动调整输出电压，使输出电压保持稳定。
三、实验步骤1. 准备实验器材：电源变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器（如7805）、负载电阻、万用表等。
2. 设计电路：根据实验原理，设计出符合要求的电路图。
3. 搭建电路：按照电路图，将各个元件连接起来，搭建出直流稳压电源。
4. 调试电路：检查电路连接无误后，接通电源，观察输出电压是否稳定。
如不稳定，需检查电路连接及元件是否正常，并调整相关元件参数，直至输出电压稳定。
5. 数据记录：记录实验过程中测量的数据，如输入电压、输出电压、负载电流等。
6. 实验总结：分析实验结果，总结实验经验，写出实验报告。
四、实验结果与分析1. 实验数据记录2. 根据实验数据，可以得出以下结论：（1）在输入电压变化的情况下，输出电压保持稳定，符合设计要求。
（2）随着输入电压的增大，负载电流也相应增大，符合电流随电压增大而增大的规律。
（3）实验过程中未出现异常现象，电路工作正常。
3. 分析实验结果：通过本次实验，我们掌握了集成直流稳压电源的基本原理及组成，学会了使用常用电子元件和调试方法。
在实验过程中，我们发现集成稳压器的性能对输出电压的稳定性有很大影响，因此选择合适的集成稳压器是设计直流稳压电源的关键之一。
此外，电路元件的参数选择和连接方式也对输出电压的稳定性有一定影响。
为了获得更稳定的输出电压，可以通过优化电路设计、选用高品质元件和加强电路保护等方法来提高电源的性能。
直流稳压电源设计与制作实验报告
直流稳压电源设计与制作实验报告一、引言直流稳压电源是电子设备中常用的电力供应装置，它能够将交流电源转化为稳定的直流电压，并具备稳定输出电压的能力。
本实验旨在设计和制作一台简单的直流稳压电源，通过实验验证其性能指标并探讨其工作原理与特点。
二、实验目的1.了解直流稳压电源的基本工作原理；2.学习使用稳压集成电路进行电源稳压；3.设计并制作一台简单的直流稳压电源。
三、实验原理1. 直流稳压电源的基本工作原理直流稳压电源主要由变压器、整流滤波电路和稳压调节电路组成。
其中，变压器用于将市电转换为适合整流滤波电路工作的交流电源；整流滤波电路用于将变压器输出的交流电转换为近似稳定的直流电；稳压调节电路用于控制输出电压的稳定性，保证负载电流在一定范围内变化时输出电压保持不变。
2. 稳压集成电路的原理稳压集成电路是直流稳压电源中常用的调压元件，其具有稳定输出电压的特点。
常见的稳压集成电路有LM78xx系列和LM317系列，它们在不同的输入电压范围和输出电压范围上都有应用。
这些集成电路内部集成了反馈电路，通过控制电源输出端与负载之间的电流来调整输出电压。
四、实验材料和设备1.变压器2.整流滤波电路元件3.稳压集成电路4.电阻、电容等辅助元器件5.多用途电源板、电路实验台等设备五、实验步骤及结果1. 设计电路图根据实验要求和电源稳定性要求，设计直流稳压电源的电路图。
2. 制作电路根据设计的电路图，将电路实际制作在多用途电源板上。
3. 连接电路将稳压集成电路、变压器和其他电路元件按照电路图进行正确连接。
4. 调试电路接入交流电源后，使用万用表测量输出电压，并调节稳压集成电路的引脚来控制输出电压的稳定性。
5. 实验结果根据调试结果记录并分析直流稳压电源的输出电压稳定性、负载调节性能等指标，并对实验结果进行讨论和总结。
六、实验讨论与总结根据实验结果，我们可以得出直流稳压电源的设计与制作是成功的。
通过稳压集成电路的控制，我们实现了输出电压的稳定性，并能够在一定范围内对负载进行调节。
3任务-：直流稳压电源的设计与制作
u1
u2
RL
uo
电感滤波原理
L
u1
u2
RL
uo
对直流分量: 相当于短路,电压大部分降在 电压大部分降在R 对直流分量 XL=0 相当于短路 电压大部分降在 L上 对谐波分量: 越高， 越大,电压大部分降在 电压大部分降在X 对谐波分量 f 越高，XL 越大 电压大部分降在 L上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 当忽略电感线圈的直流电阻时， 约为： 约为： Uo=0.9U2
几种常见的硅整流桥外形： 几种常见的硅整流桥外形：
~ + ~ ~ + ~ + A C -
造成短路烧毁变压器！ 造成短路烧毁变压器！ 交直流管脚用错将如何？ 交直流管脚用错将如何？ 交直流交换接线端后 变为半波整流？ 变为半波整流？
（四）整流电路的主要参数
(1)整流输出电压的平均值 整流输出电压的平均值
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t
t
(2)电容滤波电路的特点 电容滤波电路的特点
(a) 输出电压 平均值 o与时间常数 RLC 有关 平均值U RLC 愈大→ 电容器放电愈慢 → Uo(平均值 愈大 愈大→ 平均值)愈大 平均值 一般取τ = RL C ≥ (5 − 10) T (T:电源电压的周期 电源电压的周期) 电源电压的周期
U RM = 2U 2
1 2π 2U2 Uo = ∫0 uod(ωt) = π = 0.45U2 2π
（二） 单相全波整流电路的工作原理 D1 (1) 输出电压波形： 输出电压波形： T a uo io ωt u1 u2 RL (2) 二极管上承受的 u2 uo 最高电压： 最高电压： b D2 (3) 二极管上的平均电流： 二极管上的平均电流： (4) uo平均值 o： Uo=0.9U2 平均值U
直流稳压电源的设计与制作
直流稳压电源的设计与制作直流稳压电源是一种用于给电子设备提供稳定直流电压的电源设备。
在电子制作、实验以及工业控制系统中广泛应用。
下面将介绍如何设计和制作一个简单的直流稳压电源。
首先，设计一个电源电路。
直流稳压电源的核心是一个稳压器件，常用的稳压器有线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器的原理是通过调节电源电压上端的电阻来控制输出电压，其优点是稳压性好，但效率较低。
开关稳压器的原理是通过开关控制元件来调节输出电压，其优点是效率较高，但稳压性较差。
根据自己的需求选择适合的稳压器件。
接下来，根据选定的稳压器件制作电路板。
首先，在电路板上布置稳压器件和其他必要的元器件，如滤波电容、限流电阻等。
然后，连接电路板上的各个元器件，使用焊锡将其固定在电路板上。
注意保持电路的紧凑和结构的稳定，防止元器件之间短路或松动。
接着，搭建电源电路的输入和输出端。
将输入端与市电或其他电源连接，确保输入电压和电流在稳定范围内。
将输出端与需要供电的设备连接，确保输出电压和电流符合设备的要求。
最后，进行电源的测试和调试。
将电源接通电源，通过电压表和电流表测量稳压电源的输出电压和电流，确保其在稳定范围内。
根据需要，可以使用可调电阻来调节输出电压，以确保满足设备的电源要求。
需要注意的是，直流稳压电源设计和制作过程中要保证安全。
如需接通电源泄漏和短路保护装置，注意绝缘和接地，避免触电和设备损坏。
总之，设计和制作直流稳压电源需要根据自己的需求选择稳压器件，设计电路图，制作电路板，搭建输入输出端，进行测试和调试。
通过这些步骤，一个简单的直流稳压电源就可以制作完成。
在直流稳压电源设计和制作的过程中，还需要考虑一些其他要素，如过流保护、过压保护和温度保护等。
这些保护措施可以提高电源的可靠性和安全性。
过流保护是指在输出端口控制电流的大小，防止电流超过设定值而损坏设备或电源本身。
常用的过流保护电路有两种：电阻式和电子式。
电阻式过流保护是通过在输出回路中串联一定大小的电阻，当电流超过设定值时，电阻将发热并触发保险丝或继电器断开电路，实现过流保护。
直流线性稳压电源制作与调试
300Ω R4
1N747 VZ
D1 1N4007
Rp RL uO 1kΩ
R5 510Ω
Q1 2SC2001
D2 1N4007
R6 1kΩ
220 Vrms
T1
50 Hz
0°
C1 1mF
IRON_CORE_XFORMER
D4
D3
1N4007 1N4007
图1
R2 1kΩ Q2
2SC2001
R4 300Ω
KU
UO / UO U I
100% IL 0
T 0
• KU的单位是：%/V。KU和SU越小，稳压性能越好。 • 电压调整率也可表述为：在负载电流和温度不变时，输入电
压变化10％时，输出电压的变化量，单位为mV。
项目一 电源设计
纹波系数
• 直流电源输出电压中存在着纹波电压，它是输出 直流电压中包含的交流分量。
Ui
+ +
+
RL
UO –
–
DZ
UZ
–
基准 电压
UO↑→（UT1）E↑→UD1恒定→（UT1 ）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（ UT1）CE↑→UO↓
串联负反馈稳压电路
串联型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。
T
电 路 结 构
+ Ui –
–
+
UB –
+
++ UZ–
uo io
Tr a
D iD
u b+
uo R
t
t
整流电压的平均值
二极管只在半个周期能够导电，而负载上得到的电
集成直流稳压电源的设计1
集成直流稳压电源的设计课程设计任务书学生姓名：——专业班级：指导教师：工作单位：题目: 集成稳压直流电源的设计初始条件：可调式三端稳压器CW317的特性参数为U0=+1.2V～+37V,I omax=1.5A，最小输入输出压差（U i-U O）min=3V,最大输入输出压差（U i-U O）max=40V。
CW7812固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=19V，输出电压范围为U O=11.4～12.6V，最小输入电压U imin=14V，电压调整率为+3mV，最大输出电流为1A。
CW7912固定式三端稳压器的特性参数为：输入电压U i=－19V,输出电压范围U O=－11.4～－12.6V，最小输入电压为－14V，电压调整率为＋3mV，最大输出电流为1A。
要求完成的主要任务:在2个星期内运用所学知识完成不少于10页的设计内容，并运用PROTEL或PSPICE进行仿真或进行实物的焊接。
技术要求为完成有三档输出的集成直流电源，分别输出为正负12V、正5V、正3到9V的电压。
正文题序层次是文章结构的框架。
章条序码统一用阿拉伯数字表示，题序层次可以分为若干级，各级号码之间加一小圆点，末尾一级码的后面不加小圆点。
设计报告包括以下几部分，原理电路的设计，集成直流稳压电源的设计，电路的安装与测试，测试内容，对该电路进行仿真及仿真的结果及其分析，收获、体会和建议。
时间安排：第19周理论讲解，时间：礼拜五5，6，7、8节地点：鉴三20第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主8楼电工电子实验室指导教师签名： 2008年1月7 日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1摘要 (3)2方案的选择 (4)2.1方案1：采用分立元件实现：串联反馈式直流稳压电源 (4)2.2方案2：采用三端集成稳压电源实现 (4)2.3两方案的比较与论证 (5)3集成直流稳压电源的设计 (5)3.1对于输出正负12V的电路 (6)3.2对于输出正5V的电路 (7)3.3对于可变输出+3V--+9V的电路 (7)4电路的安装与测试 (8)5测试内容(理论值) (8)5.1整流滤波部分 (8)5.1.1测试桥式整流输出电压及其波形 (8)5.1.2测试滤波后输出电压及其波形 (8)5.2稳压部分 (9)5.2.1稳压电源电路开路电压 (9)5.2.2测试纹波系数 (9)6对该电路进行仿真及仿真的结果 (9)6.1 电源变压器的仿真 (9)6.2 整流电路的仿真 (10)6.3 滤波电路的仿真 (11)7收获、体会和建议 (13)8元器件清单 (14)9主要参考文献 (15)摘要本课程设计是关于集成稳压直流电源的设计，按照老师所补充的要求设计了三档可调式稳压直流电源，分别输出为±12V、﹢5V、﹢3～﹢9V三种不同的电压值。
集成直流稳压电源设计报告
电子电工教学基地集成直流稳压电源的设计一【设计目的及要求】1、设计目的（1）掌握集成直流稳压电源的实验方法。
（2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的方法。
（3）掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法。
2、设计要求（1）设计一个双路直流稳压电源。
（2）输出电压 Uo = ±12V ，最大输出电流 Iomax = 1A 。
（3）输出纹波电压ΔUop-p ≤ 5mV，稳压系数 SU ≤ 5×10-3 。
（4）选作：输出5V的电压。
二【电路框图及原理图】三【设计思想及基本原理分析】1、设计思想（1）确定电源变压器副边电压值A．要设计输出12V，电流1A的直流稳压电源，并使7812正常工作，必须保证输入与输出间维持大于2V的压降。
因此，7812输入端的直流电压必须大于14V。
B．根据经验可取U=1.2Uef ，若想在7812输入端获得14V电压，副边电压有效值Uef=U/1.2=14/1.2=11.7VC．考虑到整流电路的压降最小为 1.4V（两个二极管串联），副边电压电压有效值应为13.1V。
再考虑电网10%波动时，故副边电压可取15V。
（2）确定整流桥型号考虑到电路中会出现冲击电流，整流桥的额定电流最少是工作电流的2~3倍。
选择RS307（3A，耐压1000V）可留有很大的富裕量，满足要求。
（3）确定滤波电容A．确定滤波电容C1前要先求出Ri及τ值B．求Ri时，电流为1A，7812输入端的电压为14V，所以Ri=14ΩC．通常取时间常数τ=(3~5)T/2，T=0.02s，取τ=1.5T=0.03s则滤波电容C1=0.03/14=2.14mF，可以选购2200μF，耐压25V的电解电容。
（4）确定去耦电容去耦电容C2、C3是三端稳压芯片要求的，用来滤除高频分量防止自激，其值可以在0.1~0.47 μF之间选取。
取C2 =330nF， C3 =100nF（5）确定三端稳压器根据实验要求，选择了7805，7812和7912稳压芯片，分别输出5V，12V和-12V 稳定电压。
直流稳压电源制作—线性(2016年)
U2
Uo 4840V
1.2 1.2
整流二极管承受的最高反向电压：
U RM 2 U 21.4 1 4 05.4 6 V
例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输 出电压 Uo 48V，已知负载电阻 RL 100Ω，交流电 源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
解：因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整 流电流为1A，最高反向工作电压为200V。
(3
~
5)
T 2
例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输
出电压 Uo 48V，已知负载电阻 RL 100Ω，交流电 源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
解：流过整流二极管的平均电流：
ID1 2Io1 2U R L o1 21 40 8 0 0 .2A 424 mA0
变压器副边电压有效值：
输出1 输出2 输出3
负载调整率
效率 纹波
1.0A
选做：全分立元件线性稳压器
+
R3
UI Cin _
T1 R
R1
T2
RW1 RW2
RW
UZ
R2
+
RL UO _
一切参数自己确定、计算！！！ （可参考3.3节）
内容导航
1、概述 2、直流电源系统的组成 3、稳压电路原理及设计 4、三端稳压集成电路 5、稳压电路的主要指标 6、线性稳压电源DIY
出电压为24V,输出 路时，变压器副边绕组电压
电流为lA的直流电 有效值为：
源，电路形式可采 用半波整流或全波 整流，试确定两种 电路形式的变压器
U2
Uo 0.45
24 0.45
53.3V
整流二极管承受的最高
项目1设计与制作线性集成直流稳压电源[104页]
![项目1设计与制作线性集成直流稳压电源[104页]](https://img.taocdn.com/s3/m/142ffdb2f5335a8102d220d0.png)
（一） 二极管识别、检测及二极管的特性
1. 目测判别极性
触丝
半导体片
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2. 用万用表检测二极管
红表笔是(表内)负极 , 黑表笔是(表内)正极
电源的正极接阳极, 负极接阴极, 称二极管加正向偏置。正偏时有 较大的正向电流，较小的正向电阻，即二极管导通；反接时有微 小的反向饱和电流，几乎不导电，很大的反向电阻，即反偏时二 极管截止 。 即ＰＮ结具有单向导电性。
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项目1设计与制作线性集成直流稳压电源
任务1 半导体二极管的识别与基本特性的测试 任务2 半导体二极管基本应用电路的测试与分析 任务3 稳压电路的测试与分析 任务4 线性集成直流稳压电源的设计与制作
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您能识别下面这些是 什么元件吗？
这些元件有什么实际用途? 之间有什么关系呢？
00
1k
一般硅管正向电阻为几千欧， 锗管正向电阻为几百欧；反 向电阻均为无穷大。
正反电阻相差不大为劣质管
正反电阻都是无穷大或零 则二极管内部断路或短路
结论：二极管具有单向导电性，二极管是非线性器件
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任务1-3 用数字万用表检测整流、检波二极管
第一步 将数字万用表置于标有二极管符号的档位； (注意：数字表表棒输出正负与指针表相反)
第一步 将指针万用表置于R×100档
第二步
首先假定1N4007的一端为正极，用两表棒分别接触 1N4007的两引脚，测量电阻的大小并记录
第三步 交换红黑表棒的位置，再次测量并记录电阻的大小
第四步 将指针式万用表置于R×1K(Ω)档 ，重复第二、三步
第五步 以同样的步骤测试2AP9，记录测量结果
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线性稳压电源设计
线性稳压电源设计本实验中设计的直流稳压电源，主要由变压器、整流、滤波电路和稳压电路组成。
其中变压器用于将市电的交流电转换为所需的直流电，整流电路用于将交流电转换为半波或全波直流电，滤波电路用于平滑输出电压，稳压电路用于稳定输出电压。
在本实验中，采用单相桥式整流电路，将交流电转换为全波直流电。
接着，通过滤波电路对电压进行平滑处理，去除电压波动和纹波。
最后，通过三端集成稳压器对电压进行稳定，保证输出电压的稳定性和精度。
四、实验过程1、搭建电路板：按照电路图和PCB图进行布线和焊接，注意元器件的正确安装和连接方式。
2、调试电路：接通电源，使用万用表测量电路各点电压和电流，检查电路是否正常工作。
3、测试电路：连接负载，测量输出电压和电流，检查电路是否满足要求。
五、实验结果经过调试和测试，本实验设计的直流稳压电源能够稳定输出+5V、12V的电压，且输出电流不小于2A，满足实际应用需求。
六、元器件清单本实验所需元器件包括：变压器、整流二极管、滤波电容、稳压器、电阻、电容、LED等。
七、心得体会本实验通过对直流稳压电源的设计和实验，加深了对电源电路的理解和掌握。
同时，也提高了自己的动手实践能力和解决问题的能力。
八、附录：PCB图本实验的PCB图如下图所示，可以根据需要进行修改和优化。
便于估算，假设为理想锯齿波，纹波电压的峰峰值urpp和有效值Ur分别为：其中f=50Hz。
2.线性集成稳压器集成稳压电源分为线性和开关型两类。
线性稳压器具有外围电路简单、输出电阻小、输出纹波电压小、瞬态响应好等优点，但功耗大、效率低，一般用于输出电流5V以下的稳压电路中。
我们选择了LM78xx系列芯片，其中78xx系列为正电压输出，79xx系列为负电压输出，xx为输出电压的值。
根据试验要求，我们选择了LM7805用于输出+5V的直流电压，LM7812和LM7912用于输出±12V的直流电压。
芯片内集成了恒流源、基准电压源、采样电阻、比较放大、调整管、过热过流保护电路、温度补偿电路等，所有电路集成在单块硅片上，只有输入输出公共三个引出端，故名三端式。
直流稳压电源的设计与制作PPT课件
直流稳压电源的定义和重要性
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压的电源，广泛应用于各种电子设备和系 统中。
由于电子设备和系统的电压需求通常都是稳定的，因此直流稳压电源对于保证设备 的正常运行和稳定性至关重要。
在现代电子技术和通信技术中，直流稳压电源的应用更是无处不在，因此掌握其设 计和制作技术对于电子工程师和相关专业人员来说具有重要意义。
电压调整率
在输入电压变化±10%的条件下，输 出电压的变化率应小于±1%。
负载调整率
在输出电流变化±10%的条件下，输 出电压的变化率应小于±1%。
测试方法与步骤
纹波电压
在空载条件下，测量输出电压的纹波电 压应小于输出电压的1%。
VS
温度稳定性
在25℃±5℃的条件下，测量输出电压的变 化率应小于±0.1%。
输出电流的确定
总结词
输出电流是衡量直流稳压电源负载能力的重要指标，应根据实际负载的需求进行选择。
详细描述
在确定输出电流时，需要考虑最大负载电流和平均负载电流。最大负载电流是指电源能够提供的最大电流值，而 平均负载电流则是根据实际使用情况来确定的电流值。选择合适的输出电流能够确保电源在各种负载条件下都能 稳定工作。
布线设计
根据电路的电流和电压要求，选择合 适的导线规格和布线方式，确保电路 的电气性能和可靠性。
焊接与调试
焊接技巧
掌握焊接的基本技巧和方法，确保元器件焊接牢固、美观。
调试步骤
根据电路原理，进行调试操作，检查电路的性能指标是否符 合设计要求，并进行必要的调整和优化。
05 直流稳压电源的性能测试
测试方法与步骤
06 直流稳压电源的应用与展 望
应用领域与实例
线性直流稳压电源的设计 (1)
线性直流稳压电源的设计——————毕业设计关键词：变压；整流；滤波；稳压一、引言电子设备中都需要稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电；整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
二、线性直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图图1直流稳压电源的组成方框图及各部分的工作波形图三、设计方案及各部分电路及元器件的选择（一）变压器的选择通常根据变压器二次输出的功率选择变压器。
变压器二次有效值2U 应根据1U 来确定。
2U 与1U 的关系为MIN U ≤1.22U ≤MAX U在此范围内，2U 越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大，一般取二次电压有效值2U 为2U ≥MIN U /1.2这样可求得变压器的匝数比为N=1N /1N =220/2U加滤波电容器后，变压器二次电流已不再是正弦波，而且对电容充电时的瞬时电流较大，因此二次电流有效值一般按下式计算：2I =(1.1～3) 0I（二）整流电路的设计整流电路是利用是二极管的单向导电性，将交流电压变成单向的脉动直流电压，有半波整流和桥式整流，目前广泛采用整流桥构成桥式整流电路。
1、半波整流电路单相半波整流电路如图2所示，图中T 为电源变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时直流电源与市电电源有良好的隔离。
V 为整流二极管，设为理想二极管，L R 为要求直流供电的负载等效电阻。
图2单相半波整流电路设变压器二次电压为2U = 22U sin ωt 。
当2U 为正半周时，由图2可知，二极管V 因正偏而导通，流过二极管的电流D i 同时流过负载电阻L R ，即0i =D i ，负载电阻上的电压0U =2U 。
项目1 直流稳压电源的设计与制作[9页]
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项目1 直流稳压电源的设计与制作能力目标：（1）能够正确识别、检测和选用电阻、电容、二极管、集成三端稳压器、开关型降压稳压器等元器件。
（2）能够看懂直流稳压电源电路图。
（3）能够选择性价比较高的电路。
（4）能够按照电路图焊在PCB板上接电路。
（5）熟练使用万用表进行电路参数的测试。
（6）能够对制作完成的电路进行调试以达到技术指标的要求。
知识准备：（1）半导体基础知识（2）二极管的特性（3）二极管整流电路（4）滤波电路（5）直流稳压电源结构（6）集成稳压器典型工作电路（7）开关型降压稳压稳压电路技能要求：（1）会用万用表测试二极管的好坏和极性（2）会使用直流稳压电源和示波器（3）电路插接方法（4）电路焊接方法（5）电路测试和调试方法使用设备：电阻、电容、二极管（整流桥）、变压器、三端式稳压器（7815，7915）、开关型降压稳压器（LM2576）、万用表、直流稳压电源、示波器等。
一、直流稳压电源的设计1. 直流稳压电源结构框图直流稳压电源结构框图如图1所示。
直流稳压电源各部分主要作用如下：变压器：调整输入交流电压u i幅度到合适值。
一般采用降压变压器。
整流电路：将交流电压变为单向脉动的非正弦电压。
滤波电路：滤除整流输出脉动电压中的交流成分，输出比较平滑的直流电压。
稳压及过载保护电路：将滤波输出的直流电压变成几乎不受交流输入电压u i 、负载以及环境温度等变化影响的、稳定的直流电压过载保护电路是防止因过载或输出端短路等现象发生时造成电子器件烧毁，致使整个电源损坏。
u i +- 直流稳压电源的基本组成(方框图)uu u t2. 三端式直流稳压电源设计例：试应用集成稳压器设计一个能固定输出+8V 的直流稳压电源。
解：1）根据题目要求，通过查阅集成电路手册可知7808集成稳压器可输出＋8V 直流电压，可以选用。
其典型应用电路如图2所示。
2）三端式直流稳压电源电路原理图如图3所示。
3）根据稳压器输入电压确定变压器2次端电压，进而确定变压器的匝数比。
实验一 直流稳压电源的设计制作直流稳压电源的设计制
实验一直流稳压电源的设计制作一、设计内容设计并制作一台小功率直流稳压电源。
二、设计要求1.输出直流电压V o=±12V，最大输出电流500mA。
2.纹波电压≤5mV。
三、设计方案提示直流稳压电源由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
组成框图如图2－1所示。
图 1各组成部分的功能如下：1.电源变压器：将电网220V的交流电压变换成符合需要的交流电压。
2.整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。
3.滤波电路：利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容与整流负载并联，可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。
4.稳压电路：使整流滤波后的直流电压基本上不随电网电压或负载的变化而变化。
四、实验预习图2 W7800系列外形及接线图图3 W7900系列外形及接线图图4(a) 圆桥2W06 图4(b) 排桥KBP306图4 桥堆管脚图1、输出电阻RO输出电阻R0定义为：当输入电压U1（指稳压电路输入电压）保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即R0=ΔU0/ΔI0 （1）2、稳压系数S（电压调整率)（1）稳压系数定义为：当负载RL保持不变，输出电压U0相对变化量与输入交流市电电压U1相对变化量之比，即:S=（ΔU0/ U0）÷（ΔU1/ U1）（2）由于工程上常把电网电压波动土10 %做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化ΔU0／U0做为衡量指标，称为电压调整率。
3、纹波电压输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值（或峰值）。
五、实验报告要求1、电源、整流和稳压电路图。
2、详细说明所设计直流稳压电源的工作原理及各元件参数的确定。
3、各元器件的选择（列明细表格式见附表A）。
4、实验测试结果报告。
接入负载RL（滑线变阻器），并调节RL，使输出电流I0≈100mA。
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当温度升高或受到光的
+4
+4
+4
照射时，束缚电子能量增
高，有的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参与导电
+4
空穴
+4
自由电子
+4 ，成为自由电子。
自由电子产生的同 时，在其原来的共价键
+4
+4
+4
中就出现了一个空位，
称为空穴。
这一现象称为本征激发，也称热激发
2) 本征激发产生的载流子－－电子和空穴
+4
R
ui 较小，宜采用恒压降模型
ui
V1 ui / V 2
O
V2
uO
0.7V< ui < 0.7V
V1、V2均截止 ui 0.7V uO＝ ui
t
uO/ V
V2导通V１截止 uO＝ 0.7V ui < 0.7V V1导通V2截止
0.7
思考题:
t
uO＝ 0.7V
0.7
O
V1、V2支路各串联恒压源， 输出波形如何？
热激发现象 是指什么？ 半导体的 特点？
为什么本征半 导体导电能力 很弱？
杂质半导体有 哪两种？各自 特点是什么？
PN结的特 点是什么？
二极管基本知识
（一） 二极管结构、符号和类型
二极管类型
硅二极管 按材料分 锗二极管 砷化镓二极管
铝合金 小球 正极 引线 N型锗片 负极 引线
按结构分
正极引线 PN结
iV / mA B′
锗
B
硅
15 10 IR 5 O A′ －5
－U(BR) C C′
－30
A uV / V
0.2 0.4 0.6 0.8
D
D′
(A)
二极管正向导通时,要特别注意它的正向
电流不能超过最大值,否则将烧坏PN结。
2.
二极管两端加上反向电压时,在开始很
大范围内,二极管相当于非常 的电阻,
+ + + IR
征激发产生的少子浓度是 － － － － 一定的，故 I 基本上与外 － － － R － 加反压的大小无关，所以
+ +
称为反向饱和电流。但IR
与温度有关。
EW
内电场 E
R
PN结加正向电压时，具有较大的正向扩 散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂 移电流，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电 性。
T
－UBR 0 T u
三、半导体二极管的主要参数 1. 最大整流电流IF是二极管允许通过的最大正 向平均电流。超过ＩＦ, 二极管将过热而烧毁。 2.最大反向工作电压ＵＲM：二极管允许的最大 工作电压。当反向电压超过此值时, 二极管 可能被击穿。为了留有余地, 通常取击穿电 压的一半作为ＵＲM。
3. 反向饱和电流IR指二极管未击穿时的反向电 流值。 （越小单向导电性越好） 4. 最高工作频率fM（超过时单向导电性变差）
点接触型 面接触型 平面型
正极 负极 引线 引线
N型锗
金锑 合金 底座
p N
P型支持衬底
外壳
负极引线 触丝
面接触型
集成电路中平面型
点接触型
• 按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、 变容、阻尼等二极管 • 按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。 • 按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极 管。
IO= UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)
I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)
I1= IO + I2= 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)
例1. 3 ui = 2 sin t (V), 分析二极管的限幅作用。
小 结
理想二极管：
正偏导通 电压降为零 相当开关合上 反偏截止 电流为零 相当开关断开
恒压降模型：
正偏电压 UD(on)时导通 等效为恒压源 UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开
五、特殊二极管
稳压二极管
1. 伏安特性
符号 特性
iZ /mA
UZ
IZ
UZ 1）稳定电压 UZ 流过规定电压时稳压管两端的反向电压值。 2）稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，小于Imin时不稳压。 3） 最大工作电流 IZM ； 最大耗散功率 PZM P ZM = UZ IZ
课程名称：模拟电子技术
主讲人：杨淼
项目1 设计与制作线性集成直流稳压电源 直流稳压电源各组成部分作用:
滤波 有波纹的 稳压 直流 交流 整流 脉动 电压 直流电压 直流电压 电压
半导体基础知识
一、半导体的特性 1. 半导体 ―― 导电能力介于导体和 绝缘体之间的物质，常用硅 (Si) 、锗 (Ge)和砷化镓(GaAs)等。 2. 半导体的特性－－热敏性、光敏 性、掺杂性
耗尽层 势垒层
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
少子漂移电流
多子扩散电流
补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E 少子飘移
多子尽层
－ － －
－ － －
－ － －
－ － －
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
少子漂移电流 动态平衡： 扩散电流 ＝ 漂移电流
N型半导体 + + + + + +
+
+
+
+
+ +
－
－
少子—电子
少子—空穴
少子浓度——与温度有关 多子浓度——与温度无关
三、PN结及单向导电特性
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区 形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移。 内电场E
P型半导体 空间电荷区 N型半导体 － － － － － － － － － － － －
＋4
＋4
＋4 杂质原子提供 的多余的电子
＋4
＋5
＋4 杂质正离子
＋4
＋4
＋4
(a)
N型半导体（电子型）
硅原子 电子空穴对 自由电子
+4
多余电子
+4
+4
+
N型半导体 + + + + + + + + +
施主离子
+4
+5
+4
+ +
+4
磷原子
砷等
+4
+4
多数载流子——自由电子 少数载流子 —— 空穴
2.P型半导体（空穴型）
温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化
复合现象 激发和复合矛盾
由于本征激发产生的电子 空穴对的数目很少，则本 征半导体中载流子浓度很 低，其导电能力很弱。
热敏和光敏特性
掺杂特性
三、杂质半导体
掺入杂质（微量有用）的半导体 1. N型半导体（电子型） 本征硅(或锗)中掺
入少量的五价元素
(如磷、砷、锑等)， 多数载流子是电子， 少数载流子（本征激 发引起）是空穴。
二极管的恒压降模型
iD 0.7 V (Si) 0.2 V (Ge)
uD = UD(on)
uD
UD(on)
UD(on)
二极管电路分析举例 例1. 1 硅二极管，R = 2k，分别用二极管理想模型和恒
压降模型求出VDD = 2V 、 10V 时 IO 和 UO VDD IO R UO VDD IO R UO VDD IO
输入为高电平时，经过非门变成 低电平，发光二极管正向导通， 亮； 输入为低电平时，经过非 门变成高电平，发光二极管反向 截止，不亮。
光敏二极管——光能转换为电能
2.工作条件：反偏 3. 主要参数
IZminuZ/V IZ IZmax
O
4） 动态电阻 rZ= UZ / IZ越小稳压效果越好，几 几十
发光二极管LED(Light Emitting Diode) ——电能转换为光能 符号 1. 符号和特性
2. 工作条件：正偏 i /mA
特性
UD(on) R UO
IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA) 理想 UO = VDD = 2V 恒压降 UO = VDD – UD(on) = 2 0.7 = 1.3 (V) IO = UO / R = 1.3 / 2 = 0.65 (mA) VDD= 10V IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 理想 (mA) 恒压降 UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA) 结论： VDD 大采用理想模型 VDD 小用恒压降模型
反向电流 OC（OC’）段。
,且
反向电压而变化。
此时的电流称之为
IR, 见图中
3.反向击穿特性
由伏安特性看出，当反向电压超过 UBR 后稍有 增加时，反向电流急剧增加, 这种现象称为 i , UBR称为 。
4.温度对特性的影响 温度升高时二极管正向特性曲线向左 移动 , 正向压降减小 ; 反向特性曲线 向下移动,反向电流增大。
二、半导体二极管的伏安特性
i
实验曲线
击穿电压UBR
0 反向饱和电流
锗
(1) 正向特性 i