线性直流稳压电源设计方案及稳压电源原理图

直流稳压电源可以为电子设备提供用于负载的稳定直流电源。直流稳定电源的供电电源大都是交流电源。当交流电源或电阻的电压发生变化时，该电压的直流输出电压将保持恒定。随着电子设备向高精度，高稳定性和高可靠性方向发展，稳压直流电源对电子设备的电子电源提出了很高的要求。

线性稳压电源具有以下特性：功率单元的控制系统管线在线性区上运行，并且通过降低调节管之间的电压来稳定输出。由于巨大的静态管道损耗，必须安装大型散热器以产生热量。另外，由于变压器以工频(50Hz)工作，因此电容相当大。

这种储能器的优点是稳定性高，成熟度低，可靠性高，易于进行多通道生产以及具有连续可调输出的成品。缺点是它庞大，笨重且效率低下。这种类型的稳定电源有几种类型。从源头的性质来看，它可以分为稳压电源和稳流电源以及双稳（稳压稳流）电源，是有助于电压和电流稳定的电流。就输出值而言，它可以分为定点输出，波段开关调整和连续可调的电位器，从输出指标可以分为指标类型和数字显示类型等。

一、设计工作

1、项目名称：线性可调直流稳压电源

2、设计要求

输出电压：Vo = 4.5〜12.0V;

最大输出电流：Iomax≥1A;

输出纹波：VP-P≤10mV;

电压调整率：Ku≤5%(最大输出电流);

电流调整率：：Ki≤3%。 (当输出为12V时)。

二、硬件设计

1、稳定直流电源的设计概念

(1)主次级电压为AC 220V(有效值)50Hz。为了实现低压直流输出，首先，必须切换变压器以降低电源电压，以达到所需的交流电压。

(2)交流电通过整流器电路转换为直流电，但是幅度变化很大(即脉冲很大)。

(3)高频直流电压必须通过滤波电路去除，低压直流必须被滤波成交流分量并保持直流分量。

(4)通过电压控制电路使滤波后的DC电压稳定，并且可以获得不受外界影响的恒定DC电压并将其提供给该电压。

2、直流稳定电源的原理

(1)稳定的直流电源

稳定的直流电源是将220 V电压的交流电转换为指定的DC电压的设备。完成转换，命名，过滤和稳定化需要4个步骤。

OwerKraft变压器：这是一个逐步转换器，它将220V交流电转换为满足需求的交流电，并将其发送到整流电路。变压器的比例由变量的次级电压决定。

EctRectifier电路：使用非指示器组件将50Hz正弦电流转换为直流电流。

滤波电路：它可以对整流电路输出电压中的几乎所有交流分量进行滤波，以实现恒定的直流电流。

电路稳定电路：稳压电路的功能是保持输出电压稳定，并且不会随交流电和负载的变化而变化。

(2)整流电路

DCDC电路通常使用带有单个二极管的全电路整流器电路

工作原理

设置u2的二次电压=故障!找不到参考。 U2sinωt，U2是有效值。在u2的正半周中，二极管D1和D2导通，而D3和D4截止;在u2的负半周期中，D3和D4打开，D1和D2关闭。电阻负载有RL负载，电流正负流过该电阻，方向相同。

在桥式整流器电路中，每个二极管仅承载电路电流的一半，因此流过每个二极管的平均电流等于输出电流平均值的一半，这意味着电路中每个二极管的最大电压为( U2是两相电压的有效值。

(3)滤波图电容器滤波电路的电路图

通过使用滤波电路，可以对整流电路的输出电压中的交流成分进行滤波，以使输出电流变得均匀。常见的过滤器循环包括冷凝器草坪过滤器，电感过滤器和复合过滤器。如图4所示，在整流电路的输出端，即，在负载电阻器RL的两端并联连接有容量更大的电解电容器C，形成电容器滤波电路。与负载一起，它也称为并行滤波器。

从图3可以看出，当u2在半个周期内为正时，电源错误!找不到参考源。通过导电二极管VD1和VD3向负载RL供应电流，同时对电容器C充电(将电能存储在电容器中，例如t1〜t2)，并发出电压

U0 =uc≈u2;错误!找不到参考源。达到峰值后，u2减小。当u0≥u2时，VD1和VD3提前切断，电容器C通过RL放电，输出电压缓慢下降(类似于t2〜t3)。电容器的电容非常慢。当uc下降不那么多时，u2已开始下一个增加周期。当u2> u0时，电源u2通过VD2和VD4向负载RL供电，同时电容器C(例如t3至t4)充电，依此类推。在电路进入稳态操作之后，负载将具有锯齿状的近似波形，如图中的实线所示。与整流输出的脉动直流输出(虚线)相比，滤波后的输出电压要平滑得多。

放电时间常数RLC越大，输出电压越平滑。如果负载开路(RL =∞)并且电容器没有放电电路，则输出电压将保持故障!找不到参考源。峰值保持不变。估算输出电压：

显然，电容器滤波电路的输出电压与放电时间常数τ=电容器的RLC有关，并且τ应该比u2的周期T大得多。分析和实验表明，

可以如下估算滤波电路的输出电压，即

整流二极管的导通时间缩短，并且存在瞬时过电压电流。必须使用二极管以允许更大的电流通过，并且管子参数必须满足，

在已知负载电阻RL的情况下，根据公式选择滤波电容器C的电容，即

如果容量太小，输出电压UO将下降。通常，选择高容量的电解电容器。电容器的电阻电压应大于u2的峰值，并且必须考虑电源电压的振荡以提供足够的余量。电容器滤波电路的负载能力差，仅适用于负载电流小的场合。

(4)稳压电路

①电路组成：同相比运算电路的输入电压为稳定电压，比例系数可调，输出电压可调;在扩大输出电流的同时，集成运算放大器的输出端子增加了一个晶体管，并保持了发射极的输出形状。它形成带有加强链的串联稳压电路。使用由两个TIP41组成的复合管制作调整管，电阻器R1和稳压器管D3形成参考电压电路，电阻器R2，R3和R4是输出电压的测试电阻器，集成运算放大器LM358被用作输出电压的测试电阻。比较放大器电路。稳压管，参考电压电路，测试电阻器和比较器放大器电路构成了串联稳压电路的基本部分。电容器C1，C2和C3起到滤波作用。

②稳压原理：由于某些原因(例如电源电压的波动或负载电阻的变化等)，输出电压U0增大(减小)，并且采样电路将此趋势发送到反相输入端至A ，并且与输出电压U0同相。输入端子电位UZ相对放大，A的输出电压，即调节管的基极电位降低(增加);因为该电路采用发射极输出形式，所以必须降低(增加)输出电压U0，以便获得稳定的U0。

该电路通过在深电压上引入负反馈来稳定输出电压。

3、原理图