串聯穩壓電源設計

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串聯穩壓電源設計范文第1篇

關鍵詞 直流穩壓電源；線性電源；開關電源

中圖分類號：TM44 文獻標識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-134-01

1 線性直流穩壓電源

1）晶體管串聯式直流穩壓電源：晶體管串聯式直流穩壓電源工作在線性放大狀態，因而具有反應迅速，電壓穩定度和負載穩定度高，輸出紋波電壓小，噪聲小。在電路技術方面，其控制電路所用的元件少。對調整管的開關特性，濾波器的高頻性能等無特別要求，所以可靠性高。

串聯式穩壓電源的嚴重缺點是效率低。要提高效率就必須降低調整管上的壓降，減少在調整管上的損耗。解決的辦法：①PNP和NPN晶體管互補：串聯式穩壓電源輸出電源電流較大時，通常調整管都要接成共集電極的達林頓組合管。因為在晶體管電參數相同情況下在保持電流放大倍數相等的情況下，互補連接的組合調整管的集射極壓降減少了，因而電源的效率得到提高；②偏置法：一般共集電極組合管集射間的壓降一定程度上取決偏置電流。采用偏置連接法當輸出電流一定時可以有效的提高電源效率；③開關穩壓器作前置予調節：在輸入-輸出電壓差比較大，輸出電流也比較大的場合，采用開關穩壓器作串聯式穩壓器的前置予調節也是提高電源效率的有效辦法。開關予調節還可以設置在電源變壓器的原邊。

2）集成線性穩壓器發展：早期市場集成穩壓器的廠家很多，產量大、應用廣泛。主要有半導體單片式集成穩壓器和混合式集成穩壓器兩大類。它們的電路形式、封裝、電壓及電流的規格都是多種多樣的。集成穩壓器可分為定電壓的，可調的，跟蹤的和浮動的。但是不管哪一種形式，它們通常由基準電壓源，比較放大器，調整元件即功率晶體三極管和某種形式的限流電路組成。有些集成穩壓器內部還有邏輯關閉電路和熱截止電路。集成穩壓器與由分立元件組成的穩壓器比較，集成穩壓器的優點非常明顯，成本低，體積小，使用方便，性能好，可靠性高。

3）恒流源網絡穩壓電源技術：采用恒流網絡穩壓是目前串聯穩壓電源的有一特點。采用恒流網絡可以有效地提高電源的穩定性。集成穩壓器中普遍采用了恒流網絡。分立元件組成的串聯穩壓器也愈來愈多地運用恒流技術。使用晶體管場效應管和恒流二極管等元件可以實現恒流。恒流二極管在分立元件的串聯穩壓器中使用更為方便。

2 開關直流穩壓電源

開關式直流穩壓電源指其功率調整元件以“開”、“關”方式工作的一種直流穩壓電源。早期的磁放大器開關直流穩壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態進行“開”、“關”控制，那是一種低頻磁放大器。在此過程中出現的可控硅相控整流穩壓電源也屬于開關直流穩壓電源。隨后，高頻開關功率變換技術得到了快速發展，這主要是指變換器方式的高頻開關直流穩壓電源。上個世紀90年代電力電子技術、PWM等技術的日趨成熟，直流開關電源和交流開關電源已成為主導市場。電力電子技術是利用電力電子技術對電能進行控制和轉換的學科。它包括電力電子器件 、變流電路和控制電路三個部分，是電力、電子、控制三大電氣工程技術領域之間的交叉學科。隨著科學技術的發展，電力電子技術由于和現代控制理論、材料科學、電機工程、微電 子技術等許多領域密切相關，已逐步發展成為一門多學科相互滲透的綜合性技術學科。

1）無工頻變壓器化：省掉工頻電源變壓器而采用直接從電網整流輸入方式是開關電源減少體積和重量的一個重要措施。無工頻變壓器化已成為當代先進開關電源的一個特點。無工頻變壓器的開關電源與各種有工頻變壓器的直流穩壓電源相比，其突出優點是體積小、重量、效率高。開關電源的電路形式已多種多樣了。就調制技術而言有脈寬調制型、頻率調制型、混合調制型，其中脈寬調制占絕大多數。目前出現了完全無變壓器的開關電源，即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點是體積還可比現在的無工頻變壓器開關電源小的多，而且沒有繞制的變壓器這一類器件，可以集成電路工藝制作。

2）開關電源高頻化：現代開關電源的一個顯著特點是開關頻率不斷提高，不管是晶體管開關電源、可控硅開關電源還是場效應管開關電源都是向高頻化方向發展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現，開關電源的工作頻率已從早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范圍甚至G赫范圍。

3）控制電路集成化：早期開關電源的控制電路是用分立元件構成的。這樣，電路設計復雜，調試維修麻煩，影響開關電源的推廣應用。為了適應開關電源的迅速發展，集成化的開關電源控制電路被研制成功，而且功能愈加完善。開關電源控制電路集成化，大大簡化了開關電源的設計，提高了開關電源的電性能和可靠性，而且體積小，降低成本。

4）主要元器件高頻化：為了適應開關電源迅速發展的需要，開關電源所用的主要元器件的發展也很快，其主要目標是高頻化。開關電源中的開關元件-功率晶體管、可控硅和場效應管都在提高看工作頻率方面取得了成績。但是最引人注目的是功率管IGBT復合管，MOSFET場效應管的出現，它不僅開關頻率提高到1MHz-1GHz，而且開關特性好，所需驅動功率小，不存在二次就穿，能防止熱奔等特殊優點。另外大電流肖特基勢壘的出現大大改善了低電壓電流開關電源的整流效率，它具有開關速度快、反向恢復時間短，正向壓降地等優點。在濾波過程中，電容器等器件也要在材料、結構工藝諸方面進行研制，以適應開關電源高頻化的要求。

5）全數字化控制：開關電源的控制已經由模擬控制，模數混合控制，進入到全數字控制階段。全數字控制是一個新的發展趨勢，已經在許多功率變換設備中得到應用。但是過去數字控制在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來，開關電源的高性能全數字控制芯片已經開發，費用也已降到比較合理的水平，歐美已有多家公司開發并制造出開關變換器的數字控制芯片及軟件。全數字控制的優點是：數字信號與混合模數信號相比可以標定更小的量，芯片價格也更低廉；對電流檢測誤差可以進行精確的數字校正，電壓檢測也更精確；可以實現快速，靈活的控制設計。

參考文獻

串聯穩壓電源設計范文第2篇

關鍵詞：電子 制圖 驅動

隨著電子技術、電子產品更新換代的周期不斷加快，傳統的職業院校電子專業課程已遠遠不能滿足企業對電子專業技能人才的要求。從筆者學院近幾年畢業的電子專業學生的跟蹤反饋中，我們發現企業迫切需要職業院校加快課程體系的建設。為此，筆者學院根據企業調研的結果，在學院的電子類相關專業增設了電子工程制圖課程。為使課程教學真正貫徹落實“堅持以就業為導向，深化職業教育教學改革”的原則，筆者學院組織電子教研室與計算機教研室具有豐富教學經驗的一線教師共同開展專項教改課題研究，力求使課堂內容貼近教學實際，滿足學生成才與企業電子專業崗位群的需要。經過幾年的教學實踐，筆者學院已逐步將該課程建設成有特色、實用性強的精品課程。

一、職業院校電子工程制圖教學任務

電子工程制圖作為職業院校電子類相關專業必修的一門專業基礎課程，在教學中首先必須把握住課程的教學任務。根據企業崗位群的需要，我們將該課程的教學任務定位于使學生掌握運用相關軟件完成電路原理圖的繪制、電路仿真、PCB板的設計、設計規則的檢查、輸出文檔報表等一系列的技能，對學生進行職業意識培養和職業道德教育，提高學生的綜合素質與職業能力，增強學生適應職業變化的能力，為學生職業生涯的發展奠定基礎。

二、職業院校電子工程制圖教學內容

通過近幾年的教學實踐與摸索，筆者學院逐漸建立起一套適應學院實際教學狀況的教學模式。首先在教學軟件的選擇上，不盲目追求“品牌”，而是選擇最適合學院職校生當前知識、能力素質的軟件。經過多方比較、試用、反饋，特別是征求企業一線電子技術工程師的意見，最終決定采用Protel DXP 2004軟件。該軟件是基于Windows操作平臺的一款支持中文操作的電子電路設計軟件，它具有強大的設計功能，能夠滿足電子電路設計的需要，為用戶提供全面的設計解決方案，也是目前用戶群最大、實際工程應用最廣泛的版本。其次在教師隊伍的培養上“走出去，請進來”。筆者學院的許多電子專業教師是大學畢業直接分配進入學校任教的，其中有很多老教師對于電子工程制圖的軟件應用十分陌生，特別是都缺乏企業實踐經歷。為此，學院一方面利用校企合作的模式，鼓勵相關專業教師利用寒暑假去企業第一線調研、培訓，同時聘請企業的電子工程師、技師以及技術人員來校擔任外聘教師，這樣“兩條腿走路”，就使教學真正實現與企業需求的“無縫對接”。

三、職業院校電子工程制圖教學模式

由于學院學生的層次差異較大，因此在教學中必須根據不同層次學生的需求展開教學。為了幫助學生迅速掌握Protel DXP 2004設計系統的使用方法和操作技巧，學院在教學中摒棄傳統的以知識傳授為主線的知識架構，而是以項目為載體，以任務來推動，依托具體的工作項目和任務將有關專業課程的內容逐次展開，這樣才能實現預定教學目標。

1.項目教學，任務驅動

項目教學法已被證明是比較適合于職業院校專業課程教學的一種教學方法。針對電子工程制圖課程的教學特點，我們將整個教學內容分為九個項目，即初識Protel 的發展及作用、繪制串聯型穩壓電源原理圖、生成串聯型穩壓電源原理圖相關報表、制作原理圖元件庫、熟悉PCB設計系統工作環境、制作新的PCB元件庫、制作串聯型穩壓電源電路PCB板、層次原理圖的設計、制作模擬烘 手機顯示與控制電路的PCB板。各個項目設置不同難度的任務，如“繪制串聯型穩壓電源原理圖”項目安排設置串聯型穩壓電源原理圖環境、原理圖元件庫、放置串聯型穩壓電源元件、串聯型穩壓電源的元件布局、放置串聯型穩壓電源的導線、放置電源/接地端口等任務，在每個項目的任務都完成后，教師布置所講授內容的“自我測評”。這樣將完成這些項目任務作為目的精選課堂教學內容，各章節知識點的分布由淺入深，從簡到繁，循序漸進，學生的學習興趣與積極性得到了充分的激發。

2.案例導入，理實一體

串聯穩壓電源設計范文第3篇

一、汽車電源系統原理

汽車電源系統由兩部分組成，即鉛蓄電池和交流發電機，鉛蓄電池和交流發電機并聯在一起工作。在發動機沒有啟動或已經啟動沒有達到穩定帶速之前，主要由蓄電池提供能量。當發動機達到穩定帶速以后，主要由汽車發電機提供能量，同時交流發電機為鉛蓄電池充電。正常工作中鉛蓄電池與發電機并聯，由于鉛蓄電池的電壓鉗位作用，電源輸出電壓基本保持在額定電壓基礎上。如果汽車處在長時間低耗能的狀態下運行，鉛蓄電池可能出現滿電情況，如果發電機繼續為鉛蓄電池充電，鉛蓄電池的端電壓會隨充電電壓升高，產生交流發電機撇載現象。在撇載狀態下，鉛蓄電池失去電壓鉗位作用，輸出電壓等于交流發電機整流輸出電壓，大約15伏左右。

二、汽車電源保護電路作用

鉛蓄電池額定電壓大約為12伏（柴油車為24伏），交流發電機輸出額定電壓大約為14.5伏。汽車電器設備額定電壓是12伏，如果出現撇載現象，交流發電機電壓接在電器設備上，此時電壓已經超出額定電壓的20%，可能燒毀用電設備。為了防止汽車電氣設備在發電機撇載后出現燒毀現象，需要對汽車用電設備進行保護，這個保護用電設備的電路，我們稱之為汽車電源保護器。本項目主要就是研究保護汽車用電設備的保護電路，以便使汽車能安全、可靠地運行。

三、汽車電源保護電路結構

汽車電源保護電路主要是把用電設備電壓控制在額定電壓的10%以內。而對于汽車而言，出現撇載現象之前，用電設備不會出現過壓現象而燒毀；出現撇載現象后，電壓升高可能燒毀用電設備。電路設計上采用兩部分組成，一部分采用開關控制哪一路電路接通；另一部分采用直流串聯穩壓電路使撇在后輸出電壓穩定。該電路主要由穩壓電路和開關控制電路兩部分組成，撇載之前電源電壓經過常閉觸點加在負載上，此時保護電路幾乎對原電路沒有影響；撇載之后，電壓經過常開觸點送到穩壓電路，經過穩壓后加到負載上。這樣就可以保證用電設備在額定電壓下工作，從而使用電設備更加可靠地運行。

四、汽車電源保護電路工作原理

電源保護電路與普通串聯型穩壓電源略有不同，在穩壓電源的前邊增加了多觸點繼電器，當電源電壓在12伏（汽車發電機撇載之前）時，繼電器不動作，電源經繼電器常閉觸點，加到用電設備上。當電源電壓增加到12.5伏以上時，繼電器動作，常閉觸點打開，常開觸點閉合，電源電壓經繼電器常開觸點，經串聯穩壓電路穩壓后加到用電設備上。

串聯穩壓電路使用了具有溫度補償特性的，高精度的標準電壓源集成電路TL431，所以使電路簡化，成本降低，而穩壓性能卻很高。穩壓管TL431的穩壓值連續可調，這個穩壓值決定了穩壓電源的最大輸出電壓。調整管用的是大電流NPN型金屬殼硅管，由于它的發熱量很大，如果條件允許，盡量購買大的散熱片，擴大散熱面積，如果不需要大電流，也可以換用功率小一點的硅管，這樣可以做的體積小一些。濾波用兩只50V、4700uF電解電容并聯，使大電流輸出更穩定，如果考慮高頻波影響，可以增加一個低容量濾波電容。

五、汽車電源保護電路設計技術關鍵點

應用汽車電源保護電路可以有效保護汽車用電設備，防止用電設備因為電源電壓升高而損壞。雖然電路在設計上采用穩壓電路，但又與傳統串聯型穩壓電路不完全相同，具體體現在以下幾方面：

1.電源調整管采用雙管串聯形式，可以提供更大的電流。汽車電路具有低電壓、大電流的特點，因此采用雙管串聯，可以增加輸出電流。電流的增加會使調整管管耗增加，調整管可能會產生大量的熱量，三極管的選擇很重要，同時散熱問題也是項目研究的重點，除了考慮增大散熱片外，必要時還可以考慮增加風扇散熱，以保證三極管工作穩定。

2.為了降低電源保護設備插入損耗，采用繼電器對電路中電壓分段控制。利用繼電器控制串聯穩壓電路的工作狀態，只有在電源電壓升高時，穩壓電路工作，其他情況下穩壓電路不工作，這樣就可以降低設備損耗。

3.繼電器在斷開、吸合瞬間，可能產生脈沖電壓，影響輸出電壓穩定。為了防止輸出電壓受到影響，電路中采用雙電容并聯形式，提高電路的充放電時間，降低由于繼電器動作產生的影響。

汽車電源保護器主要是針對目前汽車市場上出現用電設備偶爾燒毀而設計的，電路結構簡單，穩壓效果好，安裝維護比較方便，插入損耗小。該電路主要為5A以上用電設備設計的，如果為收音機、電視機等供電，電源調整管還可以選擇小功率管。電路的缺點是輸出電壓在繼電器動作前后可能不一致，設備體積可能略大，如果采用風扇散熱，可能增加設備能耗等。但不管怎么說，這都是目前市場上絕無僅有的一款為汽車電器設備設計的保護電路，隨著汽車電子技術的飛速發展，在不久的將來它將發揮巨大的作用。

參考文獻：

[1]張華.汽車電工電子技術.北京理工大學出版社，2011.8

串聯穩壓電源設計范文第4篇

關鍵詞：直流，穩壓電源，設計

Abstract: power supply is designed in this paper is composed of two parts, respectively, step voltage output power group and the positive and negative double power group. AT89S52 microcontroller as the core of the design of the control device, with the help of DAC series of digital-analog conversion chip, LM317 and LM337 regulator and CD4051 as the transform of the output voltage. DC regulated power supply design has certain protective function, and can be conveniently on the voltage display, each with 0.1V step increasing or decreasing voltage, enough to satisfy many experimental situations.

Keywords: DC, DC power supply, design

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

一、引言

直流穩壓電源是電子及電氣中常用的設備之一。傳統的直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩壓電源品種很多，但均存在以下問題：當輸出電壓需要精確輸出，困難較大。另外，常常通過硬件對過載進行限流或截流型保護，電路構成復雜，穩壓精度也不高。現設計精度簡易直流電源，克服了傳統直流電壓源的缺點，具有較高的應用價值。

二、本系統功能特點

(1)一組電源最大輸出電流可達2.5A，輸出電壓從0.0V～＋12.0V以0.1V步進連續可調（遞增或遞減），在輸出電壓在小于＋3V時，短路保護；當輸出電壓為＋3V～＋12V時輸出電流超過2.5A時保護。另一組電源最大輸出電流為1A，輸出電壓為：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八種電壓依次可調。

(2)輸出端無論是過流還是短路，保護電路的動作都是以切斷輸出回路的方式工作，且當輸出短路不再存在或負載足夠輕時電路會自動恢復正常工作狀態。保護動作時兼有聲光報警信號。

(3)電路能夠將兩組電源的輸出電壓幅值實時直觀地顯示出來。

本文以AT89S52單片機為本設計的核心控制器件，借助于DAC系列數模轉換芯片將數字量轉換成模擬量，并通過I/U的轉換以電壓的形式輸出；運用LM317與LM337結合的方式作為穩壓器，用CD4051作為輸出電壓的變換。

三、系統硬件的設計與實現

系統硬件的結構框圖如下圖所示。主要由單片機、兩組電源、顯示、檢測與保護電路、報警電路及鍵盤輸入電路組成。

3.1、步進電壓輸出電源組工作原理

在這部分電路中主要的器件有單片機AT89S52、D/A轉換器DAC0832、運放OP07和電流放大所用三極管。其電路原理框圖如下圖所示。

工作原理：首先給各芯片正常工作的條件，先利用單片機產生一組8位二進制代碼并從P0口輸出，可以通過按鍵來調整單片機輸出二進制代碼的加1和減1。8位二進制范圍在00000000～11111111有效,再用此組二進制碼送到DAC0832的數據輸入端（DI0～DI7）,本系統是因D/A轉換簡單，故采用直通方式工作。與單片機電路連接如下圖所示。

在電流/電壓轉換之后用運算放大電路進行了4倍的電壓放大電路。電路連接如下圖所示。

3.2、常用正負雙電源組工作原理

該電源組輸出正負對稱的直流電壓，電壓值為8組實驗最為常用的電源：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。為了確保用電安全，電路在開機狀態下必須能有0V的輸出功能。電路原理圖如下圖所示。

圖中二極管D1、D3的作用是輸入開路時，防止C13、C23通過LM317、LM337放電。D2、D4的作用是輸出端短路時，防止C12、C22向穩壓器的調整端放電。在LM317穩壓電路中，它的基準電壓為＋1.25V，輸出電流可達1.5A。圖中R1、R2為泄放電阻，其輸出電壓的改變通變換調整端的電阻予以實現。

3.3、保護電路工作原理

保護環節的硬件電路主要由取樣電路、A/D轉換電路、單片機、保護控制與報警電路四部分構成。構成框圖如下圖所示。

它能在輸出端短路或是負載過重導致的過流現象存在時動作，以切斷輸出回路保護電源本身不致損壞。其取樣電路采用阻值極小的大功率電阻，這里取值為0.1Ω，如下圖所示。

串聯電阻R2、R3的作用為了防止輸出端短路是的高電壓反饋到A/D轉換器的模擬量輸入端而導致其損壞。當輸出端連接上負載時，在取樣電阻就會有電流流過，并產生一定的壓降，并作為取樣信號送到A/D轉換電路進行模數轉換。

3.4、顯示電路工作原理

顯示電路運用了最為常用的1/3位A/D轉換集成電路ICL7107，由于該芯片要求正負雙電源供電。以ICL7107本身38腳產生振蕩信號作為資源，用一個六非門集成電路CD4069（或74LS04）與電阻電容構成負壓產生電路。而芯片參考電壓（36腳）仍用TL431提供。如下圖所示。

3.5、數控部分

數控部分是穩壓電源實現數字化控制的核心。以AT89S51單片機為控制核，采用DAC模塊實現穩壓電路的輸出控制，并由ADC模塊實現輸出電壓的測量，利用鍵盤和顯示模塊實現人機交互。鍵盤模塊采用4×4 矩陣鍵盤，實現輸出電壓的數字化設定和步進調整。而DAC模塊和ADC模塊都采用串行控制芯片，減少了單片機IO口的使用。

四、系統軟件設計

本系統的軟件用C語言編寫而成。包含主程序、D/A轉換程序、A/D轉換程序、保護動作程序幾個模塊組成。主程序流程圖如下圖所示。

由于設計使用的51系列單片機沒有SPI接口，故采用軟件模擬SPI的操作方法實現串行控制。在ADC采樣時，對輸出電壓進行多次采樣(如100次)，取其平均值作為采樣結果，否則采樣過于頻繁，測量不準確。而預設DAC輸出時，根據設定值預設一個DAC控制字，使輸出接近設定值。在微調DAC輸出時，只需對DAC控制字進行增1或減1操作即可。在鍵盤掃描時，如果按下的是數字鍵，則儲存數字; 如果按下的是單位鍵，則組合之前按下的各數字鍵，使之成為一個數值，作為新的設定值; 如果按下的是步長鍵，則可設置步長值; 如果按下的是步進鍵，則對DAC設定值按所設置的步長增或減，使輸出電壓步進變化。

五、結果分析

（1）由于選擇A/D與D/A轉換器精度遠高過指標要求的精度，且電路中所用的電阻均采用精密電阻，所以可以保證設定值和實際測量值的精度要求經過測試，誤差最大為0.06V。

（2）輸出端并聯大容量的電容濾波與優質高頻吸收電容（突波電容）,進一步降低輸出電壓的紋波系數。

六、結束語

本文介紹的電源以AT89S52單片機為核心控制器件，此電源不僅擁有完善的過流保護功能、直觀的電壓顯示、良好的穩定性和較大的輸出電流，而且能同時輸出常用正負雙電源和以0.1V步進遞增或遞減電壓，足以滿足眾多實驗場合的需求。

參考文獻

[1] 王春梅.實驗室簡易數控直流穩壓電源的設計[J].化工自動化及儀表.2011(01)

[2] 劉楚湘,杜勇,尤雙楓.基于單片機的數控直流穩壓電源設計[J].新疆師范大學學報(自然科學版).2007(01)

串聯穩壓電源設計范文第5篇

電源是一切電子設備的基礎，沒有電源就不會有如此種類繁多的電子設備。中職學校電工電子專業的同學作為初學者首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。

【關鍵詞】

直流穩壓電源 設計 優化 測評

【正文】

電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續穩定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩定的直流電能。另外，很多中職學校的電工電子專業初學階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。下面我們就直流電源的基本設計問題進行探索。根據中職學生在校學習階段的實際需要，提出以下的設計任務和要求：

一、設計要求

1．輸出電壓可調：Uo= +3V ～ +9V

2．最大輸出電流：Io max= 800mA

3．輸出電壓變化量：ΔVop_p≤5mV

4. 穩壓系數：SV≤3×10-3

二、設計方案和論證

穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四個部分組成，基本設計：

方案一：單相半波整流電路

傳統單相半波整流簡單，使用元件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。

方案二：單相橋式整流電路

使用的整流元件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個元件所承受的反向電壓為電源電壓峰值。根據實際情況，綜合3種方案的優缺點:決定選用方案二。

三、各電路設計和參數估算

整流電路采用橋式整流電路，電路所示。在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。

在設計時，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：

（I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩壓電路可選集成三端穩壓器電路。

3．1集成三端穩壓器的選擇

三端可調式集成穩壓器內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優良、不易損壞、等優點。其電壓調整率和電流調整率均優于固定式集成穩壓構成的可調電壓穩壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。

輸出電壓表達式為:

在式中，1.25是集成穩壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻 兩端，將產生一個恒定電流通過輸出電壓調節電位器 ，電阻 常取值 。電路加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩壓器而被損壞。

LM317其特性參數：

輸出電壓可調范圍：1.2V～37V

輸出負載電流：1.5A

輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V

能滿足設計要求,故選用LM317組成穩壓電路。

3．2電源變壓器的選擇

電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：

由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值 ，輸入電壓與輸出電壓差的最大值 ，故LM317的輸入電壓范圍為：

即

，取

變壓器副邊電流： ，取 ，

因此，變壓器副邊輸出功率：

由于變壓器的效率 ，所以變壓器原邊輸入功率 ，為留有余地，選用功率為 的變壓器。

3．3整流二極管和濾波電容的選用

由于： ， 。

IN4001的反向擊穿電壓 ，額定工作電流 ，故整流二極管

選用IN4001。

3．4濾波電容

根據，

和公式

可求得：

所以，濾波電容：

電容的耐壓要大于 ，故濾波電容C取容量為 ，耐壓為 的電解電容。

四、 原理圖和元件清單

1． 使用DXP2004設計總原理圖，然后由軟件自動生成的元件清單。

2． 元件需要三極管、二極管、電解電容、電阻、穩壓管、電位器若干。

五、安裝與調試(使用Multisim10調試)

按PCB圖，制作好電路板。安裝時，先安裝小元件，這樣方便元件的擺放，因此先安裝整流電路，再安裝穩壓電路，最后再裝上濾波電路。軟件如果沒有LM317元件，用LM117代替。模擬實驗中：

1. 電位器R2取最大值時，Uo=9.088V

2. 同理電位器R2取最小值時,Uo=2.983V

3. 電位器在0到10K之間，輸出電壓連續可調：約為3V~9V。

六、測試性能與分析

1．輸出電壓與最大輸出電流的測試

一般情況下，穩壓器正常工作時，其輸出電流I0要小于最大輸出電流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作時 上消耗的功率為：

故 取額定功率為10W，阻值為20 Ω的電位器。

測試時，先使 ，交流輸入電壓為220V，用數字電壓表測量的電壓值就是Uo。然后慢慢調小 ，直到Uo的值下降5%，此時流經 的電流就是 ，記下 后，要馬上調大 的值，以減小穩壓器的功耗。當R5（RL）=20歐姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）時，Io=846.644mA,即Iomax=Io.

2．紋波電壓的測試

用示波器觀察Uo的峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量ΔUop-p

的值（約幾mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV

3．穩壓系數的測量

按實際連接電路， 在 時，測出穩壓電源的輸出電壓Uo。然后調節自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩壓電源對應的輸出電壓Uo1 ；再調節自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩壓電源的輸出電壓Uo2。則穩壓系數為：

因為，在調試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):

U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V

Ui=10.8V時，Uo=8.72V Ui=13.2V時，Uo=8.740V

所以，穩壓系數： =0.0022

結論：誤差在允許的范圍內，本設計已達到要求。