線性直流穩壓電源詳解之線性直流穩壓電源設計電路圖分析

　　線性直流電源

　　線性模式，是指調整管工作在線性狀態下（就是工作在放大區?。┑闹绷?a href="http://www.qd573.com/tags/穩壓電源/" target="_blank">穩壓電源。就比如三極管，有放大、飽和、截止三種工作狀態一樣，調整管工作在線性狀態下，可這么來理解：RW是連續可變的，亦即是線性的。而在開關電源中則不一樣，開關管是工作只有開、關兩種狀態：開——電阻接近很??；關——電阻很大接近于無窮大。工作在開關狀態下的管子顯然不是線性狀態。所以直流穩壓電源，會分為線性模式直流電源和開關模式直流電源。

　　線性直流電源（Linearpowersupply）是先將交流電經過變壓器降低電壓幅值，再經過整流電路整流后，得到脈沖直流電，后經濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓。要達到高精度的直流電壓，必須經過穩壓電路進行穩壓。穩壓過程 穩壓過程，是穩壓電源的一個核心，所以對這里大致說明一下。細細的講的話會很復雜，不過只要我們知道一個規律，分析起來就很方便了。

　　穩壓過程

　　如輸出電壓↑→誤差放大管基極電壓↑→誤差放大管基極電流↑→誤差放大管集電極電流↑→調整管基極電流↓（減小的那部分基極電流哪去了？被誤差放大管集電極分流了，調整管等效電阻↑→輸出電壓↓，完成了調整的目的。反之也一樣，↑變↓，掌握了這個規律，對于理解這個概念會很有幫助。

　　由于調整管相當于一個電阻，電流流過電阻時會發熱，所以工作在線性狀態下的調整管，一般會產生大量的熱，導致效率不高。這是線性穩壓電源的一個最主要的缺點。但線性穩壓電源的優點也是開關電源不可比的：調整速度快、紋波小、干擾小，正是這些優點，使得線性穩壓電路在數字電路、CPU供電（家電中的）、信號處理等對電源質量要求較高的電路中得到了廣泛應用。

　　基本工作原理

　　線性直流電源主回路的工作過程是輸入電源先經預穩壓電路進行初步交流穩壓后，通過主工作變壓器隔離整流變換成直流電源，再經過控制電路和單片微處理控制器的智能控制下對線性調整元件進行精細調節，使之輸出高精度的直流電壓源，

　　線性直流電源產品可廣泛應用于科研、大專院校、實驗室、工礦企業、電解、電鍍、充電設備等。

　　線性直流穩壓電源設計電路圖分析

　　1、直流穩壓電源的總體方框圖

　　2、穩壓電源模塊電路的設計

　　2.1、電源變壓器

　　電源變壓器是一個降壓變壓器，它將電網220V/Hz的交流電壓變換成符合需要的低交流電壓，并送給整流電路。變壓器的變壓比是初級電壓與次級電壓的比值，由變壓器的副邊輸出來電壓確定。

　　變壓器的主要參數有：

　?、僮儔罕龋鹤儔浩鞯淖儔罕仁浅跫夒妷号c次級電壓的比值。

　?、陬~定功率：是變壓器在指定頻率和電壓下能連續工作而不超過規定溫升的輸出功率。

　?、坌剩菏禽敵龉β逝c輸入功率之比，它反映了變壓器的自身損耗。 ④空載電流：變壓器在工作電壓下次級空載時（次級電流為零），初級線圈流過的電流稱為空載電流?？蛰d電流大的變壓器損耗大、效率低。

　?、萁^緣電阻和抗電強度：絕緣電阻是指變壓器線圈之間、線圈與鐵心之間及引線之間的電阻?？闺姀姸仁窃谝幎ǖ臅r間內變壓器可承受的電壓，它是變壓器特別是電源變壓器安全工作的重要參數。

　　電源變壓器Tr的作用是將電網220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的

　　2.2、整流電路

　　整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有單相半波整流濾波、橋式整流濾波等。

　　半波整流：利用了二極管的單向導電性，只輸出交流成分中的正電壓部分，電路非常的簡單易行，所用的二極管的數量也很少。但是，由于它利用了交流電壓的半個周期，所以輸出電壓較低，交流分量大，效率低。故這種電路僅僅適用于整流電流較小，對脈動要求也不是很高的場所。

　　單相橋式整流電路：由四個二極管組成，其構成原則就是，保證在變壓器副邊電壓的整個周期內，負載上的電壓和電流的方向始終不發生變化。它實現了全波整流電路，將副邊輸出電壓的負半周期也充分利用了起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電壓平均值是半波整流電路的兩倍。

　　因此，綜合考慮，本電路設計采用單相橋式整流電路。

　　當變壓器“1”端為正、“2”端為負時，二極管VD2和VD4承受正向電壓而導通，VD1和VD3承受反向電壓而截止。此時，變壓器“1”端通過VD4流經RL，再經過VD2返回至“2”端。當“1”端為負、“2”端為正時，二極管VD1和VD3導通，VD2和VD4截止，電流則由“2”端通過VD3流經RL，再經過VD1返回至“1”端。

　　2.3、濾波電路

　　濾波電路可以濾除整流電路輸出電壓中的大部分的交流成分，既而得到比較平滑的直流電壓。本電路為滿足其要求而選用電容濾波電路。各個濾波電容C均需滿足2/）5~3（*TCRL?，其中T為輸入交流信號的周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。

　　2.4、穩壓電路

　　穩壓電路的功能是用以確保其輸出的直流電壓是穩定的，不隨著交流電網電壓和負載的變化而發生變化。它利用調節流過穩壓管自身的電流大小來滿足負載電流的改變，并與限流電阻配合將電流的變化轉換成電壓的變化以適應電網電壓的波動。常用的集成穩壓器有固定式三端穩壓器和可調式三端穩壓器兩種。本電路要求輸出±5V/1A，±12V /1A和±15V/1A。故選用固定式三端穩壓器LM7805CT，LM7905CT，LM7812CT，LM7912CT和LM7815CT，LM7915CT，電路的設計非常簡單，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器即可，工作穩定，其芯片內有過渡、過熱和安全工作區保護，最大輸出電流也滿足要求。

　　3、電路參數計算

　?。?）確定電源變壓器副邊電壓、電流及功率。

　　輸出電流小于0.5A，輸出電壓小于12V，由上分析，可選購副邊電壓為16V，功率為8W的變壓器。

　　選整流二極管及濾波電容。

　?。?）因電路形式為橋式整流電容濾波，通過每個整流二極管的反峰電壓和工作電流求出濾波電容值。

　?。?）電阻的選擇