直流稳压电源的设计与制作培训课件

直流稳压电源的设计与制作主要讨论直流稳压电源的基本组成及工作原理，然后介绍串联反馈式稳压电路和开关式直流稳压电路，最后按要求完成直流稳压电源的设计与制作内容提要

在电子电路和电气设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，直流电源可分为两大类，一类是化学电源，如各种各样的干电池、蓄电池、充电电池等电源；其优点是体积小、重量轻、携带方便等，缺点是成本高，易污染。另一类是稳压电源，它是把交流电网220V的电压降为所需要的数值，然后通过整流、滤波和稳压电路，得到稳定的直流电压，这是现实生活中应用比较广泛的一类。引言直流稳压电源第一节第三节第四节第五节第二节直流稳压电源的组成及工作原理串联反馈式稳压电路开关式直流稳压电路第一节直流稳压电源

的基本组成及工作原理一、直流稳压电源的组成二、直流电源各部分原理三、直流稳压电源的性能指标

电源变压器vo0tvF0tvR0tv10tv20t

整流电路滤波电路稳压电路一、直流稳压电源的组成

直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。

VO

VI功能作用交流电压变换部分将电网电压变为所需的交流电压将直流电源与交流电网隔离二、直流稳压电源各部分原理电源变压器

1、电源变压器电源变压器电源变压器

仿真一：电源变压器的基本特性1、要求：电源变压器：10：1，200V/50Hz

负载电阻：100欧，示波器2、仿真电路：

电源变压器

3、回答问题：变压器初级输出电压幅值约为

V

变压器次级输出电压幅值约为

V初级绕组输入电压与次级绕组输出电压之比约为

：

。注：理想变压器满足：

I1/I2=U2/U1=N2/N1（P1=P2）电源变压器

问题变压器是否可以进行直流变压？是否可以用电位器来变压？变压器的输出功率与输入功率关系是怎样？电源变压器

2、整流部分作用：将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。(AC→DC)说明：1、单方向的脉动电压存在很大脉动成份，不能直接提供给负载。2、脉动谐波成份——纹波整流电路

技术：二极管的单向导电性

电路形式：半波整流

全波整流

桥式整流

整流电路

v2vo00tt234Trv1v2DRLvo整流电路

1、电路图：如图所示，利用二极管的单向导电性，在负载电阻RL上得到单向脉动电压VO整流电路1半波整流电路：整流：利用二极管的单向导电性，把交流变成脉动的直流v2vo00tt234Trv1v2DRLvo2、电路特点：电路结构简单，输出电压波动较大、效率低输出的直流电压值为:整流电路

整流电路1半波整流电路：

v2vo00tt234Trv1v2DRLvo3、工作原理：U2为正半周：D管导通，有输出电压；U2为负半周：D管截止，无输出电压输出的直流电压值为:整流电路

整流电路1半波整流电路：仿真二：半波整流电路1、要求：二极管（理想）1只2、仿真电路：整流电路

3、观察并回答问题：二极管输入电压是

（双极性/单极性）电路输出电压是

（双极性/单极性）输出电压的波形是

（全波/半波）输出电压与输入电压的幅值相比（基本相等/相差很大）整流电路

4、参数计算（1）输出的直流电压值为:（2）流过负载平均电流:IDO=UO/RL=0.45U2/RL（3）流过整流二极管的平均电流:IF=IDO

=0.45U2/RL（4）整流二极管的最大反向电压:UDR=SQR（2）U2整流电路

整流电路1半波整流电路：5、二极管的选择：（1）D管的最大整流电流IF必须大于实际流过二极管的平均电流IDO：IF>IDO=ULO/RL=0.45U2/RL（2）D管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URMUR>URM=SQR（2）U2整流电路

整流电路1半波整流电路：1、电路图：如图所示，二极管D1、D2分别在V2的正、负半周导通，在RL上得到如图所示电压波形。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234整流电路

整流电路2全波整流电路：2、电路特点：是输出电压波动小，变压需中心抽头，绕制复杂，成本高，笨重v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234整流电路

整流电路2全波整流电路：

3、工作原理：在U2正半周：D1导通、D2管截止，负载中有电流流过；在U2负半周：D1截止、D2管导通，负载中有电流流过。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234整流电路

整流电路2全波整流电路：仿真三：单相全波整流电路1、要求：二极管（理想）2只2、仿真电路：整流电路

3、观察并回答问题：全波整流电路的输出电压波形并记录。输出电压是

（双极性/单极性）输出电压是

（全波/半波）输出电压与输入电压的幅值相比是

（基本相等/相差很大）整流电路

4、参数计算：（1）输出的直流电压值为:（2）流过负载平均电流:IDO=UO/RL=0.9U2/RL（3）流过整流二极管的平均电流:IF=IDO/2=0.45U2/RL（4）整流二极管的最大反向电压:UDR=2SQR(2)U2整流电路

整流电路2全波整流电路：

5、二极管的选择：（1）D管的最大整流电流IF必须大于实际流过二极管的平均电流IDO

：

IF>IDO=ULO/RL=0.45U2/RL（2）D管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URMUR>URM=2SQR(2)U2整流电路

整流电路2全波整流电路：1、电路图：如图所示，二极管D1、D2、D3、D4四只二极管接成电桥的形式，名称由此而来。v1D1D4v2Tr简化画法RL整流电路

整流电路3桥式整流电路：2、工作原理：在V2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，通过D1、D3给RL提供电流，方向由上向下（图中虚线)；在V2的负半周，D2、D4导通，D1、D3截止，通过D2、D4给RL提供电流，方向仍然是由上向下（图中虚线）由此得到图示的整流波形v1D1vLv2TrD4D3D2RL(+)(-)+-(+)(-)ab电网电压

整流电路

3、波形图00tt234VL0tD3D1D2D4D3D1D2D4V2iLiD1iD3iD2iD4iD2iD4iD1iD3导通导通导通导通Vo的大小与全波整流电路相同，即:整流电路

整流电路3桥式整流电路：仿真四：桥式整流电路1、要求：整流桥（理想）1只。2、仿真电路：整流电路

3、观察并回答问题：桥式整流电路的输出电压波形并记录。输出电压是

（双极性/单极性）输出电压是

（全波/半波）输出电压与输入电压的幅值相比是

（基本相等/相差很大）如何用次级带中心抽头变压器输出正、负两种极性的电压？整流电路

4、参数计算：（1）输出的直流电压值为:（2）流过负载平均电流:IDO=UO/RL=0.9U2/RL（3）流过整流二极管的平均电流:IF=IDO/2=0.45U2/RL（4）整流二极管的最大反向电压:UDR=U2整流电路

整流电路3桥式整流电路：

5、整流二极管的选择：（1）D管的最大整流电流IF必须大于实际流过二极管的平均电流IDO

：

IF>IDO=ULO/RL=0.45U2/RL（2）D管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URMUR>URM=SQR（2）U2整流电路

整流电路3桥式整流电路：3、滤波电路作用：对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。说明：1、滤波电路实际上是一个低通滤波器。2、截止频率低于整流输出电压的基波频率滤波电路

电路形式：一、电容滤波二、电感滤波三、L型滤波电路四、型滤波电路滤波电路

（1）电容滤波电路

尽管整流后的电压为直流电压，但波动较大，仍然不能直接作为电源使用，还需进一步滤波，将其中的交流成份滤掉。滤波通常是采用电容或电感的能量存储作用来实现的常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波、倒L型滤波、型滤波等几种。在小功率整流滤波电路中，电容滤波是最常用的一种，其特点是结构简单，效果较好。本节中只介绍电容滤波电路。电感滤波电路主要用于大电路中，其他滤波电路自行分析。滤波电路

电容滤波电路（1）桥式整流、电容滤波电路如图所示1电路组成：v1D1vLv2TrD4D3D2RL(+)(-)+-(+)(-)+CSab滤波电路

（2）电容滤波的原理：电容是一个能储存电荷的元件。有了电荷，两极板之间就有电压UC=Q/C。在电容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的速度，取决于充放电时间常数。时间常数越大，电荷改变得越慢，则电压变化也越慢，即交流分量越小，也就“滤除”了交流分量。电容滤波电路1电路组成：滤波电路

（1）负载未接入（开关S断开）时：设电容两端初始电压为零，接入交流电源后，当V2为正半周时，V2通过D1、D3向电容C充电；V2为负半周时，经D2、D4向电容C充电。充电时间常数为：C=RintCtv20234vc电容滤波电路2工作原理：滤波电路

（1）其中Rint包括变压器副绕组的直流电阻和二极管的正向电阻。由于Rint一般很小，电容器很快就充电到交流电压V2的最大值V2，由于电容无放电回路，故输出电压（电容C两端的电压)保持在V2不变。tv20234vc电容滤波电路2工作原理：滤波电路

tv20234vc电容滤波电路2工作原理：（2）.1

接入负载RL（开关S合上）时：设变压器副边电压V2从0开始上升时接入RL，由于电容已到V2，故刚接入负载时，V2＜VC，二极管在反向电压作用下而截止，电容C经RL放电，放电时间常数为：d=RLC。因d一般较大，故电容两端电压Vc(即Vo)按指数规律慢下降（图中a,b段）滤波电路

tv20234vc电容滤波电路2工作原理：（2）.2

当V2升至V2＞VC时，二极管D1、D3在正向电压作用下而导通，此时V2经D1、D3一方面向RL提供电流，一方面向C充电（接入RL后充电时间常数变为C=RL//RintC≈RintC）。VC将如图中b、c段所示滤波电路

（2）.3

当V2又降至V2＜VC时，二极管又截止，电容C又向RL放电，如图中c

、d段所示.电容如此周而复始充放电，就得到了一个如图所示的锯齿波电压Vo=VC，由此可见输出电压的波动大大减小。tv20234vc电容滤波电路2工作原理：滤波电路

（2）.4

为了得到平滑的负载电压，一般取

d=RLC≥(35)T/2(T为交流电周期20ms)

此时：Vo=(1.11.2)

V2tv20234vc电容滤波电路2工作原理：滤波电路

t02340tC放电C充电RL接入后RL未接入D1D3导电D2D4导电D2D4导电D1D3导电abcdevC=vLiDiDiCvZ,vL,vC滤波电路

仿真五：电容滤波1、要求：电容1000µF1只2、仿真电路：滤波电路

3、观察并回答问题：观察电容滤波电路的输出电压波形并记录。输出电压直流分量为

V，纹波分量峰峰值（用AC输入档测量）为

mV。滤波电路

输出电压纹波

（已消失/仍存在），滤波后的纹波要比滤波前

（大得多/小得多）滤波后的输出电压的直流分量（大于/等于/小于）滤波前的输出电压的直流分量。电容是不是越大滤波效果越好？滤波电路

电容滤波电路3电容滤波的特点1、RLC越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成份越小，负载平均电压越高。为了得到平滑的输出电压，一般取：

RLC≧（3—5）T/2(T—交流电源电压周期)滤波电路

2、RL越小，输出电压越小。（1）当C一定时，RL→∞时，即空载：

ULO=1.4U2（2）当C=0时，即无电容时：ULO=0.9U2（3）一般情况下，ULO=（1.1——1.2)U23、电容滤波适用于负载电压较高、负载变化不大的场合。滤波电路

v1Dvov2TrRLL滤波电路

（2）电感滤波电路1、电路图

电感滤波电路2、电感滤波的原理：电感滤波是利用电感的储能来减小输出电压纹波的。当电感中电流增大时，自电感电动势的方向与原电流方向相反，自感电动势阻碍电位增加的同时，也将能量储存起来，使电流的变化减小；反之，当电感中电流减少时，自感电动势的作用阻碍电流的减少，同时释放能量，使电流变化减小，因此，电流的变化小，电压的纹波得到抑制。滤波电路

滤波电路

电感滤波电路的仿真分析请按课本进行。（P119）3、电感滤波电路的几点说明：1、L越大、RL越小，输出电压纹波越小；2、忽略电感内阻，ULO=0.9U2

（理论值）3、电感滤波适用于低电压，大电流的场合电感滤波电路滤波电路

1、L型滤波电路其它滤波电路滤波电路

2、型滤波电路其它滤波电路滤波电路

4、稳压部分作用：维持输出直流电压的基本稳定。说明：1、经过滤波电路后的电压的稳定性比较差。2、电压受温度、负载、电网电压波动等因素的影响较大稳压电路

一、稳压管电路组成（并联稳压电路）：1、电路图：2、说明：

R——限流电阻

Dz——稳压二极管稳压电路

二、稳压管稳压原理：

利用稳压管在反向击穿时电流可在较大范围内变动但击穿电压却基本不变的特点而实现的。三、工作原理：

UO↓→IZ↓→IR↓→UR

↓→UO

↑稳压电路

仿真一：稳压管稳压电路1、要求：稳压二极管（1N4740A，Uz=10V）1只电阻R=100欧，电阻RL=1K2、仿真电路：3、观察并回答问题：按下表要求改变输入电压并记录仿真结果：按下表要求改变负载电阻并记录仿真结果：UI/V30252015951UO/VRL/欧∞50001000200502010UO/V稳压电路

当输入电源电压和负载变化时，稳压二极管稳压电路

（可以/不可以）实现稳压作用。当稳压电路实现稳压作用时，对输入电源电压和负载变化的范围

（有/没有）限制。稳压电路

四、R的取值范围：

（UImax-UZ)/IZmax≦R≦(UImin-UZ)/(IZmin+UZ/RLmin)

注：一般情况下，在稳压管安全工作条件下，R应尽可能小，从而使输出电流范围增大。稳压电路

直流稳压电源的性能指标：1、最大输出电流IOmax：2、输出电压UO和电压调节范围：3、保护特性：4、效率：5、过冲幅度：稳压电源性能指标

二、质量指标1、输入电压调整因数Su和稳压系数Sr：2、输出电阻Ro：3、温度系数ST：稳压电源性能指标

直流稳压电源第一节第三节第四节第五节第二节串联反馈式稳压电路直流稳压电源的组成及工作原理开关式直流稳压电路一、电路组成串联反馈式稳压电路

串联线性稳压电路如图所示，它由四部分组成：调整电路、比较放大电路、基准电压和取样电路。根据比较放大电路的不同，它可分两种基本电路。一种是三极管组成比较放大器的稳压电路，另一种是由运放组成比较放大器的稳压电路。尽管电路不同，但工作原理是相同的。下面以运放为例分析其工作原理。

一、电路组成串联反馈式稳压电路

比较放大vivo+_调整基准电压取样+_集成运放作比较放大电路串联反馈式稳压电路

vIvo+–+_R1RLR2ADZvREFvFRvBTbce比较放大调整基准电压取样二、工作原理串联反馈式稳压电路

VO

VF

VBVO

VCE

IC集成运放作比较放大电路：

VO

VF

VBVO

VCE

IC三、输出电压的计算串联反馈式稳压电路

运放作比较放大电路：仿真按课本P124进行。单片集成稳压器

单片集成稳压器是把稳压电路的调整管、误差放大器、取样电路、启动电路、保护电路等集成在一个芯片上的专用集成电路。单片集成稳压器品种繁多，我们只介绍应用最多、最简单的一种：固定输出的三端集成稳压器。固定输出的三端稳压器有输出正压和输出负压两在系列，分别用CW78和CW79表示单片集成稳压器

它又分为CW78、CW78M和CW78L三类。CW78表示输出电流为1.5A；CW78M表示输出电流为0.5A；CW78L表示输出电流仅为0.1A。其中表示输出的电压值，实际有0.5、0.6、0.8、12、15、20、24几种规格，分别表示输出电压为5V、6V、8V、12V、15V、20V和24V。其外型封装及接线图如图所示。1CW78系列(输出正压)：

1、CW78系列(输出正压)：IN123OUTGNDW7800Vi0.33F0.1FVo123单片集成稳压器

单片集成稳压器

CW79系列与CW78系列意义完全相同。所不同的是输出为负电压。其外型封装及接线图如图所示。要求：输入电压VI比输出电压VO高23V2CW79系列(输出负压)：

2、CW79系列(输出负压)：GND123OUTINW7800-Vi0.33F0.1F-Vo123单片集成稳压器

1.注意力持续时间短2.遗忘速度快3.目的性强4.自我意识强

成人学习的特点：如何上好一堂培训课自愿参加非自愿参加合作、主动学习、意识强不合作、被动学习、意识弱注意：非自愿者可能是麻烦的制造者课堂的表现了解学员非自愿参加不合作、被动学习、意识弱注意：非自愿者可能是麻烦的制造者对于非自愿参加学员，培训师应该增加授课的趣味性，多让他们发表自己的见解，增强与他们的沟通。了解学员双方熟识采取提高注意力的多种形式双方陌生采取破冰游戏、搭建沟通氛围熟悉程度了解学员培训前的准备课程设计场地布置物料准备设备检查自我准备培训前---课程设计把要说的写下来：资料搜集动笔写作演示文稿最后修改资料搜集：互联网研讨会、演讲图书馆企业内部资料同事、亲友报纸、杂志音像制品培训前---课程设计动笔写作：发散性思维法撰写提纲制定时间表培训前---课程设计发散性思维法：所谓发散性思维法，就是从同一来源的材料中探求不同答案，从不同的方面寻求答案的思维过程。他能让人通过联想，拓展思路，从不同的角度寻求解决问题的各种可能途径。

答案一问题答案二答案……培训前---课程设计撰写提纲—列提纲的好处：为授课提供清晰的思路为资料的取舍提供依据时间分配的依据选择培训方法、辅助工具的依据培训前---课程设计撰写提纲—如何撰写提纲：方法一：利用发散性思维服务培训个人层面团队层面企业层面标准理念……培训前---课程设计撰写提纲—如何撰写提纲：方法一：利用发散性思维培训主题论点一论点二论点三分论点一分论点二……培训前---课程设计撰写提纲—如何撰写提纲：方法二：利用5W1H

WHO 谁

WHERE 哪里

WHY 为什么

WHAT 什么

WHEN 何时

HOW 怎样培训前---课程设计提纲的通用模式：一、引言（1）开场白（2）说明你的主题和目的（3）概括培训的内容二、第一个要点（1）论点

A论据B论据（2）论点三、第二个要点（1）论点（2）论点四、第三个要点

……五、总结（1）重复你的要点（2）结束语培训前---课程设计制定时间表：越缺乏讲课经验，你的时间表越要订的详细！培训前---课程设计课题描述几个部分：课题名称课题的宗旨课题目标培训对象培训人数培训持续时间与日程设施要求培训教师要求制定课程大纲——编排课程内容授课计划：目标内容提纲教学方法时间分配必须的培训资源练习项目布置作业评价或考核方法制定课程大纲——编排课程内容内容提纲编写程序：确定达到目标所必须的知识确定每项目标的表现内容或技能确定实现目标的态度要素依据知识技能态度三要素编排成合理顺序制定课程大纲——编排课程内容制定课程大纲——选择培训方法与技巧培训方法种类：讲授与讲演小组讨论演示阅读练习案例分析角色扮演现场参观与学习考察选择培训方法的影响因素：培训目标（知识、技能、态度）培训内容培训讲师（经验、能力）学员（数量、经验、能力水平）培训环境与资源限制（时间、经费）制定课程大纲——选择培训方法与技巧选用合适培训方法的程序：陈述培训目标决定表现类型考虑学员特点列出所有合适的培训方法考虑实际情况缩减清单，作出决定制定课程大纲——选择培训方法与技巧编写课程资料一、编写课程大纲二、编写讲师手册三、编写练习手册四、编写学员手册五、编写演示文件六、设计评估内容与评估方式培训前---场地布置鱼骨式马蹄形课桌式会议式桌椅的摆放

鱼骨式讲台以学员为中心,互动性强容易形成小团体培训前---场地布置

课桌式讲台坐位角度比较统一

以讲师为中心不利于小组讨论与互动培训前---场地布置

会议式讲台正式

以讲师为中心气氛严肃培训前---场地布置合理安排桌椅摆放重要性

确保以学员为中心

确保培训效果达到最佳确保学员在培训过程中感觉舒适,集中精神培训前---场地布置

签到表学员手册课程评估表白板纸计时器。。。。。。

培训所需书面资料课程所需练习纸以及培训道具

白板笔、铅笔、橡皮培训小礼物样品。。。。。。培训前---物料准备测试投影仪（清晰度，屏幕大小等）

空调的温度视听器材（DVD,音箱，光碟）茶点或其它

电脑调试（电脑接线，网线是否连接好）

室内的灯光明暗度培训前---设备检查

器架培训前---自我准备

熟悉培训内容和流程形象-着装/面貌/发型振作精神,消除紧张情绪现场呈现技巧及其关键点现场呈现的四大关键任务气氛营造：平等沟通分享：互动点评剖析：价值改善指导：实践产生紧张情绪的原因

思想感觉

行为自尊？自信？“怯场”测试心神不安不敢正视词不达意盼望结束大脑空白心跳加速口干舌燥出虚汗手发抖两腿发软正面应对压力的方法舒解分散压力转换法压力挑战太大太不容易高度