并联型开关电源是现在用得最多的电源,电脑显示器,彩电,电脑电源等均采用它,所以了解其工作原理,掌握其电路特点是每个电子人员所必需的
图K-3是并联型开关电源的最基本电路图,Q为开关输出管,T为脉冲变压器,D为整流二极管,C是滤波电容,R为负载电阻,因开关管Q与输入直流电压E1并接,所以属并联型开关电路,
脉冲变压器耦合开关电路有正向激励和反向激励两种形式,正向激励方式--开关管导通期间,次级脉冲整流二极管也导通,而在截止期间,开关管Q与二极管D都截止.
反向激励方式--开关管导通期间D截止,而Q截止期间D导通
该电路的工作过程与行输出电路类似,开关脉冲信号加至晶体管Q的基极,当输入脉冲为正时,Q饱和,此时初级线圈上的电压特性为上正下负,次级感应电压则是上负下正,D反偏截止,
当Q基极输入负脉冲时,晶体管Q截止,Q的集电极电位上升为高电平,此时T的次级感应电压是上正下负,D正向偏置而导通,电容C充电,取得直流输出电压E0,T在这里可看作储能元件,当开关晶体管Q导通,但二极管D截止时,初级线圈储存能量,当Q截止时,T则释放能量,此时二极管D导通.
这里我们需要说明一个问题,当Q截止时,T的初级电流跃变为零,并失去回路,次级如何有电压输出?线圈的电流不是不能跃变的吗?这一问题我们可从能量不能跃变这一概念来理解,因电感中的能量是以磁能形成存在的,一般的电感只有一个绕组,而脉冲变压器有初,次级两个绕组,在开关晶体管Q从导通变为截止时的瞬间,初级线圈电流突变为零,而T便将能量转移到次级,这时二极管导通,次级线圈有感应电流产生,感应电流所产生的磁通与转换瞬间前的相同,而保持磁通量不变.输出电压E2有以下关系式:
E2=E1×η2/η1×Tc/T0,η2和η1是初次级匝数,Tc是晶体管导通时间,To是截止时间.为此我们可以通过控制Tc/To比使来调输出电压E2的高低.
下面我们以电路实例来对此种电路加以分析说明,图K-4是一种彩电的实际开关电源电路.
电路工作过程如下:开机后,整流滤波电路建立的直流电压E1经电阻上R302加至Q304基极,随之使Q304导通,产生集电极电流,该电流在初级绕组产生感应电压,极性是8脚正,1脚负,在次级绕组9-10脚形成感应电压使Q304基极电位更正,从而使集电极电流上升,这是一个正反馈过程使Q304通过进入饱和导通,这一线性上升的电流,流过Q304发射极电阻R313产生相应的线性上升锯齿波电压降,此压降经R312及电容C310(隔直电容)耦合至Q303基极,与此同时变压器11-12脚的绕组输出的方波脉冲经D306整流,C312滤波建立了一取样电压En经R304,VR301,R305分压加至Q301基极,使 Q301集电极上保持与其有关的直流电压,再经R30准,R309分压加至Q302基极,因此Q302基极加有一直流电压并叠加上锯齿波电
压,Q302,Q303是开关频率控制电路,它工作在两个状态,一是一齐导通,二是一齐截止,在Q304截止期间,T301的10-9脚绕组感应得到的方波脉冲电压是10脚为正,此电压经D307整流在C314上充有电荷.在Q304导通期间在R313上的锯齿波电压使 Q303导通后,C314上的电压加到Q304的基极与发射极之间,使Q 304趋向截止,Q304截止后导通期间脉冲变压器所储存的能量通过次级绕组开始释放,经变压器耦合使 D320导通,C321滤波输出获得稳定的直流输出电压.当次级绕组能量释放至很小时,初次级电路均不导通,电路处在高阻状态,初级绕组电感与分布电容C组成的并联谐振电路产生谐振,谐振所产生的感应电压经脉冲变压器的反馈绕组(10-9脚)又使Q304基极有正电位而导通,从而进入饱和导通状态,开关电路进入下一个新的振荡周期.
稳压控制过程:当输出直流电压上升时,相应的取样电压即电容C312上的电压变上升,经R304,VR301,R305分压,使 Q301的基极电位上升,经Q301比较放大,使Q302的基极直流电位下降,Q302基极是直流误差电压与锯齿波电压的相加,由于Q302基极上的直流误差电压下降,PNP型晶体管Q302更容易进入导通,也就是锯齿波电压的幅值较小时,就引起Q302的导通,这一锯齿波与Q304集电极的线性上升电流有关,即Q304集电极电流上升较小值 ,就导致Q302的导通,又使Q303基极电位上升而导通,电容314电压加至Q304的b-e结,使Q304截止.以上过程使Q304导通时间Tc减少,开关振荡频率升高,输出直流电压值与Tc成正比,Tc 减少,最后引起输出直流电压下降,达到稳压的目的.
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开关式稳压电源的各种电路类型概述 1、基本电路 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间 比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路：电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD 1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。 单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。 单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。 ３．单端正激式开关电源 单端正激式开关电源的典型电路：这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。 在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。由于这 种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。 ４．自激式开关稳压电源 自激式开关稳压电源的典型电路：这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。 当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2 中感应出使VT1 基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1 很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic 开始减小，在L2 中感应出使VT1 基极为负、发射极为正的电压，使VT1 迅速截止，这时二极管VD1导通， 高频变压器Ｔ初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又 经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器Ｔ的次级绕组向负载输出所需要的电压。 自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适 用于小功率电源。 ５．推挽式开关电源 推挽式开关电源的典型电路：它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电
开关稳压电源设计说明书 学生姓名： 学号： 专业班级：物电学院电子2班报告提交日期： 2014年5月20日 湖南理工学院物电学院
目录 一、设计任务及要求 (2) 1、设计任务 (2) 2、设计要求 (2) 二、基本原理与分析 (2) 三、方案设计 (5) 1、开关器件的选择 (5) 2、参数的设定 (5) 四、电路设计 (5) 1、电路整体设计 (5) 2、电路工作原理 (5) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7)
一、设计任务及要求 1、设计任务 设计一手机开关型电池充电器，满足： （1）开关电源型充电； （2）输入电压220V，输出直流电压自定； （3）恒流恒压； （4）最大输出电流为:I max＝1.0 A; 2、设计要求 （1）合理选择开关器件； （2）完成全电路理论设计、绘制电路图； （3）撰写设计报告。 二、基本原理与分析 随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。 （1）串联型。 图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R L串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。 根据稳压条件可得：（U i-U0）T1/L=U0T2/L 即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）U i，σ=T1/T 由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。
《稳压二极管并联型直流稳压电源》教学设计 一、学习者分析 《电子技术基础》是机电专业学生必修的重要的专业理论课程，本人担任08机电2班的教学任务。08机电2班由41名男生组成，通过平时的作业反馈、上课班风班纪的观察，这个班学生非常懒，对机电专业到底学什么，自己今后去干什么非常迷茫，学习基础和理解能力薄弱，但他们的思维比较活跃，喜欢动手操作，对一些实物或图片很感兴趣，只是这种兴趣不够稳定，需要教师创设适度的情境，适时激发。稳压二极管并联型直流稳压电源课题是建立在学生已熟悉桥式整流滤波电路基础上为学生进一步学习串联调整式稳压电源奠定基础。 二、学习任务分析 本课题出自高等教育出版社陈振源主编的机电类专业教材《电子技术基础》第八章第一节的内容，在教材P177—178页。 通过本节课的学习，学生将逐步学会科学的学习方法，养成严谨求实的科学态度,形成合作精神和竞争意识，为继续学习和发展奠定方法基础。本课题是教学大纲和高考、会考大纲中规定的必修内容，因此，本课题在《电子技术基础》教学中的地位和作用是非常重要的。同时，认识常用电子元件、熟悉电路每一部分的波形是一名优秀的电子装配和维修人员必须熟练掌握的一项基本操作技能，该内容理解是否清晰，直接影响学生后续专业课程的学习和生产产品的质量。 《稳压二极管并联型稳压电路》这一课题的展开，本人分成三个学习任务：【任务一认一认电子元件】会根据给定的电路原理图在实物接线图中认出并联型稳压电路中各元件的规格、名称及正负极，真正领会到理论与实践结合，为自己成为一名优秀的电子装配工奠定基础。 【任务二说一说电路作用】能根据从示波器观察到的波形说出并联型稳压电路各部分的作用，不同学生对波形的理解是不一样的，此时教师应尊重学生间的差异，不要急于否定学生的答案，而要鼓励学生开展讨论，给学生提供展示的机会，培养学生的交流能力及学习《电子技术基础》的自信心。 【任务三画一画电源结构图】会根据并联型直流稳压电路的结构，自己归纳出组成直流稳压电源结构方框图，学会知识的归纳建构，为终身学习打下基础。 { 三、教学目标确定 在以学生发展为本，以就业为导向的教学理念指导下，结合职业技能鉴定和中等职业学校双证的需求，（精简整合理论课程，注重实训教学），依据机电专业《电子技术基础》教学的基本要求和机电专业学生的认知水平和思维发展水平合理安排知识点、技能点。现从知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观三个层面上，制定本节课的教学目标为：
一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路
图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
电子课程设计 开关型直流稳压电源 摘要
【摘要】本次设计的主要目的是实现一个开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，比如电视机、电脑、冰箱以及其他常用的电子产品都需要开关电源，如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中使用了单片机实现。在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，方案论证，总体结构设计，并附以相关电路图表示，最后生成相关了PCB 电路图。 【关键词】线性，半导体，开关，储能，转换，控制，滤波，分压 一、开关电源方案设计 开关电源是指调整管工作在开关方式，即导通和截止状态的稳压电源，缩写为SPS （Switching Power Supply ）。开关电源的核心部分是一个直流变换器。利用直流变换器可以把一种直流电压变成极性、数值不同的多种直流电压。 图2.1所示电路的工作过程为：假设基准电压为5v ，由于电网波动导致输入电压减小，那么输出电压也将会减少，此时，所采样的电压将减小，假设为4.9v ，误差为0.1v ，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大，同理，当由于电网波动导致输出电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。 图2.1开关电源原理框图 方案1 方案1：单片机通过数模转换输出一个电压，用作电源的基准电压，电源可以通过键盘预置输出电压，单片机不加入反馈控制，电源仍要使用专门的PWM 控制芯片，工作过程为：当通过键盘预置电压时，单片机通过D/A 芯片输出一个电压作为控制芯片的基准电压，这个基准电压可以使得控制芯片按照预置电压值，来输出控制脉冲，以输出期望输出电压。 整流 滤波 电路 开关管 滤波电路 采样电路 比较放大 脉冲调宽 输出 输入 基准电压 + - + -
直流稳压电源一般有哪几部分组成?主要技术指标有哪些? 直流稳压电源的组成直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。 1.电源变压器 电源变压器是一种软磁电磁元件，功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。 2.整流电路 整流电路（recTIfying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。 整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。 3.滤波电路 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。 4.稳压电路 稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。 直流稳压电源主要技术指标直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；
开关型稳压电路的工作原理 开关型稳压电源的原理可用图1的电路加以说明。它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。 图1 开关型稳压电源原理图三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制调整管的通断。当调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管 D 即
可起到这个作用，有利于保护调整管。根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，（输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分）。对应调整管的导通时间为ton；反之为低电平，（输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分）。对应调整管的截止时间为toff 。 为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出VF减小，比较器方波输出toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。 各点波形见图2。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在，使输出电流iL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。 忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。于是有 q 称为占空比，方波高电平的时间占整个周期的百分比。在输入电压一定时，输出电压与占空比成正比，可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制（PWM）。
图2 开关电源波形图由以上分析可以得出如下结论： 1．调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高； 2．调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器； 3．可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值； 4．在许多场合可以省去电源变压器； 5．由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小。
电子技术课程设计 电气与电子工程系电气工程及其自动化专业 题目：串联型直流稳压电源 学生姓名：班号：学号： 指导教师; 时间：年月日 ~ 年月日
指导教师评语：成绩：
串联型直流稳压电源设计报告 一、设计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、设计任务：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输入电压： 2、输出电压：3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压； 3、输出电流：最大电流为1A； 4、保护电路：过流保护、短路保护。 三、理电路和程序设计： 一电路原理方框图： 二原理说明： （1）单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电； （2）整流后的电压脉动较大.需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电； （3）滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行； （4）将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性.保障设备的正常
使用； （5） 关于输出电压在不同档位之间的变换.可以将稳压电源的电 压设置为标准电压再对其进行变换.电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节.从而实现对输出电压的调节。 四：方案选择 一：变压、滤波电路 方案一和方案二的变压电路和滤波电路相同.二者的差别主要体现在稳压电路部分。 图1 变压和滤波电路 二：稳压电路 方案一：此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压.电路 引入电压负反馈.当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时.晶体管发射极电位将随着升高（降低）.而稳压管端的电压基本不变.故基极电位不变.所以由E B BE U U U -=可知 BE U 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大）. 使得R 两端的电压降低（升高）.从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称.原理一样。
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
课程设计 课程名称模拟电子技术基础 题目名称串联型直流稳压电源 学生学院物理与光电工程学院 专业班级09级电子科学与技术3班学号3109008668 学生姓名崔文锋 指导教师何榕礼 2010年12 月20 日
目录 一、设计任务与要求。。。。。。1 二、电路原理分析与方案设计。。。。。。1 1、方案比较。。。。。。1 2、电路的整体框图。。。。。。3 3、单元设计及参数计算、元器件选择。。。。。。3 4、电路总图。。。。。。7 5、元器件清。。。。。。7 6、电路仿真过程及结果。。。。。。8 三、电路调试过程及结果。。。。。。10 四、总结。。。。。。10 五、心得体会。。。。。。11 六、组装后的实物电路图。。。。。。12
串联型直流稳压电源设计报告 一、设计任务与要求 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输出电压6V 、9V 两档，同时具备正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA ，最大电流为500mA ； 3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p ≤5mv ； 任务：1、了解带有的组成和工作原理： 2、识别的电路图： 3、仿真电路并选取元器件： 4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路： 5、用仪器仪表对电路调试和测量相关参数： 6、撰写设计报告、调试。 二、电路原理分析与方案设计 采用变压器、二极管、集成运放、电阻、稳压管、三极管等元器件。220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较小的电流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以输出电压也可以调节：同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射级输出形式就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。 1、方案比较 方案一： 先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由E B BE U U U -=可知BE U 将
1．直流电源通常由哪几种部分组成？各部分的作用是什么？ 2．分别列出单相半波、全波和桥式整流电路中以下几种参数的表达式，并进行比较： （1） 输出直流电压O U （2） 脉动系数S （3） 二极管正向平均电流D I （4） 二极管最大反向峰值电压R M U 3．电容和电感为什么能起滤波作用？它们在滤波电路中应如何与L R 连接？ 4．画出半波整流电容滤波的电路图和波形图，说明滤波原理，以及当电容C 和负载电阻L R 变化时对直流输出电压O U 和脉动系数S 有何影响 5．串联型稳压电路主要由哪几种部分组成？它实质上依靠什么原理来稳压？ 6．在串联型直流稳压电路中，为什么要采用辅助电源？为什么要采用差动放大电路或运放作为比较放大电路？ 7．串联型稳压电路为何采用复合管作为调整管，为了提高温度稳定性，组成复合管采取了什么措施？ 8．桥式整流电路如图10－30所示，要求输出直流电压O U 为25V ，输出直流电流为200m A ，试问： （1） 输出电压是正压还是负压？电解电容C 的极性应如何连接？ （2） 变压器次级绕组输出电压2u 的有效值为多大？ （3） 电容C 至少应选多大数值？ （4） 整流管的最大平均整流电流和最高反向电压如何选择？ 9．桥式整流电路如图10－31所示，220u V =（有效值），40L R =Ω，1000C F μ=， 试求： （1） 正常时，直流输出电流O U ？ （2） 如果电路中有一个二极管开路，O U 是否为正常值的一半？ （3） 当测得直流输出电压O U 为下列数值时，可能出了什么故障？ （a ）18O U V = （b ）28O U V = （c ）9O U V = 10． 在稳压管稳压电路中，如果已知负载电阻的变化范围，如何确定限流电
摘要：在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上，简单介绍了LM2576的特性，给出了基本开关稳压电源、工作模式可控的开关稳压电源和开关与线性结合式稳压电路的设计方案及元器件参数的计算方法。 关键词：LM2576 电源设计 MCU 嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变M CU所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为V压降×I负荷），其工作效率仅为30%～50%[1]。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。 而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%[1]。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况
下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。 采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。 LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如78xx 系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。 一、LM2576简介 LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括LM2576（最高输入电压40V）及LM257 6HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3
河北经济管理学校教案 序号：1编号：JL/JW/7.5.1.03 4.18授课主题稳压二极管并联型稳压电路 教学目的1.掌握稳压二极管并联型稳压电源电路的组成及各部分作用 2.能按工艺流程安装与测试稳压二极管并联型稳压电源电路 教学 重点、难点重点：稳压电源的组成及各部分作用 难点：稳压电源安装完成后，各部分参数的测量及故障的解决 教学准备教案，板书，教材 教学过程设计与时间分配 一、课堂导入与提问（10min） 二、讲授新课（55min） 1.直流稳压电源的概念 2.稳压电源中的稳压电路按电压调整元件与负载RL连接方式之不同可分为两种稳压类型 3.简单的直流稳压电源及其结构 4.并联型直流稳压电路的优缺点 5.串联型稳压电路简介 三、课堂小结（15min） 四、布置作业（10min）
河北经济管理学校教案 教案内容 一、导入与提问（10min） 举例手机充电器 二、讲授新课（55min） 1.直流稳压电源的概念 直流稳压电源是一种当电网电压变化时，或者负载发生变化时，输出电压能基本保持不变的直流电源 2.稳压电源中的稳压电路按电压调整元件与负载RL连接方式之不同可分为两种稳压类型（1）并联型稳压电路（2）串联型稳压电路 调整元件与负载RL并联，如上图所示 3.简单的直流稳压电源及其结构 （1）第一部分为变压器 它的作用是改变电压 我们接入的市电是交流电，电压有效值是220V，而我们平时用的直流电压较小，并且稳压
就是把原来交流电的负半周整流到正半周，而原正半周仍保持不变 （3）第三部分是一个电容器，为滤波电路 它的作用是对整流后的电流进行滤波，利用电容器的充放电功能，把原来起伏变化较大电压转换成起伏变化较小的电压 （4）第四部分为调整元件部分 它的作用是对输出电压进行稳定，使输出电压为一个稳定的值 它是利用稳压二极管的反向击穿特性，如下图所示为二极管的伏安特性曲线 二极管在反向电压击穿的时候其两端电压能其本保持稳定，即使在通过它的电流发生一些变化时也能基本保持稳定。 在这里我们把稳压二极管与负载并联后，反偏接入电路，调整电压，使其呈反向电击穿状
串联型直流稳压电源设计报告 (2009-06-18 14:59:21) 转载 标签： 杂谈 串联型直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、计任务和要求 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA； 3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压
部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R
两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的2 电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的 减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正 电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相 桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻 值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使 得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2 所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样 电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相 输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电 路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。
线性稳压器和开关模式电源的基本概念 关键字：线性稳压器开关模式电源SMPS 摘要 本文阐述了线性稳压器和开关模式电源(SMPS)的基本概念。目的是针对那些对电源设计和选择可能不很熟悉的系统工程师。文章说明了线性稳压器和SMPS的基本工作原理，并讨论了每种解决方案的优势和劣势。以降压型转换器为例进一步解释了开关稳压器的设计考虑因素。 引言 如今的设计要求在电子系统中有越来越多的电源轨和电源解决方案，且负载范围从几mA(用于待机电源)到100A以上(用于ASIC电压调节器)。重要的是必需选择针对目标应用的合适解决方案并满足规定的性能要求，例如：高效率、紧凑的印刷电路板(PCB)空间、准确的输出调节、快速瞬态响应、低解决方案成本等。对于系统设计师来说，电源管理设计正成为一项日益频繁和棘手的工作，而他们当中许多人可能并没有很强的电源技术背景。 电源转换器利用一个给定的输入电源来产生用于负载的输出电压和电流。其必需在稳态和瞬态情况下满足负载电压或电流调节要求。另外，它还必须在组件发生故障时对负载和系统提供保护。视具体应用的不同，设计师可以选择线性稳压器(LR)或开关模式电源(SMPS)解决方案。为了选择最合适的解决方案，设计师应熟知每种方法的优点、不足和设计关注点，这是十分重要。 本文将着重讨论非隔离式电源应用，并针对其工作原理和设计的基本知识作相关介绍。 线性稳压器 线性稳压器的工作原理 我们从一个简单的例子开始。在嵌入式系统中，可从前端电源提供一个12V总线电压轨。在系统板上，需要一个3.3V电压为一个运算放大器(运放)供电。产生3.3V电压最简单的方法是使用一个从12V总线引出的电阻分压器，如图1所示。这种做法效果好吗？回答常常是―否‖。在不同的工作条件下，运放的V CC引脚电流可能会发生变化。假如采用一个固定的电阻分压器，则IC V CC电压将随负载而改变。此外，12V总线输入还有可能未得到良好的调节。在同一个系统中，也许有很多其他的负载共享12V电压轨。由于总线阻抗的原因，12V总线电压会随着总线负载情况的变化而改变。因此，电阻分压器不能为运放提供一个用于确保其正确操作的3.3V稳定电压。于是，需要一个专用的电压调节环路。如图2所示，反馈环路必需调整顶端电阻器R1的阻值以动态地调节V CC上的3.3V。
《稳压二极管并联型稳压电源电路的安装与测试》教学设计
明确稳压二极由情景可知，稳压二极管反接时能 达到相应要求，所以想让实现稳压 的功能稳压二极管应该怎么接在 电路中。 教师讲解： 根据稳压二极管的伏安特性曲线 可知，稳压二极管工作在反向击穿 区时，流过稳压二极管的电流在相 当大的范围内变化，其两端的电压 基本不变。利用这一特性可实现电 源的稳压功能。 学生大胆猜测： 稳压二极管应该反向并联 在电路中。 得到结论： 应用稳压二极管时，其应该 工作在反向击穿区。
将实践探索，个小任务，以便学生更加明确任务 将学生分为7组，前4组每组6人，后3组每组5人（分组原则：优劣并存，以便基础好的对基础差的同学进行指导）。 布置 任务1：焊接正确的稳压电源电路（20min ）（在过程中进行指 导，对出现较多的问题进行集中讲解）。 任务2：直流稳压电源的构成（15min ）。 引导学生观察电路原理图，并将电路进行分块。 学生进行测量前，用微视频的教学方法讲解测量时的注意事项。 任务3：RL 阻值的大小对输出电压的影响（15min ）。 引导学生对阻值不同时输出电压的关系进行对比。 （1） 学生根据电路原理 图和元器件清单进行元器件的选择和电路的焊接。 （2） 学生将电路图进行 分块，发现前半部分是以前焊接过的桥式电容滤波电路，所以由此得出，后面部分实现稳压。 分块后用万用表对 电路并用万用表对电容器C 、电阻R 、稳压二极管、负载电阻RL 各端的电压进行测量。 根据各点电压，确立该元件的大概作用。 （3） 每组成员对RL 为1k 和3k 时同时通电对输出电压测量，并进 行比较。 得出结论：RL 为1k 和3k 时，输出电压变化很小。所以RL 对输出电压基本没有影响。
习题12 开关型稳压电源 开关型稳压电源中的调整管工作在开关状态，因而功耗小，电路效率高，体积小，重量轻。适用于大功率且负载固定、输出电压调节范围不大、负载对输出纹波要求不高的场合。现在开关型电源应用很广泛，有许多不同种类的开关稳压电源。 按调整管与负载连接方式可分为串联型和并联型。 按稳压控制方式可分为脉冲宽度调制型(PWM)、脉冲频率调制型(PFM)和混合型。 以下是简单实用开关稳压电源。 12.1脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194 脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194的外形及管脚如图12.1所示。 图12.1 脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194的外形及管脚 由MIC2194控制的串联型开关稳压电源如图12.2所示。改变R1或R2可以适当改变输出电压。Si4431A管脚及电路符号如图12.3所示。Si4431A主要参数如表12.1所示。5.2μH的电感线圈要加环形磁心，导线略大于1mm2。输出负电压采用图12.4所示电路。 表12.1 Si4431A主要参数 V DS(V) r DS (Ω) I D (A) -30 0.030 V GS= -10V -7.2 0.052 V GS= -4.5V -5.5 图12.2 MIC2194控制的串联型开关稳压电源
图12.3 Si4431A管脚及电路符号 图12.4 MIC2194控制的串联型开关稳压电源输出负电压12.2 MC34060控制的串联型开关稳压电源 MC34060外形及管脚如图12.5所示。 MC34060控制的串联型开关稳压电源如图12.6所示。 MC34060控制的串联型开关稳压电源测试结果如表12.2所示。
实验六半桥型开关稳压电源的性能研究 6.1实验目的 (1)熟悉典型开关电源主电路的结构，元器件和工作原理。 (2)了解PWM控制与驱动电路的原理和常用的集成电路。 (3)了解反馈控制对电源稳压性能的影响。 6.2实验所需挂件及附件 6.3原理说明 (1)半桥型开关直流稳压电源的电路结构原理和各元器件均已画在DJK19挂箱的面板上，并有相应的输入与输出接口和必要的测试点。 主电路的结构框图如6－1所示，原理线路如图6－2所示：
图6－1线路结构框图 (2)逆变电路采用的电力电子器件为美国IR公司生产的全控型电力MOSFET 管，其型号为IRFP450,主要参数为：额定电流16A,额定耐压500V，通态电阻0.4Ω。两只MOSFET管与两只电容C1、C2组成一个逆变桥，在两路PWM信号的控制下实现了逆变，将直流电压变换为脉宽可调的交流电压，并在桥臂两端输出开关频率约为26KHz、占空比可调的矩形脉冲电压。然后通过降压、整流、滤波后获得可调的直流电源电压输出。该电源在开环时，它的负载特性较差，只有加入反馈，构成闭环控制后，当外加电源电压或负载变化时，均能自动控制PWM输出信号的占空比，以维持电源的输出直流电压在一定的范围内保持不变，达到了稳压 1N4007*4 (3)控制与驱动电路：控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图8－3所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B
串联型直流稳压电源 一、设计任务和要求： 1、输入交流电压为220V 2、输出直流电压为9—12V连续可调 3、输出电流 4、具有过流电流及短路保护。 二、原理电路设计 1、整体框架图 直流稳压电源由变压器、整流、滤波、和稳压电路四部份组成，其原理框图如上图所示。电网供给的电压经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路转换成方向不变，大小随时间变化的脉动电压，再用滤波器滤其分量，得到比较平直的直流电压。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。电源变压器:将交流电网电压u1 变为合适的交流电压u2 整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3 滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4 稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u0的稳定 三、方案比较及单元电路设计 本设计电路分为降压电路、整流电路、滤波电路和调压稳压电路四大部分，稳压电路部分又由基准电压源、输出电压采样电路、电压比较放大电路、过流保护电路和输出电压调整电路组成。方案一和方案二的差别在于整流电路和滤波电路的选择。整流电路主要有单相半波整流电路，和单
相桥式整流电路；滤波电路主要有电容滤波电路、电感滤波电路。方案一 的整流和滤波电路由单相半波整流电路和电感滤波电路组成。方案二的整 流和滤波电路由单相桥式整流电路和电容滤波电路组成。本次设计选择方 案二操作。单相半波整流电路：直接在交流电路中串接一个合适的二极管， 如图1所示，利用二极管的单相导电性，把交流电转换为直流电，产生图2 所示的电压波形。 图1 单相半波整流电路 图2 半波整流电路输出电压波形 单相桥式整流电路：采用的是全波整流，它有四只二极管组成。其构 成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上电压和电流的方 向始终不变，利用四只二极管桥式连接，可满足这一要求，如图3所示。 其输出电压波形如图5. 图3单相桥式整流电路 图4桥式整流电路输出电压波形图 单相半波整流电路的优点是使用元器件少，电路简单：缺点是效率低，输 出电压脉动系数大。这种电路仅适用于电流较小，对电流脉动程度要求不 高的场合。而桥式整流电路，对二极管的参数要求与半波整流一样，但有 t u T R L u D u o t
第12章 直流稳压电源的习题答案 判断下列说法是否正确，用“√”或者“×”表示判断结果并填入空内。 （1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。（ ） （2）直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。（ ） （3）在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。（ ）因此，它们的整流管的平均电流比值为2:1。（ ） （4）若V 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22V 。（ ） （5）当输入电压V I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。（ ） （6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。（ ） （7）整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。（ ） … （8）电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。（ ） （9）在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一半。（ ） （10）对于理想的稳压电路，△V O /△V I ＝0，R o ＝0。（ ） （11）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。（ ） （12）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此也可能产生自激振荡。（ ） （13）在稳压管稳压电路中，稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流；（ ） 而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范围。（ ） 解：（1） × （2）√ （3）√；× （4）√ （5）× （6）√ （7）√ （8）√ （9） × （10）√ （11）√ （12） √（13）×；√ 选择填空题 ~ 1.在题1 2.2.1图所示的桥式整流电容滤波电路中，已知变压器副边电压有效值V 2为10V ，2/3T RC （T 为电网电压的周期）。测得输出直流电压V O 可能的数值为 ①14V ②12V ③ 9V ④ 选择合适答案填入空内。 （1）在正常负载情况下，V O ≈（ ） ； （2）电容虚焊时V O ≈（ ）； （3）负载电阻开路时V O ≈（ ） ； （4）一只整流管和滤波电容同时开路， 则V O ≈（ ）。 ` 解：②；③；①；④ 题12.2.1图 2.若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A 的直流稳压电源，则应采用（ ④ ）。 ① 电容滤波稳压管稳压电路 ② 电感滤波稳压管稳压电路 ③ 电容滤波串联型稳压电路 ④ 电感滤波串联型稳压电路 3.串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是（ ③ ）。 ① 基准电压 ② 采样电压 ③ 基准电压与采样电压之差 i 0