直流稳压电源设计研究

摘 要：在进行直流稳压电路设计时，常常要考虑电源的各个环节。选择合适的电路和元器件才能使设计的电路符合要求，本文将从直流稳压电源设计的各环节展开分析和研究，提出设计电源的方法和步骤。

关键字：直流稳压 整流 滤波 变压器

市电220V AC经过变压、整流、滤波、稳压四个过程后形成了所需要的直流稳压电源，实现了市电220V向直流电压的转换如图1所示。设计直流稳压电源的过程恰好和上述过程相反，应先从最右边的直流电压稳压输出部分开始，向左边推导、设计电路。

现直流稳压电源设计步骤归纳如下：

1、确定电源的输出电压UOUT、最大电流IOUT

首先应先确定电源的电压和电流，同时能够确定负载电路的功率。设计直流稳压电源最终是为了给负载供电，所以在设计之前就要搞清楚负载到底需要多大的电压和电流。负载的工作电压一般都可以通过分析电路获得。例如负载可能是一只灯，也可能是一台收音机或者电视机等电子设备。作为负载一般都有额定工作电压，即电压是一个某一固定值或一定范围的值，为分析问题方便我们一般选择电压固定输出，即UOUT确定。负载的电流往往不是一个恒定值，大部分负载所需电流会随着状态的改变而变化，如负载电流会随着音量的升高、显示器画面亮度的增加而增加。在电源设计时我们要计算出电流可能出现的最大值，这个值我们记为IOUT。

2、稳压电路设计

假设负载工作电压为UOUT = 5V DC，最大电流为IOUT = 500mA。电流和电压78系列三端稳压器所能承受的最大电流，故考虑使用78系列三端稳压器进行稳压。7805三端稳压器能够提供5V稳定电压和最大1.5A的输出电流，故选之。

3、整流滤波设计

整流选择桥式整理，整流管选择常见的1N4007。

滤波可以选择用大容量点解电容进行滤波，理论上滤波电容容量大滤波效果好，一般选取时根据电路的功耗来估算，负载功耗小一般取1000μF；负载功耗大，或对电源要求质量高的电路，例如音频功率放大器，电容取值一般较大，有时取值在10000μF以上，本电源中取1000μF电容即可。

确定电容容量的同时要注意其耐压值不能小于施加在其两端的电压，否则电解电容可能会因为电压过高发生爆裂。本设计中选取耐压值要考虑变压器副线圈电压的大小，在此先选择耐压为25V的点解电容，滤波电容确定为1000μF/16V的电解电容。

在滤波电容和稳压器之间为克服导线的电感效应而加一只小电容，该电容的容量为0.1μF～1μF之间，本设计中选择0.1μF/16V电容。

在稳压器输出端加滤波电容以稳定输出电压，该电容不用太大，选择470μF/16V。

4、变压器选择

变压器能通过原副线圈的匝数比来改变输出电压。在该设计中我们选择能将市电220V AC电压值变小的降压变压器，到底变压器副边线圈输出电压多大才合适呢？

首先考虑78系列三端稳压器输入端IN电压至少要比输出端OUT 高出3V，所以整流滤波之后电压应大于5V+3V = 8V。

其次假设变压器经变压之后副边线圈电压有效值为U2则U2 = 8/1.2 = 6.7V，所以变压器选择副边线圈电压为8V的比较合适，

变压器的最大功率应该考虑负载的功耗，负载的最大功耗为POUT = = UOUT ×IOUT = 5×0.5=2.5W，考虑一定的余量应该选择的变压器功率大于3W，所以本次设计的变压器功耗为3VA，这样表示指的是变压器的视在功率为3VA。

再回头看一下7805输入端电压为8V，我们选择电容的耐压值都是16V，能满足条件。

至此，我们已经确定了直流稳压电源的各个部分，该电源的原理图如图所示：

参考文献：

[1]模拟电子技术基础，华成英，高等教育出版社.

[2]电子设计从零开始，杨欣，清华大学出版社.

[3]模拟电路项目教程， 张杰，韩敬东，北京交通大学出版社.

作者简介

王然升（1980年3月），男，汉族，山东诸城人，讲师，烟台师范学院，学士，主要从事电子电路方面的教学工作。

韩学尧（1981年3月），男，汉族，山东昌乐人，讲师，烟台大学，学士，主要从事和自动控制方面的教学工作。

陈兆梅（1969年-1月），男，汉族，山东五莲人，讲师，合肥工业大学，硕士，主要从事电子电路方面的教学工作。