直流線性電源的工作原理，如何構(gòu)建自己的直流線性電源

直流線性電源是一種將交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的穩(wěn)壓直流電壓的電路，無需任何開關(guān)或數(shù)字電路。這使得電路既易于理解又易于構(gòu)建。

在本指南中，您將了解直流線性電源的工作原理以及如何構(gòu)建自己的直流線性電源。

線性電源有什么作用？

線性電源將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為您提供穩(wěn)定的直流電壓輸出。所以首先，你需要了解交流電壓和直流電壓的區(qū)別：

交流電壓會周期性地改變其極性和幅度，而直流電壓是穩(wěn)定的，極性保持不變。

以下是交流和直流電壓信號之間的簡單比較：

墻上的電源插座提供交流電壓tage.但大多數(shù)設(shè)備，如手機(jī)或筆記本電腦，都需要直流電壓才能工作。

這就是充電器或直流壁式適配器存在的原因;它們將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并降低電壓，允許您從任何墻上電源插座為設(shè)備供電。這些壁式適配器是小型電源。

要構(gòu)建線性電源，您需要以下組件：

變壓器：來自墻上插座的交流電壓具有很高的幅度，例如 110/220 V AC。因此，首先要做的是將其轉(zhuǎn)換為幅度較低的信號。這是使用稱為變換r
的組件實現(xiàn)的。

整流器： 一旦交流電壓被轉(zhuǎn)換，它就會通過整流器。整流器通過僅允許電流沿一個方向流動并去除交流波形的負(fù)部分，將交流電壓轉(zhuǎn)換為脈動直流電壓。

濾波器：整流后，使用濾波器來平滑和最小化脈動直流電壓。通常，由于電容器具有存儲能量的能力，因此用于這種濾波電路。

調(diào)節(jié)器： 為了獲得穩(wěn)定的直流電壓值輸出，需要一個電壓調(diào)節(jié)器。它確保了恒定穩(wěn)定的直流電壓輸出，補(bǔ)償了負(fù)載或輸入電壓的波動。

變壓器

變壓器是由兩個線圈組成的組件，線圈纏繞在磁芯上。當(dāng)交流電流流過初級繞組時，它會產(chǎn)生一個變化的磁場，從而在次級繞組中感應(yīng)出電流。每個繞組中的導(dǎo)線匝數(shù)決定了衰減或放大因子。例如，您可以通過選擇合適的變壓器將
110 V AC 轉(zhuǎn)換為 12 V AC。

看看變壓器的結(jié)構(gòu)和符號：

整流器

整流步驟是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的關(guān)鍵部分。它使用整流二極管來消除交流信號的負(fù)半周期。

這些二極管最常見的設(shè)置是二極管電橋。下面您可以看到二極管電橋電路如何僅將交流信號轉(zhuǎn)換為正周期：

電容濾波器

一旦從整流器獲得脈動直流信號，就可以通過將電容器用作濾波器來平滑它。要構(gòu)建此濾波器，您只需在從二極管電橋獲得的正極端子和負(fù)極端子之間連接一個電容器。

電容器將隨著整流電壓的增加而充電，并在整流電壓降低時釋放其電荷。在下面觀察此行為。

您可以看到，即使應(yīng)用了濾波器，交流信號也不是 100% 穩(wěn)定的，它仍然有一些小的幅度變化。這種效應(yīng)稱為漣漪。電容電容越高，紋波越低。

電壓調(diào)節(jié)器

獲得直流電壓后，有很多方法可以將其調(diào)節(jié)到所需值。例如，您可以使用齊納二極管，也可以實現(xiàn)專用穩(wěn)壓器電路，例如 LM78xx 系列的器件。

假設(shè)您希望將電容器濾波器之后的電壓調(diào)節(jié)至 5V，為此，使用 LM78xx 系列時，您需要 LM7805。

如您所見，該電壓調(diào)節(jié)器非常易于使用。它通常具有一個輸入引腳 （Vin）、一個輸出引腳 （Vout） 和一個接地引腳
（GND）。輸入引腳必須連接到輸入電壓的正極端子進(jìn)行調(diào)節(jié)，而輸出引腳則連接到負(fù)載。接地引腳必須連接到電路的公共接地。

此外，我建議在輸入和輸出引腳上添加電容器，以降低紋波和噪聲。

把所有這些放在一起，你最終會得到這個電路：

構(gòu)建直流線性電源

既然您已經(jīng)了解了直流線性電源的工作原理，那么是時候看看如何構(gòu)建直流線性電源了！

? 請記住，在高電壓下工作可能很危險。避免觸電是一回事，但您還需要使用適當(dāng)?shù)碾娋€厚度和間距以避免火災(zāi)風(fēng)險。

第 1 步：連接變壓器

首先要做的是連接變壓器。我的墻上插座有 127V 交流電，所以我使用了為此設(shè)計的變壓器。我使用的是中央抽頭變壓器 127 V AC / 18 V
AC。

中心抽頭變壓器有一個次級繞組，中間有一個中心抽頭。此設(shè)計允許從單個變壓器配置中獲得多個電壓電平。例如，獲得 +9V、0V 和 -9V。

對于此電路，我只使用了其中一個 9V 交流輸出。

第 2 步：添加二極管電橋

對于整流器，我使用了二極管橋 W02M，它在其緊湊的主體內(nèi)具有必要的二極管排列。

該設(shè)備有四個端子，兩個用于接收交流電壓，兩個用于輸出脈動直流信號。請參閱下面的連接。

第 3 步：用電容器濾波整流電壓

為了平滑脈動直流電壓，您已經(jīng)知道需要使用一個簡單的電解電容器。在本例中，我使用了1000 uF電容。查看其接線：

第 4 步：調(diào)節(jié)直流電壓tage

此時，1000 uF電容的輸出電壓為9 V DC。為了將電壓調(diào)節(jié)至 5V，本示例使用 LM7805 穩(wěn)壓器。

LM7805 數(shù)據(jù)表建議在輸入端和輸出端分別放置兩個陶瓷電容器，分別為 0.33uF 和 0.1uF。

此外，您還可以看到綠色 LED 如何連接到 5V 輸出，以說明該直流線性電源的工作原理。

審核編輯：陳陳