●總述電子電路與電子裝置都需要有乙個穩定的直流電源提供能量，而且對於我們現在所面臨的控制器而言，都是利用電網提供的交流電源，經過整流、濾波、穩壓後，濾去其不穩定的脈動、干擾成分，來使電子電路與電子裝置保持正常的工作，並且我們目前絕大部分都是使用的線性電源，即通過降壓、整流、濾波、穩壓後而提供給電子電路及晶元工作的。下面我們就原理及設計規範分各部分具體說明。
第一部分：原理性介紹
下面我們就線性電源的降壓、整流、濾波、穩壓部分分節做較為詳盡的原理性介紹
一、 線性電源電路的方框圖與典型原理圖：
線性電源電路基本上由四部分組成：變壓器降壓、二極體或橋堆整流、電容或電感濾波、三端穩壓塊穩壓，他們之間的組合則可構成乙個最基本的，也是最可靠的線性電源電路：
v1~ 變壓器 v01 整流 v02 濾波 v03 穩壓 v0負載
方框圖 變壓器整流橋
7812 7805
c1 c2 c3 c4 c5 c6
典型電路圖
二、線性電源電路的降壓部分即電源變壓器部分
1、 結構與原理
變壓器由線圈繞組、鐵芯組成。一壓般而言，變器還有乙個外殼，用來起遮蔽和固定作用。
一般的變壓器具有乙個一次繞組、乙個或多個二次繞組，線圈繞在鐵心上。給一次繞組加上交流電，由於電磁感應的原理，在二次繞組上則有電壓輸出。
給一次繞組加上交流電後，在二次繞組周圍則產生交變磁場，一次繞組通電後產生的磁力線絕大部分由鐵心構成迴路（鐵心的磁阻遠小於空氣的磁阻）。二次繞組繞在鐵心上，這樣它的線圈切割磁力線而產生感應電動勢，結果在二次繞組兩端有電壓輸出。無論在鐵心上繞幾個二次繞組，二次線圈上都會切割磁力線而產生感應電動勢。
2、主要特性
1 電壓比：
亦稱匝變比，用n表示。它是
一、二次繞組匝數之比：
n=n2/n1=v2/v1;
式中 ： n——變壓器的匝比
n2——二次繞組的匝數
n1——一次繞組的匝比
v2——二次繞組的輸出電壓
v1——一次繞組的輸出電壓
將上面的公式變換一下，得：
v2= v1*n2/n1
從上式可知，
當n>1時，v2> v1,為公升壓變壓器；
n=1時，電壓未變化，稱為1：1變壓器（如隔離變壓器）；
n<1時，v2< v1,為降壓變壓器，這是常用的一種變壓器，也是目前我們所用的變壓器。
② 電壓與電流的關係
為分析方便，假設變壓器是無損耗的，那麼一次側輸入功率等於二次側輸出功率，即 p1=p2。由p=v*i可知：
i1*v1=i2*v2；
v1/ v2= i2/ i1；
從上式可知，當v1> v2時（即n<1），有i11），有i1>i2；換句話說，在降壓變壓器中，二次側輸出小電壓大電流，二次側輸出電流大於一次側輸入電流，所以這種變壓器的二次繞組線徑比一次繞組線徑粗；在公升壓變壓器中，二次側輸出大電壓小電流，二次側輸出電流小於一次側輸入電流，所以這種變壓器的二次繞組線徑比一次繞組線徑細。
在實際應用中，變壓器是存在損耗的，但電壓、電流關係仍符合以上所述的關係。
③ 阻抗關係
變壓器可以進行電壓變換，在某些場合則是利用它的阻抗變換特性。
利用歐姆定律，上述推導公式做適當的變換，得；
p=v2/z；
p1=p2；
v12/z1=v22/z2；
z2/z1=v22/v12=（v2/v1）2=（n2/n1）2=n2；
式中： z1——變壓器一次輸入阻抗
z2——二次負載阻抗
n——匝比
由上式分析可知，z1、z2之間的關係與n2有關：
當n1=n2時，z1=z2，這說明變壓器一次側的輸入阻抗等於二次側的負載阻抗，此時變壓器無阻抗變換作用；
當n1>n2時，z1=z2/ n2，這說明變壓器一次側的輸入阻抗等於二次側的負載阻抗降低n2倍；
當n1在放大器的級間耦合電路中，為了能使負載獲得最大的激勵阻抗，往往採用變壓器（阻抗變壓器）來進行阻抗的匹配。因為最佳阻抗匹配的條件是激勵訊號源內阻等於負載阻抗，此時能使負載獲得最大功率。
④ 互感現象
變壓器是利用互感現象原理工作的：當一次側繞組通以交流電時，一次繞組產生磁場，二次繞組的線圈切割磁力線而產生感生電動勢，這樣由交變電場生成磁場，磁場通過閉合的鐵芯耦合到次級繞組，從而在次級線圈中生成感應電動勢v01。
⑤ 遮蔽作用
在給變壓器的一次繞組通以交流電時，繞組周圍會產生磁場，儘管有鐵心給絕大部分磁力線構成磁路，但仍有一些磁力線散布在變壓器附近的一定空間範圍內。這些磁力線會對附近的電路形成一定的磁干擾，所以一般要給變壓器加上遮蔽殼。遮蔽殼不僅可防止變壓器干擾其他的電路，同時亦可防止其他雜散磁場干擾他的正常工作。
3、 主要引數
1、 額定功率
在額定的頻率與電壓下，變壓器長期工作而不超過規定的允許溫公升的最大輸出功率，單位為va。
2、 變比
即電壓比，它反應了變壓器的電壓變換能力。一般用二次側輸出電壓表示。
3、 溫公升
它指在變壓器工作下，溫度達到穩定值時，變壓器比環境溫度高出的部分。要求變壓器溫公升愈低愈好。
4、 效率
效率=輸出功率/輸入功率。
效率越高，變壓器的損耗越小。
5、 絕緣電阻
絕緣電阻不僅關係到變壓器的效能，而且關係到變壓器使用時的安全問題。
絕緣電阻=施加電壓/產生的漏電流
一般可用儀器測量，應在10mω以上。
三、線性電源電路的整流部分電路
整流電路的作用為將經變壓器降壓後的交變電壓通過二極體變為單向的脈動電壓。為考慮到成本與效能，我們一般採用橋式整流的方式。它相較半波、全波整流而言，具有二極體反向耐壓值較小，通過二極體的電流較小，同時能量的利用率高等特點。
1、 二極體的工作原理
一般二極體按材料分有矽二極體與鍺二極體兩種。它具有單向導電性。
二極體由p型半導體與n型半導體構成，在p型、n型半導體之間接觸面形成乙個pn結，通過pn結對不同方向電壓的不同導電性來達到導通與截止的作用。當通以正向電壓時，電流流過；通以反向電壓時，二極體截止，電流不能通過。
2、 二極體的工作特性
①、v-a特性；
v-a特性就是二極體兩端電壓與流過的電流之間的關係特性。
②、管壓降
二極體在正嚮導通時，其正極、負極之間的電壓稱為正向壓降，不同材料的二極體的管壓降不一樣，對於一種規格的二極體，它的管壓降是一定的。對於矽二極體，壓降為0.6~0.
7v，鍺二極體，壓降為0.2v左右。
③、正反向電阻
正向電阻很遠遠小於反向電阻，這是二極體的單向導電性決定的。
3、主要引數
① 最大整流電流im
表示它在長期工作時，允許通過的最大電流。
2 反向電流ico
它是在給二極體加上規定的反向偏置電壓時，通過二極體的電流。它越小好。
3 最大反向工作電壓vrm
它是指二極體在正常工作時所能承受的反向電壓的最大值。
4 最高工作頻率
由於材料、結構、工藝的影響，當二極體工作在一定的高頻率時，二極體將失去它的良好工作特性。二極體保證它的工作特性的最高頻率，稱之為最高工作頻率。
另外還使用整流橋堆，我們可以把它看作四個二極體的整合封裝在乙個器件裡面。其引數、特性與二極體類同。
四、線性電源電路的濾波部分電路
通過整流後，電源的脈動成分較大。濾波電路的作用就是降低整流後輸出電壓中的脈動成分的同時，盡量保持其中的直流成分。
一般典型而有效的濾波電路就是電容濾波、電感濾波，利用它們在整流二極體導通時儲存一部分能量，然後再釋放出來，濾去電源中的脈動成分，從而得到比較平滑的電源波形。若將電容與電感合理的安排在電路中，則可以有效的降低交流成分，保持直流成分。
1、 電容的引數及特性
1、 標稱容量與允許偏差
一般電容的允許偏差有5%、10%、20%。
2、 額定電壓
額定電壓是指在規定溫度範圍內，可以連續加在電容器上的最大直流電壓或交流電壓的有效值。
3、 電容溫度係數
有正溫度係數的電容，亦有負溫度係數的電容。在使用中，希望溫度係數越小越好。
4、 漏電流
是指在正常工作時，在電容兩端的洩漏電流。在使用中，我們希望漏電流越小越好。
5、 頻率特性
大容量的電解電容的高頻特性不好。
大電解電容的等效電路為一電容與電感串聯。在頻率較高時，它的感抗較大，這樣大電解電容的阻抗在高頻時，是隨著頻率的增大而增大。
2、 電解電容的選取
在我們所使用的小功率線性電源電路中，大部分使用的為電容濾波，通過其放電特性來實現。放電的時間常數為τ=rc, τ越大，放電過程越慢，則輸出電壓越穩定，濾波效果越好，所以一般而言，c1、c3、c5電容在實際應用電路中，採用電解電容。c2、c4、c6採用獨石電容。
c1、c3、c5容值依照所帶的負載電流的大小而定；
τ>=（3~5）t/2，t為電源週期，r=uo/io，c>=（3~5）t/（2r）=（3~5）/（2rf）。
電容的耐壓》1.414vo1。
依照以上兩個引數，選取電容c1、c3、c5。
一般經驗為imax=500ma，c=2000uf;
imax=350ma，c=1000uf;
imax=100ma，c=470uf;
3、獨石電容的使用
電源通過電解電容濾波後，濾去的是脈動部分，交流脈動部分通過c1、c3、c5流入地。由於c1、c3、c5容值較大，在高頻時阻抗較大，有感抗特性，即c1、c3、c5對高頻干擾訊號無法濾去，所以在實際電路中，我們再使用獨石電容濾去其高頻干擾部分，改變負載的瞬態響應特性。在一般電路中，c2=104~224，c4=104~224，c6=104。
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