直流线性电源的工作原理是什么 如何构建自己的电源系统

直流线性电源是一种将交流电压转换为稳定的稳压直流电压的电路，无需任何开关或数字电路。这使得电路既易于理解又易于构建。     在本指南中，您将了解直流线性电源的工作原理以及如何构建自己的电源。

线性电源有什么作用？

线性电源将交流电转换为直流电，并为您提供稳定的直流电压输出。 交流电压周期性地改变其极性和幅度，而直流电压是稳定的并且极性保持恒定。 以下是交流和直流电压信号的简单比较：

墙上的电源插座提供交流电压。但大多数设备（例如手机或笔记本电脑）需要直流电压才能工作。 这就是充电器或直流壁式适配器存在的原因；它们将交流电压转换为直流电压并降低电压，使您可以通过任何墙壁插座为设备供电。这些墙壁适配器是小型电源。 要构建线性电源，您需要以下组件：

变压器：墙壁插座输出的交流电压较高，如 110/220 V AC。因此，首先要做的就是将其转换为幅度较低的信号。这是通过使用称为变压器r的组件来实现的。

整流器：交流电压经过变换后，会通过整流器。整流器通过仅允许电流沿一个方向流动并消除交流波形的负部分，将交流电压转换为脉动直流电压。

滤波器：整流后，使用滤波器来平滑并最小化脉动直流电压。通常，由于电容器具有存储能量的能力，因此在这种滤波电路中使用电容器。

稳压器：为了有稳定的直流电压值输出，需要稳压器。它确保恒定且稳定的直流电压输出，补偿负载或输入电压的波动。

变压器

变压器是由两个线圈组成的组件，线圈绕在磁芯上。当交流电流流过初级绕组时，会产生变化的磁场，从而在次级绕组中感应出电流。每个绕组中的线匝数决定了衰减或放大系数。例如，您可以通过选择合适的变压器将 110 V AC 转换为 12 V AC。
  看一下变压器的结构和符号：

整流器

整流步骤是将交流电转换为直流电的关键部分，因为它消除了交流信号的负半周期。作为整流器，您可以使用二极管电桥。查看二极管电桥电路及其对交流信号的作用，如下所示：

电容滤波器

一旦从整流器获得脉动直流信号，您可以通过将电容器用作滤波器来平滑它。要构建这个滤波器，您只需在二极管电桥的正极和负极端子之间连接一个电容器。 电容器将随着整流电压的升高而充电，并随着整流电压的降低而释放其电荷。请观察下面的这种行为。

您可以看到，即使应用了滤波器，交流信号也不是 100% 稳定，它仍然有一些小的幅度变化。这种效应称为波纹。电容器电容越大，纹波越低。

电压调节器

一旦获得直流电压，有多种方法可以将其调节至所需值。例如，您可以使用齐纳二极管，或者可以实现专用稳压器电路，例如 LM78xx 系列的器件。 假设您想要将电容器滤波器之后的电压调节至 5V，为此，您需要使用 LM78xx 系列，即 LM7805。

正如您所看到的，该电压调节器非常易于使用。它通常具有输入引脚 (Vin)、输出引脚 (Vout) 和接地引脚 (GND)。输入引脚必须连接到输入电压的正极端子以进行调节，而输出引脚则连接到负载。接地引脚必须连接到电路的公共地。 另外，(@电路一点通)建议在输入和输出引脚上添加电容器，以减少纹波和噪声。 把所有这些放在一起，你最终会得到这个电路：

构建直流线性电源

现在您已经了解了直流线性电源的工作原理，是时候看看如何构建一个电源了！ 请记住，使用高压工作可能很危险。避免触电是一回事，但您还需要使用适当的电线厚度和间距以避免火灾风险。

第 1 步：连接变压器

首先要做的是给变压器接线。我的墙上插座有 127V 交流电，所以我使用了为此设计的变压器。使用的是中心抽头变压器 127 V AC / 18 V AC。

中心抽头变压器有一个次级绕组，中间有一个中心抽头。该设计允许通过单个变压器配置实现多个电压电平。例如，获取+9V、0V和-9V。 对于该电路，我仅使用了 9V 交流输出之一。

第 2 步：添加二极管桥

对于整流器，(关注公众号@电路一点通)使用了二极管电桥 W02M，它在其紧凑的机身内具有必要的二极管布置。 该装置有四个端子，两个用于接收交流电压，两个用于输出脉动直流信号。请参阅下面的连接。

第三步：用电容器过滤整流电压

为了平滑脉动直流电压，您已经知道需要使用一个简单的电解电容器。电路一点通 在本例中，使用了 1000 uF 电容器。检查一下它的接线：

第四步：调节直流电压

此时1000uF电容的输出电压为9V DC。为了将电压调节至 5V，本示例使用 LM7805 稳压器。 LM7805数据表建议在输入端和输出端放置两个分别为0.33uF和0.1uF的陶瓷电容。 此外，您还可以看到绿色 LED 如何连接到 5V 输出，只是为了说明该直流线性电源的工作原理。

编辑：黄飞