直流线性电源的工作原理，如何构建自己的直流线性电源

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直流线性电源。

线性电源有什么作用？

线性电源将交流电转换为直流电，为您提供稳定的直流电压输出。所以首先，你需要了解交流电压和直流电压的区别：

交流电压会周期性地改变其极性和幅度，而直流电压是稳定的，极性保持不变。

以下是交流和直流电压信号之间的简单比较：

墙上的电源插座提供交流电压tage.但大多数设备，如手机或笔记本电脑，都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，允许您从任何墙上电源插座为设备供电。这些壁式适配器是小型电源。

要构建线性电源，您需要以下组件：

变压器：来自墙上插座的交流电压具有很高的幅度，例如 110/220 V AC。因此，首先要做的是将其转换为幅度较低的信号。这是使用称为变换r
的组件实现的。

整流器： 一旦交流电压被转换，它就会通过整流器。整流器通过仅允许电流沿一个方向流动并去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，使用滤波器来平滑和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，因此用于这种滤波电路。

调节器： 为了获得稳定的直流电压值输出，需要一个电压调节器。它确保了恒定稳定的直流电压输出，补偿了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，线圈缠绕在磁芯上。当交流电流流过初级绕组时，它会产生一个变化的磁场，从而在次级绕组中感应出电流。每个绕组中的导线匝数决定了衰减或放大因子。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。

看看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。它使用整流二极管来消除交流信号的负半周期。

这些二极管最常见的设置是二极管电桥。下面您可以看到二极管电桥电路如何仅将交流信号转换为正周期：

电容滤波器

一旦从整流器获得脉动直流信号，就可以通过将电容器用作滤波器来平滑它。要构建此滤波器，您只需在从二极管电桥获得的正极端子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增加而充电，并在整流电压降低时释放其电荷。在下面观察此行为。

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

电压调节器

获得直流电压后，有很多方法可以将其调节到所需值。例如，您可以使用齐纳二极管，也可以实现专用稳压器电路，例如 LM78xx 系列的器件。

假设您希望将电容器滤波器之后的电压调节至 5V，为此，使用 LM78xx 系列时，您需要 LM7805。

如您所见，该电压调节器非常易于使用。它通常具有一个输入引脚 （Vin）、一个输出引脚 （Vout） 和一个接地引脚
（GND）。输入引脚必须连接到输入电压的正极端子进行调节，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接地。

此外，我建议在输入和输出引脚上添加电容器，以降低纹波和噪声。

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

既然您已经了解了直流线性电源的工作原理，那么是时候看看如何构建直流线性电源了！

⚠ 请记住，在高电压下工作可能很危险。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

首先要做的是连接变压器。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。我使用的是中央抽头变压器 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。此设计允许从单个变压器配置中获得多个电压电平。例如，获得 +9V、0V 和 -9V。

对于此电路，我只使用了其中一个 9V 交流输出。

第 2 步：添加二极管电桥

对于整流器，我使用了二极管桥 W02M，它在其紧凑的主体内具有必要的二极管排列。

该设备有四个端子，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 3 步：用电容器滤波整流电压

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。在本例中，我使用了1000 uF电容。查看其接线：

第 4 步：调节直流电压tage

此时，1000 uF电容的输出电压为9 V 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分别放置两个陶瓷电容器，分别为 0.33uF 和 0.1uF。

此外，您还可以看到绿色 LED 如何连接到 5V 输出，以说明该直流线性电源的工作原理。

审核编辑：陈陈