电源模块的设计与制作，电路原理图解析

模拟电源和数字电源都是电子工程领域中的一种电源。模拟电源的原理是将交流电转变为直流电，通常通过使用变压器、整流器、滤波器和稳压器来实现。数字电源则是采用数字控制技术，结合模拟电源的电路，将控制信号处理后实现稳定的直流输出。

下面我们来看一下模拟电源和数字电源的原理图：

模拟电源的原理图是由变压器、整流器、滤波器和稳压器四个主要部分组成。

变压器通常采用电磁感应原理，将交流电通过变压器转换成所需的电压，比如220V交流电转成12V或者24V的交流电，然后通过整流器将交流电转换为直流电，但是这时候电压还不是稳定的。所以接着会通过一个滤波器对电压进行过滤处理，减少AC噪声的干扰，使得输出的电压变得更加平稳。接下来将直流电转为稳定的电压输出，这一部分通常是通过稳压器来实现。如图所示，数字电源的原理图通常是由控制电路、转换电路、滤波电路和保护电路等几个主要部分组成。

数字电源主要采用数字控制的方式来输出稳定的直流电压。其中控制电路部分主要包括了控制反馈等模块，而转换电路部分则使用开关电源等电路，通过开关管控制输入电压的变化，然后通过一个LC滤波电路将不稳定的交流电源转换为稳定的直流电压，让所输出的电压更加稳定。由于数字电源内部采用了数字控制，因此它能够方便的实现一些高级功能，例如电压调节、过流保护、短路保护等，使得它比模拟电源更加智能化。

总的来说，模拟电源和数字电源都适用于不同的应用场景，如模拟电源适用于弱电系统、信号传输等场景，而数字电源则适用于需要高精确度、稳定性较好的场景。而在使用过程中，大家需要根据自己的需求来选择合适的电源，以确保设备的正常运行。

一、稳压电源

1、3～25V电压可调稳压电路图

此稳压电源可调范围在3.5V～25V之间任意调节，输出电流大，并采用可调稳压管式电路，从而得到满意平稳的输出电压。

工作原理： 经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极，使调整管导通，在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通，接着V3也导通，这时V1、V2、 V3的发射极和集电极电压不再变化(其作用完全与稳压管一样)。调节RP，可得到平稳的输出电压，R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。

元器件选择： 变压器T选用80W～100W，输入AC220V，输出双绕组AC28V。FU1选用1A，FU2选用3A～5A。VD1、VD2选用 6A02。RP选用1W左右普通电位器，阻值为250K～330K，C1选用3300μF/35V电解电容，C2、C3选用0.1μF独石电容，C4选用 470μF/35V电解电容。R1选用180～220Ω/0.1W～1W，R2、R4、R5选用10KΩ、1/8W。V1选用2N3055，V2选用 3DG180或2SC3953，V3选用3CG12或3CG80。

2、10A3～15V稳压可调电源电路图

无论检修电脑还是电子制作都离不开稳压电源，下面介绍一款直流电压从3V到15V连续可调的稳压电源，最大电流可达10A，该电路用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，使稳压精度更高，如果没有特殊要求，基本能满足正常维修使用，电路见下图。

其工作原理分两部分，第一部分是一路固定的5V1.5A稳压电源电路，第二部分是另一路由3至15V连续可调的高精度大电流稳压电路。

第一路的电路非常简单，由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后，再由5V三端稳压块LM7805不用作任何调整就可在输出端产生固定的5V1A稳压电源，这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使用。

第二部分与普通串联型稳压电源基本相同，所不同的是使用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，所以使电路简化，成本降低，而稳压性能却很高。

图中电阻R4，稳压管TL431，电位器R3组成一个连续可调得恒压源，为BG2基极提供基准电压，稳压管TL431的稳压值连续可调，这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压，如果你想把可调电压范围扩大，可以改变R4 和R3的电阻值，当然变压器的次级电压也要提高。

变压器的功率可根据输出电流灵活掌握，次级电压15V左右。桥式整流用的整流管QL用15-20A硅桥，结构紧凑，中间有固定螺丝，可以直接固定在机壳的铝板上，有利散热。

调整管用的是大电流NPN型金属壳硅管，由于它的发热量很大，如果机箱允许，尽量购买大的散热片，扩大散热面积，如果不需要大电流，也可以换用功率小一点的硅管，这样可以做的体积小一些。

滤波用50V4700uF电解电容C5和C7分别用三只并联，使大电流输出更稳定，另外这个电容要买体积相对大一点的，那些体积较小的同样标注50V4700uF尽量不用，当遇到电压波动频繁，或长时间不用，容易失效。

最后再说一下电源变压器，如果没有能力自己绕制，有买不到现成的，可以买一块现成的200W以上的开关电源代替变压器，这样稳压性能还可进一步提高，制作成本却差不太多，其它电子元件无特殊要求，安装完成后不用太大调整就可正常工作。

二、开关电源

1、PWM开关电源集成控制IC-UC3842工作原理

下图为UC3842 内部框图和引脚图，UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8个引脚，各脚功能如下：

①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;

②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度;

③脚为电流检测输入端， 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;

④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8/(RT×CT);

⑤脚为公共地端;

⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;

⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。

UC3842 内部原理框图

UC3842是一种性能优异、应用广泛、结构较简单的PWM开关电源集成控制器，由于它只有一个输出端，所以主要用于音端控制的开关电源。

UC3842 7脚为电压输入端，其启动电压范围为16-34V。在电源启动时，VCC﹤16V，输入电压施密物比较器输出为0，此时无基准电压产生，电路不工作;当 Vcc﹥16V时输入电压施密特比较器送出高电平到5V蕨稳压器，产生5V基准电压，此电压一方面供销内部电路工作另一方面通过

⑧脚向外部提供参考电压。一旦施密特比较器翻转为高电平(芯片开始工作以后)，Vcc可以在10V-34V范围内变化而不影响电路的工作状态。当Vcc低于10V时，施密特比较器又翻转为低电平，电路停止工作。

当基准稳压源有5V基准电压输出时，基准电压检测逻辑比较器即达出高电平信号到输出电路。同时，振荡器将根据④脚外接Rt、Ct参数产生 f=/Rt.Ct的振荡信号，此信号一路直接加到图腾柱电路的输入端。

另一路加到PWM脉宽市制RS触发器的置位端，RS型PWN脉宽调制器的R端接电流检测比较器输出端。R端为占空调节控制端，当R电压上升时，Q端脉冲加宽，同时⑥脚送出脉宽也加宽(占空比增多);当R端电压下降时，Q端脉冲变窄，同时 ⑥脚送出脉宽也变变窄(占空比减小)。

UC3842各点时序如图所示，只有当E点为高电平时才有信号输出 ，并且a、b点全为高电平时，d点才送出高电平，c点送出低电平，否则d点送出低电平，c点送出高电平。②脚一般接输出电压取样信号，也称反馈信号。当② 脚电压上升时，①脚电压将下降，R端电压亦随之下降，于是⑥脚脉冲变窄;反之，⑥脚脉冲变宽。

③脚为电流传感端，通常在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻，将流过开关管的电流转为电压，并将此电压引入境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻上的电压超过1V时; ⑥脚就停止脉冲输出，这样就可以有效的保护功率管不受损坏。

2、TOP224P构成的12V、20W开关直流稳压电源电路

由TOP224P构成的 12V、20W开关直流稳压电源电路如图所示。

电路中使用两片集成电路：TOP224P型三端单片开关电源(IC1)，PC817A型线性光耦合器 (IC2)。交流电源经过UR和Cl整流滤波后产生直流高压Ui，给高频变压器T的一次绕组供电。

VDz1和VD1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值， 并能衰减振铃电压。VDz1采用反向击穿电压为200V的P6KE200型瞬态电压抑制器，VDl选用1A/600V的UF4005型超快恢复二极管。

二次绕组电压通过V砬、C2、Ll和C3整流滤波，获得12V输出电压Uo。Uo值是由VDz2稳定电压Uz2、光耦中LED的正向压降UF、R1上的压降 这三者之和来设定的。

改变高频变压器的匝数比和VDz2的稳压值，还可获得其他输出电压值。R2和VDz2五还为12V输出提供一个假负载，用以提高轻载 时的负载调整率。反馈绕组电压经VD3和C4整流滤波后，供给TOP224P所需偏压。由R2和VDz2来调节控制端电流，通过改变输出占空比达到稳压目 的。

共模扼流圈L2能减小由一次绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C7为保护电容，用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。C6可减 小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。C5不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流，而且决定自启动频率，它还与R1、R3一起对控制回路进行补偿。