稳压电路范文

稳压电路篇1

图LT_01 (a)直流稳压电路 图LT_01 (a)直流稳压电路 图LT_01 (a)直流稳压电路 (b) VA、VO的波形 (c) 图b的局部放大 图LT_01 (b) VA、VO的波形 (c) 图b的局部放大 图LT_01 (b) VA、VO的波形 (c) 图b的局部放大 图LT_01

（3）当负载电流从0.1A变到1A（将RL从150W变到11W，作直流扫描分析，）时，输出电压如图d所示。可以看出Vo变化约为0.094mV，则输出电阻约为0.1×10-3W。 图LT_01(d) 输出电压随负载电流变化的曲线 （3）当负载电流从0.1A变到1A（将RL从150W变到11W，作直流扫描分析，）时，输出电压如图d所示。可以看出Vo变化约为0.094mV，则输出电阻约为0.1×10-3W。 图LT_01(d) 输出电压随负载电流变化的曲线 （3）当负载电流从0.1A变到1A（将RL从150W变到11W，作直流扫描分析，）时，输出电压如图d所示。可以看出Vo变化约为0.094mV，则输出电阻约为0.1×10-3W。 图LT_01(d) 输出电压随负载电流变化的曲线

稳压电路篇2

关键词：高压；架空线路；杆塔基础；施工方法；稳定性

1 杆塔基础的选型原则

1.1 杆塔基础选型的基本原则与要求

高压线路杆塔基础选择时要遵循以下基本原则：其一，要按照高线输电线路的基本情况以及所在地域的地理、地质条件选用合理的基础结构形式，以达到改善基础受力状况的目的。其二，要尽可能利用原有地基自身的承载特性，因地制宜采用原状土基础，在达到稳定性要求的基础上有效降低成本。其三，要注重环境保护以及可持续发展战略的要求，根据实际情况选择全方位高低主柱基础和铁塔长短腿配合使用的杆塔基础方案。

1.2 基础优化设计原则

高压输电线路杆塔基础优化设计的最终目标是要兼顾工程施工的经济效益和基础的基本性能要求即确保其稳定性达到要求，而这一目标实现的关键在于要按照塔位所在的实际地质条件和输电线路对杆塔形成的作用力情况进行综合考虑和合理规划，同时考虑混凝土和钢材消耗量等因素进行杆塔基础优选和施工方法优化，使这些基本指标达到最优化的保证。

2 杆塔基础选型与稳定性的关系

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，其主要的作用是对线路杆塔起到稳定作用，防止杆塔在导线自重、风载、覆冰、断线张力等垂直载荷、水平载荷和其他外力作用下而发生拔出、下压或倾覆事故。杆塔基础类型较多，根据铁塔类别、地质条件、承受外力和施工方法的不同，可以分为不同的类别，下文从杆塔基础稳定性出发就典型的几种杆塔基础类型做一对比和优化选择分析。

2.1 掏挖类基础的稳定性

掏挖式基础是高压输电线路建设中应用较为广泛的杆塔基础型式之一，它主要分为大开挖基础类、掏挖扩底基础类和爆挖桩基础类三种型式。大开挖基础是指将杆塔埋置于预先挖好的基坑之内，然后把挖出的土方进行回填、夯实而形成的基础类型。这种基础的稳定性主要依靠回填土构成的土体结构来保证，由于扰动之后的回填土虽然经过夯实处理，但是不可能能够恢复到原状土的基本性能，因此其稳定性并不理想，在施工中为了使其稳定性提高往往会采取加大开挖尺寸的方法，这必然会增大土方开挖量。但由于这种基础施工较为简便在实际工程中仍较为广泛的应用；掏挖扩底基础是指利用混凝土将钢筋骨架固定于预先开挖好的土胎内而形成的基础。

该基础型式的上拔稳定性主要依靠原状土构成的抗拔体来保证，因此其抗拔性能和横向承载能力有所提升，且该形式具有节省材料、工序简单等优点，其缺点是浇筑过程中容易出现漏浆现象；爆挖桩基础指利用混凝土将钢筋骨架浇筑在爆扩成型的土胎内的扩大端而形成的短桩基础。该型式在可爆扩成型的粘土中使用较为适宜，其抗拔体的抗拔强度和天然土的强度相近，具有较好的抗拔性能，而且其下压承载能力也较一般的平面地板有所提高。

2.2 岩石基础的稳定性

岩石基础是采用水泥砂浆或细石混凝土将锚筋灌注固定于预先钻凿成型的岩孔内而形成的杆塔基础，如图1 为岩石基础的基本型式。该基础充分利用了岩石、砂浆和锚筋之间形成的强有力的粘结力，因此具有良好的抗拔稳定性。这种基础主要适用于山区岩石覆盖层较浅的塔位，并以浅层的岩石结构的整体性和坚固性代替混凝土，大大减少了基础材料的使用量和岩石开挖量，特别是在地处偏远的山区采用这种基础型式具有显著的经济效益。

图1 岩石基础的基本型式

2.3 复合式沉井基础的稳定性

复合式沉井基础在地下水位较高或容易产生流砂的软土地质条件下使用较多，在实践中，该基础型式具有埋深大、整体性好、稳定性高等优点，其较大的承载面积可以承受来自多个方向的复杂载荷的作用，而且沉井在提高基础的抗拔性能的同时，还具有挡土、挡水的功能。在深基础或地下结构中有较为广泛的应用。

2.4 预制基础的稳定性

混凝土预制基础是指在工厂中预制好基础并运输到施工塔位后，将其安装在预先挖好的基坑内而形成的基础。由于该基础将塔腿主材直接锚入到基础之中，省去了踏脚板和底脚螺栓的使用，减少了材料使用、降低了工程造价。从已经施工的预制基础项目来看，这种基础的稳定性可以得到保证，但是该基础对施工精度的要求较高，施工工期也会比其它的基础类型要长。

2.5 不等高基础的稳定性

不等高基础又称为高低腿基础，该基础是对因地制宜原则的最好应用，它充分的利用了山区陡峭的斜坡地形，将基础主柱加高后形成具有高低差的基础，如图2 为不等高基础的基本形式。这种基础在确保杆塔基础的稳定性的同时充分利用杆塔周围的自然地貌，大大减少了土石方开挖量，对塔位周围的植被也减少了破坏，使其在保护林木、植被等生态环境的同时降低了工程费用花费。

图2 不等高杆塔基础的基本型式

3 提高杆塔基础稳定性的施工方法

高压输电线路杆塔基础的承载能力和稳定性，除了要以塔位地基地质情况、自然地形地貌以及经济性等因素为依据通过基础类型优选而得到保证之外，还要通过防止跑浆露筋现象发生和加强基础附近土体的密实度、强度来进一步提高。在工程实践中加强土体密实度和强度的方法很多，其中最实用的主要有压力注浆法和震动密实法这两种方法。

3.1 跑浆露筋的防范方法

在工程施工实践中可以通过以下几项措施来防止或避免跑浆露筋现象的发生：①在立柱砼浇注过程中应向外角下料，以保证立柱内外角的砼浆石达到均匀一致的要求。②在砼浇制作业进行到阶梯结合处时，将上层模板的外侧底部四周和下层阶梯砼之间的空隙用砼填满，再向上层阶梯模内浇灌砼，当浇灌到一定高度时要进行捣固处理。③斜插基础浇制过程中，测量人员各项参数加密检测，以及时发现误差及时整改。④将斜插基础主角钢的位置控制作为关键项点，在基础施工前，预先制作砼垫块，并对垫块的相关数据进行测量，以保证其操平找正，之后用砂浆及碎石将垫块的四周进行填塞，保证其稳定。⑤在基础回填时要保证基础周围回填的均匀性，从而避免基础移位或倾斜情况的发生。

3.2 施工方法

①压力注浆法。利用气压或液压产生的压实作用，把浆液通过渗透、挤密和填充等方式均匀的压入到填料地层中，使松散的土粒胶结成一个均匀整体，从而达到加固土基和减少沉降的目的。压力注浆法施工的关键在于要按照设计要求将直径为150 mm，长度和基础埋深相当的套管打入土中，然后利用套管下部的排浆口向土中压入水泥浆，同时逐渐增大压力直到水泥浆从相邻的套管中溢出为止，等注浆作业结束3～4 h 之后，就可以将套管拔出。压力注浆法施工简便、可操作性较强，其注浆效果主要由土基和套管外币之间的密实程度来决定，同时还和回填土的粘度等因素有关。②振动紧密法。将重量为1.8 t 左右，长度为1.8 m，直径为38 cm 的振动头深振入土基之中，以达到降塔位区域内的土基被振实而提高基础稳定性的方法。如果振实过程中深度不足还可以采用加长振动头的方法加以弥补。当振实作业完成后还要在振动形成的孔中填充碎石，使碎石形成桩体而增加土体的密实度，从而提高基础的稳定性。

4 结语

稳压电路篇3

【关键词】稳压电源；设计；参数

任何电子设备的工作都离不开直流电源，晶体管、集成电路正常工作都需要直流电源供电。提供直流电的方法主要有干电池和稳压电源两种。干电池具有输出电压稳定便于携带等优点但是其容量低寿命短的缺点也十分明显。而直流稳压电源能够将220V交流电转换为源源不断的稳定的直流电.它由变压、整流、滤波、稳压四部分电路等组成。参考电路如图1所示。

1.变压

稳压电源的输出电压一般是根据仪器设备的需要而定的，有的仪器设备同时需要几种不同的电压。单独的稳压电源，其输出电压在一定的范围内可以调节，当调节范围较大时，可分几个档位。因此，需要将交流电通过电源变压器变换成适当幅值的电压，然后才能进行整流等变换，根据需要，变压器的次级线圈一般都为两组以上选用合适的变压器将220V±10%的高压交流电变成需要的低压交流电，要满足电源功率和输出电压的需要，变压器选用应遵循以下原则：

（1）在220V±15%情况下应能确保可靠稳定输出。一般工程上变压、整流和滤波后的直流电压可以按下面情况确定：

一是要考虑集成稳压电路一般是要求最小的输入输出压差；二是要考虑桥式整流电路要消耗两个二极管正向导通的压降；三是要留有一定的余量。输出电压过高会增加散热量，过低会在输出低压时不稳定，由此来确定直流电压.

（2）变压器要保留20%以上的电流余量。

2.整流

是将正弦交流电变成脉动直流电，主要利用二极管单向导电原理实现，整流电路可分为半波整流、全波整流和桥式整流。电源多数采用桥式整流电路，桥式整流由4个二极管组成，每个二极管工作时涉及两个参数：一是电流，要满足电源负载电流的需要，由于桥式整流电路中的4个二极管是每两个交替工作，所以，每个二极管的工作电流为负载电流的一半；二是反向耐压，反向电压要大于可能的最大峰值。

（1）电流负载ID>IL；

（2）反向耐压为变压器最高输出的峰值VD>V2。

3.滤波

滤波的作用是将脉动直流滤成含有一定纹波的直流电压，可使用电容、电感等器件，在实际中多使用大容量的电解电容器进行滤波。图中C2和C4为低频滤波电容，可根据实验原理中的有关公式和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，选定电容的标称值和耐压值以及电容型号（一般选取几百至几千微法）。

C1和C3为高频滤波电容，用于消除高频自激，以使输出电压更加稳定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范围内。

（1）低频滤波电容的耐压值应大于电路中的最高电压，并要留有一定的余量；

（2）低频滤波电容C2选取应满足：C2≥（3～5）；RL为负载电阻，T为输入交流电的周期。对于集成稳压后的滤波电容可以适当选用数百微法即可；

（3）工程上低频电容C2也可根据负载电流的值来确定整流后的滤波电容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.稳压

经过整流和滤波后的直流电压是一个含有纹波并随着交流电源电压的波动和负载的变化而变化的不稳定的直流电压，电压的不稳定会引起仪器设备工作不稳定，有时甚至无法正常工作。为此在滤波后要加稳压电路，以保障输出电压的平稳性。稳压方式有分立元件组成的稳压电路和集成稳压电路。分立元件组成的稳压电路的稳压方式有串联稳压、并联稳压和开关型稳压等，其中较常用的是串联稳压方式。

（1）串联稳压电路

串联稳压电路工作框图如图2所示，它由采样电路、基准电压电路、比较放大电路和调整电路组成。

（2）集成稳压器

随着集成工艺技术的广泛使用，稳压电路也被集成在一块芯片上，称为三端集成稳压器，它具有使用安全、可靠、方便且价格低的优点。

三端稳压器按输出电压方式可分为四大类：

①固定输出正稳压器7800系列，如7805稳压值为+5V。

②固定输出负稳压器7900系列。

③可调输出正稳压器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可调输出负稳压器LM137、LM237、LM337等。

5.直流稳压电源一般都要加装保险和散热片

稳压电路篇4

关键词：开关电源 保护电路 系统设计

1引言

直流开关稳压器中所使用的大功率开关器件价格较贵,其控制电路亦比较复杂,另外,开关稳压器的负载一般都是用大量的集成化程度很高的器件安装的电子系统。晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差。因而开关稳压器的保护应该兼顾稳压器本身和负载的安全。保护电路的种类很多,这里介绍极性保护、程序保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护以及过热保护等电路。通常选用几种保护方式加以组合,构成完善的保护系统。

2极性保护

直流开关稳压器的输入一般都是未稳压直流电源。由于操作失误或者意外情况会将其极性接错,将损坏开关稳压电源。极性保护的目的,就是使开关稳压器仅当以正确的极性接上未稳压直流电源时才能工作。利用单向导通的器件可以实现电源的极性保护。最简单的极性保护电路如图1所示。由于二极管D要流过开关稳压器的输入总电流,因此这种电路应用在小功率的开关稳压器上比较合适。在较大功率的场合,则把极性保护电路作为程序保护中的一个环节,可以省去极性保护所需的大功率二极管,功耗也将减小。为了操作方便,便于识别极性正确与否,在图1中的二极管之后,接指示灯。

3程序保护

开关稳压电源的电路比较复杂,基本上可以分为小功率的控制部分和大功率的开关部分。开关晶体管则属大功率，为保护开关晶体管在开启或关断电源时的安全,必须先让调制器、放大器等小功率的控制电路工作。为此,要保证正确的开机程序。开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电，如图2所示。这种电路称之谓开关稳压器的“软启动”电路。

开关稳压器的控制电路中的逻辑组件或者运算放大器需用辅助电源供电。为此,辅助电源必须先于 开关电路工作。这可用开机程序控制电路来保证。一般的开机程序是:输 入电源的极性鉴别,电压保护开机程 序电路工作辅助电源工作并通过限流电阻 R对开关稳压器的输入电容器C充电 开关稳压器的调制电路工作，短路限流电阻开关稳压器 稳定工作。

在开关稳压器中,刚开机时,因为其输出电容容量大,充到额定输出电压值需要一定时间。在这段时间内,取样放大器输入低的输出电压采样,根据系统闭环调节特性将迫使开关三极管的导通时间加长,这样一来,开关三极管就会在这段期间内趋于连续导通,而容易损坏。为此,要求在开机这一段时间内,开关调制电路输出给开关三极管基极的脉宽调制驱动信号，能保证开关三极管由截止逐渐趋于正常的开关状态，故而要加设开机保护以配合软启动。

4过电流保护

当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时,会引起流过稳压器中开关三极管的电流过大，使管子功耗增大,发热,若没有过流保护装置,大功率开关三极管就有可能损坏。故而在开关稳压器中过电流保护是常用的。最经济简便的方法是用保险丝。由于晶体管的热容量小,普通保险丝一般不能起到保护作用,常用的是快速熔断保险丝。这种方法具有保护容易的优点，但是,需要根据具体开关三极管的安全工作区要求来选择保险丝的规格。这种过流保护措施的缺点是带来经常更换保险丝的不便。

在线性稳压器中常用的限流保护和电流截止保护在开关稳压器中均能应用。但是,根据开关稳压器的特点,这种保护电路的输出不能直接控制开关三极管,而必须使过电流保护的输出转换为脉冲指令,去控制调制器以保护开关三极管。为了实现过电流保护一般均需要用取样电阻串联在电路中,这会影响电源的效率,因此多用于小功率开关稳压器的场合。而在大功率的开关稳压电源中,考虑到功耗，应尽量避免取样电阻的接入。因此,通常将过电流保护转换为过、欠电压保护。

5过电压保护

开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。开关稳压器所使用的未稳压直流电源诸如蓄电池和整流器的电压如果过高,使开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此,有必要使用输入过电压保护电路。用晶体管和继电器所组成的保护电路如图3所示。

在该电路中，当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时，稳压管击穿，有电流流过电阻R， 使晶体管V导通，继电器动作，常闭接点断开，切断输入。其中稳 压管的稳压值Vz=ESrmax－UBE。输入 电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性 保护鉴别与过电压保护电路。

稳压电路篇5

参数型稳压电源，是利用器件的非线性实现稳压和稳流的。从电路图可以看出，参数型稳定电源的稳定作用是通过虚线框内的调整器件的等效内阻Rdx自动调节来实现的。就拿稳压电源来说吧，如果是因为负载电阻RL变大或输入电源电压Ui升高等原因使稳压电源输出偏高时，就会引起调整器件的等效内阻Rdx自动变小，使流过调整器件的电流Idx增大，借助于限流电阻R两端压降的增加，使输出电压UO趋近于原来的数值。相反，由于负载电阻RL减小或输入电源电压降低等原因致使稳压电源输出电压UO下降时，调整器件的等效内阻Rdx会自动变大，从而使得流过调整器件的电流Idx变小，流过限流电阻R上的电流减小，因此在R上的电流减小，因此在R两端的电压也减小，使UO又趋近于原来值。从线路连接方式上来看，因为调整器件与负载使是并联的，因此参数型稳定电源属于并联稳压电源。

2.串联反馈调整型直流稳压电源

我们再来看一下串联反馈调整型直流稳压电源，它比参数型稳压电源要复杂的多。它是一个闭环反馈系统，所以必须具有执行器件和反馈支路。一般情况下，它包括调整管、取样电路、基准电压源、误差比较放大器等主要部分。调整管是闭环调节系统的执行机构，其余部分都是反馈控制支路所必需的，从图可以看出,输入电压Ui经过调整器件调节之后,变成稳定的输出电压UO，其执行动作是在误差比较放大器的控制下进行的。取样电压和基准电压相比较，并把比较后的误差信号送入放大器，增强反馈控制效果。因为取样得来的是电压信号，所以这种电源实际上是一个以电压作为调节对象的自动调节系统，图中KO为调节系统开环时的电压传递函数,也就是系统开环稳压系数；KT为执行机构在系统闭环时的电压传递函数,也就是调整管电路的电压放大倍数；K是误差放大器开环电压放大倍数；n为取样电路的电压传递函数,也就是取样分压器的分压比。根据调节原理可知,该系统的调节函数为:F=1/1+KT×K×n由此可知,无论输入电压波动还是负载变化对输出电压的影响,反馈系统都只是开环系统的(1/1+KT×K×n)倍,更具体点说,就是反馈调整型稳压电源在电网电压调整率、负载调整率等主要技术性能方面，提高到参数型稳压电源的（1+KT×K×n）倍。

3.三种电源的优缺点总结

稳压电路篇6

一、汽车电源系统原理

汽车电源系统由两部分组成，即铅蓄电池和交流发电机，铅蓄电池和交流发电机并联在一起工作。在发动机没有启动或已经启动没有达到稳定带速之前，主要由蓄电池提供能量。当发动机达到稳定带速以后，主要由汽车发电机提供能量，同时交流发电机为铅蓄电池充电。正常工作中铅蓄电池与发电机并联，由于铅蓄电池的电压钳位作用，电源输出电压基本保持在额定电压基础上。如果汽车处在长时间低耗能的状态下运行，铅蓄电池可能出现满电情况，如果发电机继续为铅蓄电池充电，铅蓄电池的端电压会随充电电压升高，产生交流发电机撇载现象。在撇载状态下，铅蓄电池失去电压钳位作用，输出电压等于交流发电机整流输出电压，大约15伏左右。

二、汽车电源保护电路作用

铅蓄电池额定电压大约为12伏（柴油车为24伏），交流发电机输出额定电压大约为14.5伏。汽车电器设备额定电压是12伏，如果出现撇载现象，交流发电机电压接在电器设备上，此时电压已经超出额定电压的20%，可能烧毁用电设备。为了防止汽车电气设备在发电机撇载后出现烧毁现象，需要对汽车用电设备进行保护，这个保护用电设备的电路，我们称之为汽车电源保护器。本项目主要就是研究保护汽车用电设备的保护电路，以便使汽车能安全、可靠地运行。

三、汽车电源保护电路结构

汽车电源保护电路主要是把用电设备电压控制在额定电压的10%以内。而对于汽车而言，出现撇载现象之前，用电设备不会出现过压现象而烧毁；出现撇载现象后，电压升高可能烧毁用电设备。电路设计上采用两部分组成，一部分采用开关控制哪一路电路接通；另一部分采用直流串联稳压电路使撇在后输出电压稳定。该电路主要由稳压电路和开关控制电路两部分组成，撇载之前电源电压经过常闭触点加在负载上，此时保护电路几乎对原电路没有影响；撇载之后，电压经过常开触点送到稳压电路，经过稳压后加到负载上。这样就可以保证用电设备在额定电压下工作，从而使用电设备更加可靠地运行。

四、汽车电源保护电路工作原理

电源保护电路与普通串联型稳压电源略有不同，在稳压电源的前边增加了多触点继电器，当电源电压在12伏（汽车发电机撇载之前）时，继电器不动作，电源经继电器常闭触点，加到用电设备上。当电源电压增加到12.5伏以上时，继电器动作，常闭触点打开，常开触点闭合，电源电压经继电器常开触点，经串联稳压电路稳压后加到用电设备上。

串联稳压电路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。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。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，如果条件允许，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。滤波用两只50V、4700uF电解电容并联，使大电流输出更稳定，如果考虑高频波影响，可以增加一个低容量滤波电容。

五、汽车电源保护电路设计技术关键点

应用汽车电源保护电路可以有效保护汽车用电设备，防止用电设备因为电源电压升高而损坏。虽然电路在设计上采用稳压电路，但又与传统串联型稳压电路不完全相同，具体体现在以下几方面：

1.电源调整管采用双管串联形式，可以提供更大的电流。汽车电路具有低电压、大电流的特点，因此采用双管串联，可以增加输出电流。电流的增加会使调整管管耗增加，调整管可能会产生大量的热量，三极管的选择很重要，同时散热问题也是项目研究的重点，除了考虑增大散热片外，必要时还可以考虑增加风扇散热，以保证三极管工作稳定。

2.为了降低电源保护设备插入损耗，采用继电器对电路中电压分段控制。利用继电器控制串联稳压电路的工作状态，只有在电源电压升高时，稳压电路工作，其他情况下稳压电路不工作，这样就可以降低设备损耗。

3.继电器在断开、吸合瞬间，可能产生脉冲电压，影响输出电压稳定。为了防止输出电压受到影响，电路中采用双电容并联形式，提高电路的充放电时间，降低由于继电器动作产生的影响。

汽车电源保护器主要是针对目前汽车市场上出现用电设备偶尔烧毁而设计的，电路结构简单，稳压效果好，安装维护比较方便，插入损耗小。该电路主要为5A以上用电设备设计的，如果为收音机、电视机等供电，电源调整管还可以选择小功率管。电路的缺点是输出电压在继电器动作前后可能不一致，设备体积可能略大，如果采用风扇散热，可能增加设备能耗等。但不管怎么说，这都是目前市场上绝无仅有的一款为汽车电器设备设计的保护电路，随着汽车电子技术的飞速发展，在不久的将来它将发挥巨大的作用。

参考文献：

[1]张华.汽车电工电子技术.北京理工大学出版社，2011.8

[2]郑洁，候自良.工程汽车电子同步开关控制器电源保护电路的设计.现代电子技术，2003.24

稳压电路篇7

【关键词】TL431；限流电阻；稳压电源；低温漂

1.引言

TL431是一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成芯片，具有体积小、价格低廉、性能优良等特点：它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从参考电压（2.5V）到36V范围内的任何值，典型动态阻抗仅为0.2Ω，电压参考误差为±0.4%，负载电流能力从1.0mA到100mA，温度漂移低，输出噪声电压低等[1]。基于以上特点，不仅可以用于恒流源电路、电压比较器电路、电压监视器电路、过压保护电路等电路中、还广泛应用于线性稳压电源、开关稳压电源等直流稳压电源电路中，本文对TL431在线性稳压电源中的并联和串联型两种电源进行了详细的介绍[2]。

2.TL431的内部结构和功能

2.1 TL431的符号

该器件的符号如图1，三个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF），参考电压为2.5V

图1 TL431的符号

2.2 TL431的内部电路图

由内部电路图图2可以看出，它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，其中晶体管V1构成输入极，V3、V4、V5构成稳压基准，V7和V8组成的镜像恒流源与V6、V9构成差分放大器作中间级，V10、V11形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器[3]，如其等效功能示意图如图3所示，由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成，参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较，当参考端电压超过2.5V时，TL431立即导通。因为R端控制电压误差为±1%，所以参考端能精确地控制TL431的导通与截止。

3.并联稳压电路设计

3.1 基本并联稳压电路原理

TL431内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在Vref端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图4所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对VO的分压引入反馈，若增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致VO下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在等于基准电压处稳定，此时VO=（1+R1/R2）Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，VO=5V。若使R1短路，R2开路，即把参考端与阴极端短接，此时则有输出电压VO=2.5V（参考端电压），最适合用于数字电压表和模数转换器或其它电路中作基准电压源。

需要注意的是，和在选择电阻R时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA，R1和R2要选择精度为1%的同类电阻，才能保证基准电源的长期稳定性。

3.2 并联扩流稳压电路

在多种应用电路中，实际上是将图5为在图4的基础上将电路稍加改进，采用三极管扩流，组成大电流基准电压源，且图5中的晶体管可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管，这时限流电阻R也要相应增加其功率。并联稳压电路适用于各种传感器、变送器、和仪表各种A/D转换器中，图5就是在电偶变送器中的应用。

4.串联扩流稳压电路

TL431除了可使用在并联稳压电路中，图4和图5中的限流电阻R的功耗就要随着输入电压的不同而功率发生变化，需用功率大的限流电阻，否则就会因电流过大而损坏，

采用串联行的接法，如图7，解决了上述问题。将流经限流电阻R电流的分流一部分，用两个NPN的三极管V1和V2，通过NPN+NPN的同极性接法够成NPN型达林顿管，放大倍数是V1和V2的放大倍数的乘积。[4]这样集电极不仅分流了图5电阻R承受的大部分电流，解决了所需大功率电阻的问题，而且因达林顿管的电流放大能力增强，使TL431带载能力增强，不用大功率三极管就可接大电流负载。

实际应用中，为差动变压器式位移传感器LVDT稳压电源时，当负载电流为50mA时，流经R的电流仅为1mA，流过达林顿集电极的电路为49mA，电阻R采用小功率表贴电阻就能满足需要，实现恒压功能。而且在宽电源输入下，输出变化量小。如表2，测试条件为R1=2.5KΩ，R2=3.5KΩ，R=3KΩ，负载电流50mA，TL431选用SOT-89封装，型号为TL431QPK，宽电压供电的情况下仅变化1mV。如果在并联电路中使用，替代图5中所示电路，效果更好。

图6所示电路具有良好的热稳定性。由于TL431的温度漂移低，0℃～40℃为6mV， -40℃～85℃和-40℃～125℃为14mV[1]，所以输出电压的温度特性要比普通恒压源好的多，如果R1和R2选用温度漂移系数低的电阻，恒压电路的整体温度漂移也很小，在应用中无需附加温度补偿电路。实际应用中，R1=2.5KΩ，R2=3.5KΩ，从型号TL431QPK，SOT-89封装50个芯片中随机抽取3支，用图6所示电路作为差动变压器式位移传感器的稳压电路，温区范围-40℃～125℃，温漂测量如表2所示，仅有几个到十几毫伏，均符合所给指标。

可见串联电路提高了稳定精度，降低了TL431的功耗，减少了TL431因过热而损坏的机率，上述电路不但可以作为工业级的传感器稳压基准，而且可以为宽温区低温漂的军品级的产品精密稳压电源基准，是一款实用的精密线性稳压电路。

5.应用注意事项

5.1 用一只电容器与TL431并联使用，减小输出噪声

TL431的使用和稳压二极管的使用又十分相似，稳压二极管在电路中工作时，其自身会产生一种不规则的周期性噪声，这种不规则的噪声称为齐纳噪声。尽管齐纳噪声的电平不高，但它却是影响稳压二极管输出特性的重要原因之一。并联的电容就可以吸收稳压二要管的齐纳噪声，以改善稳压二极管的输出特性。另外，并联在稳压二极管上的电容还可以吸收电源的纹波，使得稳压二极管的输出电压更加平稳。其次，当稳压二极管与电容并联使用时，由于电容的充电作用，会使稳压二极管输出电压的建立时间增加，使输出电压缓慢地上升，不过，这仅是接通电源瞬间的情况。正常工作时，稳压二极管的输出电压是完全稳定的。

但是，当TL431与电容并联，其选用的容量值不适合时，有时不但起不到好的作用，反而会产生振荡现象，这是因为流过TL431的电流和电容的容量有一定的关系。实验表明，如果用容量为0.01～3μF的电容器并联在TL431上，很有可能使TL431产生振荡，因此，当TL431与电容并联使用时，应使TL431并联的电容器值大于3μF或小于0.01μF，对此必须引起注意。但当输出电压大于15V，IK大于10mA可完全避免振荡的发生.

5.2 应注意电流大小问题

流过TL431的最小电流必须大于1mA，否则失去稳压性能，最大不能超过100mA，否则就会损坏TL431，所以限流电阻的选择很重要。

5.3 应注意功耗问题

例如常见TO-92封装的TL431最大功耗为0.7W[3]，TL431在电路的实际消耗为P=VOI，参见图7，VO为输出电压，I为通过TL431的电流，因此，TL431只有在输出不超过5V时才可输出140mA电流，输出电压为7V时，只能输出100mA电流，这是因为受功耗限制的缘故。常规功耗为0.5～1.2W，当其在高温、高压或大电流条件下使用时，要注意通风、散热和安全性。

图7 0.7WTL431工作区

5.4 应注意取样电阻R1和R2的选择问题

取样电阻的选材及布放，直接影响到稳压精度和温度特性，因此必须选用温度系数小、噪声小、功率裕量大的同型号精密电阻。由公式VO=2.5×（1+R1/R2），取VO最大为36V，可以计算出的R1/R2最大比值为13.4，即R1最大是R2的13.4倍。

由于TL431是有较高的开环增益且响应速度快，当取样点（R1、R2的连接点）离两极较远时，电路容易产生超调自激，所以在使用时要引起注意。

5.5 最小维持电流与最小阴极电压

由于TL431的内部基准Vref是靠阴极电流维持，并且低于极间电压，所以应用时要注意：TL431的输出极截止后，仍必须有大于0.2mA的阴极维持电流；当输出极“饱和”后，极间电压仍至少大于2.2V。

6.结语

本文根据TL431三端可调精密内部结构及特点，阐述了并联稳压电路和串联稳压电路的基本构成和性能。大量实验和长期应用证明，TL431确是一片设计精巧、应用方便、性能可靠、性价比较高的稳压基准芯片，应用前景广阔。

参考文献

[1]ADJUSTABLE PRECISION SHUNT REGULATORS SLVS543J-AUGUST 2004-REVISED DECEMBER 2005.

[2]MOTOROLA ANALOG IC DEVICE DATA TL431，A，B Series.

[3]潘玉成.可调式精密稳压集成电路TL431及应用[J].宁德师专学报（自然科学版），2008（1）.

[4]童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社，1988 （5）：232-233.

稳压电路篇8

【关键词】红外报警；实验教学；Protues

1.引言

随着人们自身安全意识的提高，越来越多的需要报警与监控系统来保障居住以及公共场所的安全。红外线是不可见光，具有很强的保密性和隐蔽性。因此，红外报警电路以其简单高效安全的特点，广泛应用于各类安防系统中。而报警电路是模拟电子技术课程的必修课，培养电子专业学生利用模拟电路知识进行实际应用设计的能力，是电子电工实验教学的主要目的。

结合红外报警装置需求量大的实际情况，设计简易的红外报警电路进行电子实验教学，有利于提高学生的学习实践能力，将所学的知识运用到实际当中。考虑到成本以及教学学时的限制，先基于Protues进行电路仿真测试，再采用常用实验电子器件搭建硬件平台，不仅使学生学习了软件仿真方法，而且提高了硬件设计的能力。

实验教学的目的主要是学习掌握红外收发对管的工作特性，学习由运放构造电压比较器的方法，了解稳压管的工作原理及特性，掌握蜂鸣器的使用方法。

2.红外报警电路设计

2.1 系统整体结构设计

如图1所示，红外报警电路主要包括两个模块，光检测电路模块和警铃驱动电路模块。光检测电路用于检测区域内是否有障碍物，警铃驱动电路主要是根据检测的结果判断是否进行报警。

2.2 光检测电路设计

光检测模块主要由红外收发对管、分压电阻、集成运放、以及稳压电路构成，具体电路如图2所示。

当没有障碍物进入监视区时，即红外对管D1、D2间无障碍物时，D2可以接收到D1发出的红外光，D2反相导通，RD2很小，相应U1i+很小，运放U1满足U1i+>U1i-，U1o=-12V。稳压管D3正向导通，U2i+约为-0.7V。

当障碍物进入监视区时，红外线被遮挡，D2无法接收到D1发出的红外光，D2反相截止，U1i+增大至约为4V，此时运放U1满足U1i+

光检测电路主要实现将D1、D2间是否出现障碍物的情况反映到电压U2i+上，方便警铃驱动电路工作。

2.3 警铃驱动电路设计

警铃驱动电路主要包括电阻、运放、三极管以及蜂鸣器等构成，具体电路如图3所示。

当没有障碍物进入监视区时，即稳压管D3正向导通，U2i+约为-0.7V时，U2i+经电压跟随器到三极管Q1的基极，三极管发射结反相偏置，Q1工作在截止区，蜂鸣器不工作。

当障碍物进入监视区时，即稳压管D3反相导通，U2i+约为+4.4V时，经过运放U2构成的电压跟随器，将电压全部引到三极管Q1的基极，使Q1工作在饱和状态，驱动蜂鸣器工作发声。U2构成的电跟随器具有阻抗匹配和隔离作用。

警铃驱动电路的作用主要是将U2i+的电压变化反映到蜂鸣器的工作状态，从而实现报警的功能。

3.红外报警电路器件选取及原理

3.1 红外收发对管

红外发光管：发出波长约为940mm的红外光，正向电压下工作，正向特性与普通二极管相同。

红外接收管：主要用于接收红外发光管产生的红外线光波。通常采用黑色树脂封装。管体顶端有一个小斜切平面，带有这个斜切平面的一侧引脚为负极。接收管应反相连接在电路中，它在接受和不接受红外线时电阻会发生明显的变化。

3.2 运算放大器

LM741是一种应用非常广泛的通用运算放大器，红外报警电路设计中主要利用集成运放的非线性特性。集成运放工作在非线性区时，输出电压不再随输入电压线性增长，而是达到饱和。LM741引脚图如图4所示。

红外报警电路设计时利用运放的非线性特性，构造了电压比较器和电压跟随器，分别如图5和图6所示。

有障碍物进入监视区时，U1i+>U1i-，则U1o输出正饱和电压；无障碍物进入监视区时，U1i+

电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低。在电路中利用LM741运放构成的电压跟随器起隔离的作用，电路将输出电压全部引入到集成运放的反相输入端，使比例系数等于1，且集成运放的净输入电压和净输入电流均为0，U2o=U2i+。

3.3 稳压二极管

稳压管是利用反向击穿区的稳压特性进行工作的，因此稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一样。红外报警电路中使用4.7V的稳压管。由稳压管构成的稳压电路如图7所示。

稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来表示：

显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大，动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。电路中使用的是IN4732A稳压管：最大功耗为1W，稳定电压为4.7V，可以算出最大电流为：

3.4 蜂鸣器及其驱动电路

电路设计中使用的是有源蜂鸣器，接通一个大约5V的直流电源就可以工作。三极管起开关作用，基极高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管截止，蜂鸣器停止发声。实验使用的是9013三极管，9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，蜂鸣器驱动电路图如图8所示。

4.仿真结果及硬件平台

通过电路设计以及器件的选型，利用Pro-tues虚拟仿真软件进行电路仿真，得到结果与分析一致，具体仿真电路图如图9所示。

为便于学生独立设计电路，采用基于面包板的硬件平台搭建，方便实验教学。硬件图如图10所示。

5.总结

红外报警电路简单安全，方便学生自己进行设计与仿真，提高了实验教学的效率。将模拟电路知识与实际应用相结合，很好的激发了学生的学习兴趣，有助于实验教学进程的推进。红外报警电路应用广泛，联系知识紧密，很好提高了动手能力，经过实验教学试验，得到良好的效果。

参考文献

[1]赵新华，郝阳.红外报警系统设计[J].应用科技，2013， 40（2）：47-52.

[2]徐倩，谭子尤.基于单片机控制的红外线报警系统的设计[J].怀化学院学报，200827（8）：60-62.

[3]高秀娥.电工电子实验教学新思路[J].实验科学与技术，2004（1）：87-88.

[4]叶继英.Protues在模电实验教学中的应用[J].科技资讯，2008（14）：140-141.

作者简介：

徐璐（1990—），女，硕士研究生，主要研究方向：电子技术与变频调速。

余仕求（1963—），男，硕士生导师，现供职于长江大学电子信息学院，主要从事变频调速方面的教学与研究。