直流稳压电源范文

直流稳压电源范文第1篇

[关键词]稳压 连续可调 电源设计

一、几种设计方案及分析

(1)晶体管串联式直流稳压电路。该类电路中,输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压,取样电压与基准电压进行比较得到误差电压,该误差电压对调整管的工作状态进行调整,从而使输出电压发生变化,该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反,从而保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。在基准电压处设计辅助电源,用于控制输出电压能够从0 V开始调节。

分析:单纯的串联式直流稳压电源电路很简单,但增加辅助电源后,电路比较复杂,由于都采用分立元件,电路的可靠性难以保证。

(2)采用三端集成稳压器电路。一般采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器,输出电压调整范围较宽,设计电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力,可用软启动电路以适应所带负载的启动性能。

分析:该电路所用器件较少,成本低且组装方便、可靠性高。在实际中,如果对电路的要求不太高,多采用此设计方案。

(3)用单片机制作的可调直流稳压电源。电路可通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值,从而改变调压元件的参数,使用软启动电路,获得3～26V,驱动能力可达1.5A,同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。

分析:该电源稳定性好、精度高,并且能够输出±26V范围内的可调直流电压,且其性能优于传统的可调直流稳压电源,但是电路比较复杂,成本较高,使用于要求较高的场合。

二、实现方案

1.原理分析

①采样电路:分别由滑动变阻器R5与电阻R4组成电阻分压器,将输出的直流电压的V0一部分取出送到比较放大器,放大后控制调整环节,取样电压VE为:

在正常情况下,取样电压可近似等于基准电压则有:

改变取样电路的分压比,就可以调节V0的大小。即调节滑动变阻器R5的大小,改变输出。

②基准电压:基准电压是一个稳定度较高的直流电压,利用发光二极管(绿色)的正向电压特性,起“稳压”作用。当二极管的正向电流ILED2变化不大时,其正向压降VLED2≈1.9V比较稳定。用以作为调整比较的标准,R3是稳压管的限流电阻。LED2兼做电源指示。

③比较放大电路:比较放大器是一个直流放大器,由VT3构成。将取样电压VE与其准电压VLED2进行比较,二者的差值经T3放大后,控制(VT1、VT2)的调整管,用以稳压输出。

④调整电路:调整电路是稳压电源的核心环节,输出电压的稳定是通过调整管的调节作用来实现的。稳定电路输出的最大电流也主要取决于调整电路。所以调整管使用的参数不应超过器件的极限数据。

由电网电压的波动或负载电流发生变化而使输出电压V0发生变化时,则有T1的自动调节,其稳压过程:

当V0VEVB3IB3IC3VCE3(VBE2)IB1IC1VCE1V0

从而使V0基本不变。

⑤过载保护电路:串联调整型的稳压电源和负载是串联的,当负载电源过大或短路时,大的负载电流和短路电流全部流过调整管,此时负载端的压降小,几乎全部的整流电压Vc加在调整管的c和e的极之间。使调整管的βVce0、ICM、PCM超过正常值。调整管会很快烧坏。R2和LED1组成的过载及短路保护电路,因串联调整型的稳压电源调整管和负载是串联的,当输出过载(输出电流过大),电阻R2上的压降VR2增加到一定值后LED1导通,使调整管VT1、VT2的基极电流不再增大,限制了输出电流的增加,起到限流保护作用。

附加功能:

(1)充电功能

本基础电路的输出端(可看作C3两端)即可实现对电池等的充电功能。通过调节滑动变阻器R5的阻值,可实现对不同型号电池的充电功能。

(2)放大部分

将电压放大,由于放大器最大输出电压的限制,故采用两个放大器,两放大器输出电压大小相等、符号相反。

(3)D/A转换电路(数模转换器)

D/A数模转换电路一般采用DAC0832集成芯片

输入用脉冲触发。具体在本文后面有介绍。

2.电路图(略)

三、电路参数设计

1.主要技术指标。(1)输入电压:AC: 0～220V。(2)输出直流稳压(Io=1.5A):Uo=26V。(3)输出直流电流:额定值150mA,最大值300mA。(4)具有过载,短路保护,故障消除后自动恢复。(5)充电稳定电流:60mA(±10%),充电时间10-12小时。(6)工作温度范围:TA=0～50℃。

2.极限参数。可视具体情况而定。

3.电路参数(略)

四、问题及展望

1.输出电压Vo达不到要求的26V。在电路后增加两个运放组成放大装置来解决问题。同时增加电阻,这样输出电压和输出电流就都达到了实验要求。

2.为使设计更加实用,要使得输出的电压更方便于他人,欲加装DAC芯片使模拟信号转变为数字信号,设计中也有涉及。

3.数码管显示数值停留在0不发生变化,这是因为放大电路中运放等的延迟作用!在延迟作用下,输出电压要经过一定时间的缓慢增加,然而DAC芯片却在刚有电压时触发灯就亮了,即数码显示管数值定在00不再发生变化。将DAC的触发电平换成脉冲触发,就能使数码管“动”起来。

4.但是DAC电路中仍有不足,是显示数码管显示的是十六位进制的数转化为二进制的数,有待进一步的研究和设计。

参考文献:

[1]狄京等.电子工艺实习教程.中国矿业大学出版社.

直流稳压电源范文第2篇

关键词 直流稳压电源；线性电源；开关电源

中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-134-01

1 线性直流稳压电源

1）晶体管串联式直流稳压电源：晶体管串联式直流稳压电源工作在线性放大状态，因而具有反应迅速，电压稳定度和负载稳定度高，输出纹波电压小，噪声小。在电路技术方面，其控制电路所用的元件少。对调整管的开关特性，滤波器的高频性能等无特别要求，所以可靠性高。

串联式稳压电源的严重缺点是效率低。要提高效率就必须降低调整管上的压降，减少在调整管上的损耗。解决的办法：①PNP和NPN晶体管互补：串联式稳压电源输出电源电流较大时，通常调整管都要接成共集电极的达林顿组合管。因为在晶体管电参数相同情况下在保持电流放大倍数相等的情况下，互补连接的组合调整管的集射极压降减少了，因而电源的效率得到提高；②偏置法：一般共集电极组合管集射间的压降一定程度上取决偏置电流。采用偏置连接法当输出电流一定时可以有效的提高电源效率；③开关稳压器作前置予调节：在输入-输出电压差比较大，输出电流也比较大的场合，采用开关稳压器作串联式稳压器的前置予调节也是提高电源效率的有效办法。开关予调节还可以设置在电源变压器的原边。

2）集成线性稳压器发展：早期市场集成稳压器的厂家很多，产量大、应用广泛。主要有半导体单片式集成稳压器和混合式集成稳压器两大类。它们的电路形式、封装、电压及电流的规格都是多种多样的。集成稳压器可分为定电压的，可调的，跟踪的和浮动的。但是不管哪一种形式，它们通常由基准电压源，比较放大器，调整元件即功率晶体三极管和某种形式的限流电路组成。有些集成稳压器内部还有逻辑关闭电路和热截止电路。集成稳压器与由分立元件组成的稳压器比较，集成稳压器的优点非常明显，成本低，体积小，使用方便，性能好，可靠性高。

3）恒流源网络稳压电源技术：采用恒流网络稳压是目前串联稳压电源的有一特点。采用恒流网络可以有效地提高电源的稳定性。集成稳压器中普遍采用了恒流网络。分立元件组成的串联稳压器也愈来愈多地运用恒流技术。使用晶体管场效应管和恒流二极管等元件可以实现恒流。恒流二极管在分立元件的串联稳压器中使用更为方便。

2 开关直流稳压电源

开关式直流稳压电源指其功率调整元件以“开”、“关”方式工作的一种直流稳压电源。早期的磁放大器开关直流稳压电源是利用铁芯的“饱和”、“非饱和”两种状态进行“开”、“关”控制，那是一种低频磁放大器。在此过程中出现的可控硅相控整流稳压电源也属于开关直流稳压电源。随后，高频开关功率变换技术得到了快速发展，这主要是指变换器方式的高频开关直流稳压电源。上个世纪90年代电力电子技术、PWM等技术的日趋成熟，直流开关电源和交流开关电源已成为主导市场。电力电子技术是利用电力电子技术对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件 、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电 子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。

1）无工频变压器化：省掉工频电源变压器而采用直接从电网整流输入方式是开关电源减少体积和重量的一个重要措施。无工频变压器化已成为当代先进开关电源的一个特点。无工频变压器的开关电源与各种有工频变压器的直流稳压电源相比，其突出优点是体积小、重量、效率高。开关电源的电路形式已多种多样了。就调制技术而言有脉宽调制型、频率调制型、混合调制型，其中脉宽调制占绝大多数。目前出现了完全无变压器的开关电源，即连高频变换器都不需要。这种电源的最大特点是体积还可比现在的无工频变压器开关电源小的多，而且没有绕制的变压器这一类器件，可以集成电路工艺制作。

2）开关电源高频化：现代开关电源的一个显著特点是开关频率不断提高，不管是晶体管开关电源、可控硅开关电源还是场效应管开关电源都是向高频化方向发展。随着功率IGBT和MOSFET的出现，开关电源的工作频率已从早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范围甚至G赫范围。

3）控制电路集成化：早期开关电源的控制电路是用分立元件构成的。这样，电路设计复杂，调试维修麻烦，影响开关电源的推广应用。为了适应开关电源的迅速发展，集成化的开关电源控制电路被研制成功，而且功能愈加完善。开关电源控制电路集成化，大大简化了开关电源的设计，提高了开关电源的电性能和可靠性，而且体积小，降低成本。

4）主要元器件高频化：为了适应开关电源迅速发展的需要，开关电源所用的主要元器件的发展也很快，其主要目标是高频化。开关电源中的开关元件-功率晶体管、可控硅和场效应管都在提高看工作频率方面取得了成绩。但是最引人注目的是功率管IGBT复合管，MOSFET场效应管的出现，它不仅开关频率提高到1MHz-1GHz，而且开关特性好，所需驱动功率小，不存在二次就穿，能防止热奔等特殊优点。另外大电流肖特基势垒的出现大大改善了低电压电流开关电源的整流效率，它具有开关速度快、反向恢复时间短，正向压降地等优点。在滤波过程中，电容器等器件也要在材料、结构工艺诸方面进行研制，以适应开关电源高频化的要求。

5）全数字化控制：开关电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。全数字控制是一个新的发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到应用。但是过去数字控制在DC/DC变换器中用得较少。近两年来，开关电源的高性能全数字控制芯片已经开发，费用也已降到比较合理的水平，欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。全数字控制的优点是：数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也更精确；可以实现快速，灵活的控制设计。

参考文献

[1]（美著）王志强译.开关电源[M].

直流稳压电源范文第3篇

【关键词】数控；直流稳压电源；测试

1.引言

本文所测量的数控直流稳压电源有一定输出电压范围和功能，可预置输出电压的果，并在数码管上予以同步显示。它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高、干扰小、容易控制、可靠性高体积小的特点，其输出电压大小采用数字显示，用到单片机、数字技术中的可逆计数器、D/A转换器、译码显示等电路。可实现定时开、关机，定时变压，显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。

2.数控直流稳压源的组成及测试

此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+”，“-”两键操作，步进电压精确到0.1V控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制±15V，和±5V的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V～17V的直流电压。本设计中数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出0～9V的稳定的可调直流电压。

根据组成结构和信号电压特点，主要测试仪器使用到：万用表，示波器，直流稳压电源等。本测试以输入220v，50Hz的市电，输出为稳定的5V的直流电为例进行电路参数设计和测试。

2.1 直流稳压电源的基本组成

直流稳压电源由电源变压器﹑整流器滤波器﹑稳压器等部分组成，其框图如图1所示。

（1）交流电压变换部分

将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。万用表可以测量50Hz220V交流电是否可以通过电源变压器降压为较低电压值的交流电。

（2）整流部分

整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉冲电压。这部分采用示波器来观察整流波形。

（3）滤波部分

对整流部分输出的脉冲直流电进行平滑，使之成为含交变成分很少的直流电压。其实际上是一个性能较好的低通滤波器，且截止频率一定低于整流输出电压的输出频率，因此也使用示波器观察滤波波形。

（4）稳压部分

尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度，负载，电网电压等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。这部分可以采用万用表和示波器两种测试方法。

2.2 直流稳压电源各部分测试

（1）电源变压器

电源变压是将电网电压变换成实际电路所需的交流电压。

根据电路图，我们选择在次级线圈测量输出电压。通常使用万用表的交流220V档位进行测量。测量结果U2应当满足N1/N2=U1/U2这样的关系式。

（2）整流电路

整流是稳压电源的一个重要组成部分，主要作用是进行波形变换，即将交流信号变为直流信号。其又可分为半波整流和全波桥式整流。

整流部分的输出可以用示波器来观察输出。我们采用DS1022C数字示波器来测量。数字示波器观察波形迅速，电压频率测量方便迅速。全波整流的波形如图2所示。

（3）滤波电路

本设计采用电容滤波。

电容滤波的过程主要是将全波整流波形中较高的脉动成分滤除掉。因为电容两端的电压不会突变，所以利用这个原理使用电容将高脉动波形转变成低脉动波形。

测量方法同全波整流一样，使用DS10

22C数字示波器可以观察到滤波之后的波形，形状已经接滑，但是仍然有待改进。电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好。在测量过程中，我们分别测试了47μF，100μF和1000μF的滤波效果，结论是1000μF的滤波效果最好。

（4）稳压电路

滤波后的输出电压即使纹波很小，也仍然存在稳定性问题，因此需采用稳压电路进行稳压。最基本的稳压方法就是二极管稳压。除此以外，我们采用了三端集成稳压器LM7805和LM7905。

测量时，可以选择DS1022C示波器，使用双踪功能。CH1观察集成稳压器的1管脚，也就是滤波的波形，CH2观察3管脚即稳压后的波形，同时显示在屏幕上，可以观察到稳压之后波形比较平稳。

另外，可以用万用表来测量输入输出的直流电电压值。使用万用表直流电压20V档位来进行测量。但是无法直观的与滤波波形进行比较。以LM7805为例：

输入电压（VO=5～18V）：35V

输出电压：5V

2.3 数字显示电路的测试

2.3.1 工作原理

数字显示驱动采用两块74LS248芯片，74LS248为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的二～十进制码，驱动数码管显示数码。

74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用A3，A2，A1，A0，为8421BCD码输入，a,b,c,d,e,f,g为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查，数码管的好坏，IBR为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作输出，具体工作如上真值表所示。

测量集成电路我们主要选用万用表直流电压档，通过管脚高低电平，判断工作状态和信号的输出情况。当集成电路工作电压为5V时，高电平电压在5V左右，低电平电压一般在1V左右。

2.3.2 原件选择

与74LS248功能相同的还有，74LS247，7CD4511，74LS245等。

2.4 D/A转换电路（数模转换器）的测试

（1）DAC0832工作原理介绍

数模转换电路，采用DAC0832集成块，它是一个8位数/模转换电路，这里只使用高4位数字量输入端。由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A转换器，低位DAC输出模拟量经9:1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放，具体实现，由900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用具有调零的低噪声高速优质运放NE5534。

d7～d0：8位二进制数据输入端；ILE：输入锁存允许，高电平有效；CS：片选信号，低电平有效；WR1，WR2：写选通信号，低电平有效；XFER：转移控制信号，低电平有效；Rf：内接反馈电阻，Rf=15KΩ；IOUT1，IOUT2：输出端，其中IOUT1和运放反相输入相连，IOUT2和运放同相输入端相连并接地端；Vcc：电源电压，Vcc的范围为+5V～+15V；Vref：参考电压，范围在-10V～+10V；GND：接地端。

当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据d7～d0存入8位输入寄存器中，当WR2=0，XFER=0时，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时，电路输出量V0和输入d7～d0的关系式为：

（2）DAC0832芯片的特点

DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A转换前，需经过两个独立控制的8位锁存器传送。其优点是D/A转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。由于DAC0832输出级没有加集成运放，所以需外加NE5534相配适用。

IN-为反相输入端,IN+为同相输入端；OUT为输出端；Balance为平衡输入端,主要作用是,使内部电路的差动放大电路处于平衡状态；COMp/Bal的作用为,通过调节外接电阻,以达到改善放大器的性能和输出电压；VCC-和Vcc+为正负电源供电。

对于数字控制电路来说，测量的方法均相同，同上一个数显译码器一样，按照真值表的高低电平对应关系，使用万用表测量管脚输出电压值，与真值表一一对应检查。

3.问题和改进措施

本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应D/A转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增一组电源，对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。

数字示波器精度高，速度快，读数误差小，在观察测量电压频率上有很大优势，但是由于精度过高，在观察波形上容易受到谐波的干扰，导致自动选取XY坐标单位有误，过分放大谐波，导致误判失真波形。这方面对测试人员的测试经验要求较高，需要能在数字示波器自动测量的基础上配合手动测量调节，选取合适的XY坐标和单位进行测量，并且能较准确的判断波形的情况。

4.结束语

通过此次对数控直流稳压电源产品的测试，加强了对仪器仪表的使用熟练程度，在测试过程中对各种元器件的特性有了更深刻的把握，为今后测量其他更加复杂电路打下良好基础。

数控电源设备用以实现电能转换和功率传递，对模拟器件和数字器件的测试要求和设备要求都有很大不同。本设计在各个行业中都有广大应用，在发展的同时对数控电源的也提出了更高要求。例如增设过流保护、声光报警等，这些新技术同样可以通过测试来进行调校，对测试的精度和准确性、可靠性的要求也进一步提高。

参考文献

[1]何小艇.电子系统设计[M].浙江:浙江大学出版社,1998:22-29.

[2]刘守义.单片机应用技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002:83-84.

[3]孙传友等.测控电路及装置[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002:17(第3版).

[4]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005:66(第2版).

[5]汤竞南等.51单片机C语言开发与实例[M].北京:人民邮电出版社,2007:117.

直流稳压电源范文第4篇

关键词：直流稳压电源；电路设计；工作原理

1 电路设计背景和目的

通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看，中职院校的学生普遍文化基础薄弱，对文化课、理论课不感兴趣，但是大部分中职学生对实训课程感兴趣，喜欢动手操作，能够尝试动手去做一些实验，有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如，简单的门铃电路，流水灯电路等。因此，针对中职院校学生的实际情况，结合我学院电气工程系的学生学习情况，今年，我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革，去掉纯粹的理论课，所有专业课程都变为一体化课程，让学生通过动手操作掌握理论知识，真正做到在做中学，在学中做，在这样的背景下，我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去，变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提，我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计，目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践，同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识，能够培养学生掌握理论知识的能力，激发学生热爱电子专业的热情，提高了学生学习的积极性，最重要的是让学生学会了技能，一技在手，更好地走上工作岗位，尽快地适应社会。

2 电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料：

2.1 电路所需实验设施和工具

本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要必要的焊锡和连接线。

2.2 电路所需元器件清单

元器件清单如下：

1A二极管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；发光二极管V5，1只；熔断丝FU 参数为1A1只；100uF 50 V电容C1，1只；10uF25V电容C2，1只；500uF 16V电容C3，1只；2200uF电容C4，1只；开关SW，1只；2.7KΩ电阻R1，1只；190Ω电阻R2，1只；280Ω电阻R3，1只；1KΩ电位器R4，1只；三端集成稳器CW7812 U（可调范围1.25V～12V），一只；可调电阻RW，1只。

3 电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性，所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

3.1 直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成，其组成框图如图1：

直流稳压电源各部分的作用

（1）电源变压器：主要是降压器，用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。（2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，把交流电U2转变为脉动的直流电。（3）滤波电路：利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉，滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。（4）稳压电路：利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的，用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。

3.2 直流稳压电源的设计方法

直流稳压电源的设计，是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数，选择出这些元器件。

具体设计方法分为三个步骤：第一步：根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定出稳压器的型号及电路形式。第二步：根据稳压器的输入电压Ui，确定出电源变压器二次侧电压U2；根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2；再根据P2，确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数，选择合适的电源变压器，一般为12v。第三步：确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数，选择合适的整流二极管和滤波电容。

4 电路设计步骤

电路设计思路想出后，考虑实际电路具体设计步骤，完整的设计步骤是整个电路的核心部分，因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要，具体步骤为以下几步：

4.1 电路图设计方法

电路图设计使用PCB制图软件制作

4.2 电路原理图的设计

电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。

4.3 直流稳压电源实物设计

如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压UI？燮12V，调节RW，如果输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性后，先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝，然后安装整流滤波电路。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为正，则说明整流电路连接正确，然后断开电源，将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源，调节RW的值，如果输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作。

5 电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计过程，强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路，广泛运用于生活中，例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时，也通过查阅参考书，网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中，通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识，特别是强化了自己的教学能力，增强了所教专业学生掌握理论知识的能力，提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看，我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快，容易接受，对教师所设计的教学模块感兴趣，并且激发了继续探究这一教学模块的动力，这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。

参考文献

[1]郭S.电子技术基础（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

[2]王建.维修电工技能训练（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

[3]王淑娟.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社.

直流稳压电源范文第5篇

关键词：直流稳压电源 线性电源 开关电源 基本类型

一、线性直流稳压电源

（一）晶体管串联式直流稳压电源。其在线性放大状态工作，具备反应快，电压稳定度高，负载稳定度高，输出纹波电压小，噪声较小等特点。针对电路技术而言，其控制电路使用元件较少。针对调整管的开关特性，滤波器的高频性能等要求较少，因此可靠性较高。其最大缺点是工作效率较低。只能通过降低调整管上的压降，减少调整管上的损耗来提高效率。具体解决策略为：一是PNP和NPN晶体管互补：串联式稳压电源输出电源电流较大时，通常调整管都要接成共集电极的达林顿组合管。因为在晶体管电参数相同情况下在保持电流放大倍数相等的情况下，互补连接的组合调整管的集射极压降减少了，因而电源的效率得到提高；二是偏置法：一般共集电极组合管集射间的压降一定程度上取决偏置电流。采用偏置连接法当输出电流一定时可以有效的提高电源效率；三是开关稳压器作前置予调节：在输入-输出电压差比较大，输出电流也比较大的场合，采用开关稳压器作串联式稳压器的前置予调节也是提高电源效率的有效办法。开关予调节还可以设置在电源变压器的原边。

（二）集成线性稳压器。集成稳压器在早期市场上应用较多，产量较大，主要分为半导体单片式集成稳压器、混合式集成稳压器两类。两类集成稳压器的电路形式、封装、电压、电流规格各不相同。集成稳压器分为定电压、可调、跟踪、浮动集成稳压器多种。然而无论何种形式，其大都由基准电压源、比较放大器、调整元件即功率晶体三极管和某种形式的限流电路组成。部分集成稳压器内部还有逻辑关闭电路和热截止电路。集成稳压器与由分立元件组成的稳压器比较，集成稳压器的优点非常明显，成本低，体积小，使用方便，性能好，可靠性高。

（三）恒流源网络稳压电源。恒流网络稳压是串联稳压电源的基本特点之一，其能够有效提高电源稳定性，在集成稳压器中应用较为广泛。分立元件组成的串联稳压器大都应用了恒流技术。应用晶体管场效应管与恒流二极管等元件能够实现恒流。恒流二极管在分立元件的串联稳压器中应用较为便利。

二、开关直流稳压电源

开关直流稳压电源主要指功率调整元件以“开、关”方式工作的直流稳压电源。早期的磁放大器开关直流稳压电源是利用铁芯的“饱和”、“非饱和”两种状态进行“开、关”控制，是一种低频磁放大器。此期间出现的可控硅相控整流稳压电源也属于开关直流稳压电源。之后，高频开关功率变换技术得以迅猛发展，出现了变换器方式的高频开关直流稳压电源。

（一）去除工频变压器。去除工频电源变压器而采用直接从电网整流输入方式，是开关电源减少体积和重量的重要举措之一。去除工频变压器已成为当代先进开关电源的基本特点。无工频变压器的开关电源与各种有工频变压器的直流稳压电源相比，其具有体积小、重量轻、效率高等优点。开关电源的电路形式已实现多种多样。从调制技术来看，其包括脉宽调制型、频率调制型、混合调制型几类，其中脉宽调制占绝大多数。目前出现了完全无变压器的开关电源，即连高频变换器都不需要。这种电源的最大特点是体积还可比现在的无工频变压器开关电源小的多，而且没有绕制的变压器等器件，能够集成电路工艺制作。

（二）提高开关电源频率。现代开关电源的最显著特点是开关频率不断提高，无论是晶体管开关电源、可控硅开关电源、场效应管开关电源，均在实现向高频化方向发展。随着功率IGBT和MOSFET的出现，开关电源的工作频率已从早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范围甚至G赫范围。

（三）控制电路实现集成。早期开关电源的控制电路由分立元件构成，电路设计和调试维修都较为复杂，不利于开关电源的推广应用。为了适应开关电源的迅速发展，集成化的开关电源控制电路被研制成功，而且功能日益完善。开关电源控制电路集成化，极大地简化了开关电源的设计，提高了开关电源的电性能和可靠性，并且具有体积小、成本低等优点。

（四）关键元器件高频化。为适应开关电源快速发展需要，开关电源应用的主要元器件也在快速发展，高频化是其基本目标。开关电源中的开关元件-功率晶体管、可控硅、场效应管等均在提高工作频率上发挥着重要作用。特别是功率管IGBT复合管，MOSFET场效应管的出现，最为引人注目，其不仅把开关频率提高到1MHz-lGHz，并且具有开关特性好、驱动功率小、不存在二次击穿、避免热奔等特殊优点。此外，大电流肖特基势垒的出现极大地改善了低电压电流开关电源的整流效率，其具有开关速度快、反向恢复时间短，正向压降地等优点。在滤波过程中，电容器等器件也要在材料、结构工艺诸方面进行研制，以适应开关电源高频化需求。

（五）实现全数字化控制。开关电源的控制已从模拟控制，模数混合控制，发展为全数字控制阶段。全数字控制是未来的发展趋势所在，并且已在许多功率变换设备中得到广泛应用。然而，过去数字控制在DC/DC变换器中应用较少。近年来，开关电源的高性能全数字控制芯片已经逐步开发应用，欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。全数字控制数字信号与混合模数信号相比能够标定更小量，芯片价格较低；针对电流检测误差能够实现精确数字校正，电压检测更为精准；能够实现快速灵活的控制设计等。

三、结语

直流稳压电源范文第6篇

关键词：变压；整流滤波；稳压；

中图分类号：S611 文献标识码： A

1、引言

直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下问题: 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。二是稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

2、方案论证与比较：

方案一: 采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在其后的几级电路中很难加以抑制，很有可能造成设计的失败与技术参数的超标。

方案二：并联式稳压电源，电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性相对较好，其突出优点就是可承受输出短路。但是效率低于串联式稳压电源，输出电压调节范围较小，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用。

方案三：串联式稳压电源，利用可调的三端式集成稳压器先提供稳压电压和小电流，再通过三极管扩流的方式使之提供大功率。由于集成稳压器通常内部已有各种保护电路，辅助电路就可以简化。其次想采用经典的分立式元件形式，因为在理论课及实验室中看到的大多是这种电源，并且具体电路形式很丰富，可借鉴的结构也较多。

比较以上几种方案，决定采用方案三，即经典的串联式稳压电源，稳扎稳打，力争做好。

3、硬件电路的组成与设计

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。

我国电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

3.1电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

本设计方案所需要用到的降压变压器是将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得后级电路所需要的直流电压12V。

由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大，考虑到稳压部分中的集成稳压器须在输入电压≥10V 时才能使输出电压为0.7V～9V。所以，降压后的电压设为10V～12V，才能达到要求输出的电压为0V～10V，即该部分电路采用变压器把220V交流市电变为约10V 的低压交流电，作为电源的输入电压。变压器原辅线圈的匝数比为：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

电路中的保险丝可起到保护电源的作用，当电流大于0.5A 时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示，因此，当算出了副边功率后，就可以根据下表算出原边功率。

表1小型变压器的效率

3.2整流滤波电路

整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

如图所示，在本设计中采用四个二极管组成桥式整流电路，利用单相桥式整流电路把方向和大小都大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高,纹波电压较小,整流二极管所承受的最大反向交流电流流过,变压器的利用率高。滤波电路：利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质,采用RC滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。

图2桥式整流桥电路

直流电压与交流电压的有效值间的关系为：

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

流过每只二极管的平均电流为：

其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：

其中：T = ms是50Hz交流电压的周20期。

3.3稳压电源电路

三端稳压器各项性能指标的测试

输入电压u2受负载和温度发生变化到影响而发生波动时，滤波电路输出的直流电压VI会随着变化。因此，为了维持输出电压VI稳定不变，需要对电压进行稳压。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的电压输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

三端稳压器的引脚及其应用电路见附录图3。

7806为三端式集成稳压器，这种集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W78系列三端稳压器输出正极性电压，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。若要求输出负电压，可选用W79系列稳压器。图3是7806的外型和三个引出端，其中：

1―输入端（不稳定直流电压输入端）；

2―输出端（稳定直流电压输出端）；

3―公共端；

图3三端式集成稳压器

它的主要参数有：输出直流电压Uo=6±5%；最大输入电压Uimax=35V； 电压最大调整率Su=50mV；静态工作电流Io=6mA； 最大输出电流Iomax=1.5A；输出电压温漂ST=0.6mV/oC。

3.4稳压系数的测量(调节输出电压为5V时)

按图所示连接电路， 在u1=220V时，测出稳压电源的输出电压Vo，应改变电源电压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压VO，RL=100Ω。在实验室调节交流不太方便时,可采用变压器的次级变换的方法,如①②脚电压为18V,测量一次,记下VO1.再更换到③①脚测量一次VO2, 将测量的结果填入表5中。则稳压系数为：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5输出内阻的测量(调节输出电压为5V时)

按图4所示连接电路，保持稳压电源的输入电压不变 ，在不接负载RL时测出开路电压Vo1，此时Io1=0，然后接上负载RL，测出输出电压Vo2和输出电流Io2，测量结果填入表3中。则输出电阻为：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6纹波电压的测量(调节输出电压为6V时)

用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的值（约几mV）。

4、直流电源系统原理图

图4直流电源系统原理图

直流稳压电源范文第7篇

【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

直流稳压电源范文第8篇

电路原理

整机电路如图1所示。主输出电路由晶闸管预调压电路和晶体管线性调整电路串联而成。

1.主输出电路原理 主电路的输出回路见附图中粗实线。B2为升压型高压变压器，初级输入220V，次级升压至560V，次级额定输出电流大于5A。B2次级输出的交流电压经晶闸管SCR301、SCR302全波整流、C303、C304、L301滤波后产生一直流电压U2，晶闸管的导通角受控后可在0~180°范围内调整，因此U2的输出电压范围很宽，约数伏到500多伏。变压器B301为一个多绕组的变压器，其中次级16V绕组的额定输出电流大于5A，其它次级绕组的电流大于1A即可。次级16V绕组输出的电压经全桥ZL201整流、C201滤波后，产生出约20V的低电压U1。大家可以看出，U1与U2是串联叠加的。由于二极管D304的箝位作用，加在线性调整管Q301、Q302的c、e极两端的最大电压不会超过U1的值。因此输出电压UO由U1+U2串联升压后再经Q301、Q302线性稳压后产生。Q301、Q302承受的最高电压不超过20V，即使输出电流达5A时，最大功耗也才100W，只要加上合适的散热器，完全在安全工作范围内。而Q301、Q302则处于开关状态，功耗也不大，再加上使用了大电流高耐压的单向晶闸管（25A/1200V），因此整个系统的可靠性非常高。

2.晶闸管移相触发脉冲产生电路

B301的次级双14V绕组电压经D101、D103全波整流后，形成100Hz的脉动波加至IC101A的同相输入端。IC102稳压产生12V的稳定工作电压，该电压由R103、R104、R105串联支路分压产生1.5V、0.5V两个参考电压。其中0.5V参考电压加至IC101A的反相输入端，1.5V参考电压加至IC101B的同相输入端。IC101A为一电压比较器，由其将100Hz脉动波整形成前后沿陡峭的矩形波（占空比接近100%）。IC101B构成积分器电路，它将矩形波转换成线性良好的锯齿波。IC101C也为一电压比较器，这里它构成了脉冲宽度调制器，IC101C的反相端加入锯齿波，同相端则加入调制电压信号。当同相端的电压升高时，IC101C输出的脉冲占空比升高。反之则降低。

3.基准电压产生电路 B301的次级18V绕组电压经桥式整流滤波后，产生约20V的非稳定电压，该电压供IC2工作。D107为9V的稳压二极管，它产生一精确的基准电压，经IC2C变换成14V稳定参考电压。

4.比较放大器 IC102D构成电压比较放大器（实际上为一跟随器）。VR301为调节输出电压的主电位器，VR302、VR102等构成补偿电路，调节VR301后，即可改变加于IC102D同相端的参考电压。调整过程如下：当某种原因（如温漂）使Q302的发射极电压上升时，经1R27、FL301、R125后反馈回IC102D的反相端，进而使IC102D的输出电压下降，Q302趋于截止，使Q302的发射极电压恢复正常。

5.限流保护电路 IC102B、电流取样电阻1R27、FL301等构成保护电路。VR303为调节限流的主电位器，VR101为补偿电位器。IC102B的同相端加一稳定的参考电压，而反相端则加上由1R27、FL301电流取样后转换出的电压。一旦过流，IC102B的反相端电压大于同相端电压，IC102B输出低电平，经D111后使Q301、Q302截止，同时使Q201导通，通过光耦N201后使Q202、Q203导通，蜂鸣器FM301报警，单稳电路IC201动作，J302吸合（当K303闭合时）切断输出主回路。同时J302的另一副触点闭合自保，维持J302吸合。

6.晶闸管的预调压 IC101C产生的PWM脉冲信号，经Q101、Q102、Q103电流放大后，加于SCR301、SCR302的门极上进行移相触发，进而控制其导通角，实现晶闸管在大范围内进行预调压。调整过程如下：有某种因素使输出电压UoQ301、Q302的基极电流IbQ301、Q302的c、e极电压UceQ104的基极电流IbQ104的c、e极电压UceIC101C输出的矩形波占空比SCR301、 SCR302导通角预调电压U1Uo恢复正常。

7.其它 IC202、IC203稳压产生的两组5V电源供数字电流表及数字电压表工作所用。电路中A为三位半电流表，V为四位半电压表，M301为冷却风扇， FL301锰铜丝制成的电流表取样电阻。

元件选用

变压器B2的次级绕组额定电流应达5A。变压器B301的次级16V绕组额定电流也应达5A，其它次级绕组的额定电流有1A就可以了。

晶闸管SCR301、SCR302选25A/1200V。V301~V305为25A/1200V整流二极管，它们均需安装在合适的铝质散热器上。C301~C306、C310~C311应选进口高品质铝电解电容器。VR301、VR303为多圈式精密线绕电位器。其它元件均按图中标示选用。

主要技术特点

本电源的输出电压为0~500V直流（连续可调）；输出电流为0~3A直流（连续可调）；按键AN301按下时，调节VR303用于设定最大输出电流（从电流表显示）；开关K303闭合时，若过流即切断输出，否则只进行蜂鸣器报警。

直流稳压电源范文第9篇

关键词：直流稳压电源；数字可调；STC89C52RC；LM317

1 概述

众所周知，电源是所有电子产品中起着“心脏”作用的关键组成部件，一个“机体”能否正常稳定的工作，“心脏”的好坏起到了至关重要的作用[1]。随着电子技术的发展，人们对电源性能的要求越来越高，不仅要求电源输出直流稳定，更对其输出电压范围的可调性与精度都要求甚高。相对于模拟可调，数字可调更加精确、便捷。故文章设计了一个数字可调直流稳压电源，其具有精度0.01V的步进调制、范围为1.25V-10.00V（可扩展）的直流电压输出、输出误差较小且具有带负载和数码显示功能等特点。

2 总体设计思想及方案

本设计主要采用单片机AT89C52作为处理计算核心[2]，完成外部调节与控制。本系统主要由六个单元模块组成，即电源模块、按键模块、单片机最小系统模块、显示模块、线性电阻模块和电压输出模块。其连接原理框图如图1所示。其中电源模块[3]采用7815与7805芯片分别产生15V和5V的电压给其它模块供电。输出模块采用LM317芯片构成，为了满足LM317的工作特性[4]，故该系统必须为LM317增设一个输入比较的线性电阻模块。线性电阻模块是由若干个阻值以2的指数倍增长的电阻串联而成，它利用继电器和单片机巧妙地将数字信号与模拟信号融合到一起，即线性电阻模块的输出电阻取决于单片机获取的数字信号，从而可以使系统实现一定范围内任意连续可调的电压输出。由于要对输出电压进行数字调节和显示，因此还要增设按键模块和显示模块。显示模块使用4个数码管对所输出的电压进行显示，而按键模块使用4个按键组成，对单片机产生中断信号，使单片机控制LED数码管显示，并且同时计算，控制线性电阻模块的总电阻输出，由于此阻值决定了电源系统最后的输出电压，从而实现输出电压与显示电压的一致。

3 主要单元模块电路分析与设计

3.1 单片机最小系统模块分析与设计

单片机最小系统在本设计中起到接收按键中断信号，控制数码管显示并处理计算，改变线性电阻的输出阻值等作用。该模块电路是由复位电路、时钟晶振电路、电平上拉电路和单片机芯片AT89C52组成。其中时钟晶振电路使用12MHz的晶振，给单片机提供时钟信号，而复位电路采用的是上电复位电路。AT89C52的P2.0到P2.7和P0.0到P0.3引脚连接在线性电阻模块的12个继电器开关上，P3.0到P3.2加上P1.7引脚连接在按键开关上，P3.3为外部中断1下降沿触发，绑在按键开关公共端，P3.4到P3.7引脚端连接在数码管位码上。

3.2 按键模块分析与设计

按键模块是用4个按键对单片机产生中断信号来控制显示模块显示和线性电阻模块的阻值，以便实现输出电压的数字调节。此模块设置的4个按键，其功能分别为：

KEY1：每按键一次加一，输出电压增加1V；

KEY2：每按键一次加一，输出电压减少0.1V；

KEY3：每按键一次加一，输出电压增加0.01V；

KEY_OUT：按键按一次，确认输出电压，使电阻模块去匹配，使输出与显示值一致。

该按键电路是将一个外部中断拓展成多个[5]。按键开关一端接地，另一端通过二极管与电阻接到Vcc上，二极管1N4007的管压降为0.7V，端口8接到单片机外部中断1上。按键没有按下时端口4、5、6、7均为高电平，8也为高电平；每当按键按下，会将端口4、5、6、7对应接地，电平被拉低，8端口也会被拉低从而产生下降沿进入中断从而改变显示模块和线性电阻模块的值的变化。

3.3 电压输出模块分析与设计

电压输出模块主要采用LM317芯片完成转换输出。由于LM317芯片的输入电压一般要比输出电压高3V（即有3V的压降），所以要求其输入Vin接15V的电压。LM317芯片输出电压取决于ADJ端口（1引脚）与V0端（2引脚）之间的电阻R12和1引脚所接的电阻R1，计算公式如（1）所示。

Vo=1.25*（1+R1/R12）+IADJ*R1 （1）

上式中，由于R12为定值电阻，所以输出电压仅仅决定于R1的大小。由于本设计产生的电压在1.25V到10V之间，当Vo=10V时，根据式（1）计算出R1=（10/1.25-1）*512=3968Ω，由于R1来自线性电阻模块的阻值，所以本系统的线性电阻模块采用12位阻值以2的指数递增的电阻串联，可实现从1Ω到4095Ω之间的任何一阻值的选取，即可使系统得到范围为1.25V到10V之间的任意电压输出。由式（1）还可以得到最小精度为1/512*1.25=0.0024V的调节，这样就可满足最小0.01V的步进调制了。

3.4 线性电阻模块分析与设计

此模块，前人大多使用变阻器调节或者数字模拟开关CD4066进行调节[6]，考虑到数字模拟开关存在着较大内阻（大约为50Ω左右）会对线阻总阻值产生较大影响，因此在本设计中，使用继电器来代替数字模拟开关。又考虑到担心单片机的输出电流不够无法驱动继电器导通，于是给继电器添加了一个三极管和一个放电二极管，利用三极管的导通截止特性来加大继电器的驱动电流，以便使单片机可控[7]。也就实现了用数字信号来精确控制模拟电阻总阻值的效果。

每当继电器部分电路接收到单片机传输过来一个高电平时，对应三极管导通，从而使继电器导通，继电器就将其并联的电阻短接，使对应电阻可选择性的接入串行电阻中，从而达到通过数字信号改变电阻总值的目的。例如，获取的数字信号为000101101010B，则对应电阻为28+26+25+23+21=362Ω。

由于继电器导通可认为导线直接连接几乎没有内阻，所以排出了由其内阻影响线阻总阻值的情况。由于此模块中线性电阻采用阻值为1、2、4……2048Ω（阻值以2的指数倍增长）的12个电阻串联而成，根据等比数列的求和公式可得到此模块理论电阻取值范围为1Ω到4095Ω，精度为1Ω。

4 软件程序分析与设计

在软件编程上，采用了中断、延时和数组调用等功能。设定了一个按键为标志位，首先给4个数码管赋予初值，当按键中断信号来了，就可通过循环使LED数码管在不停地扫描显示，只有当按键标志位的中断信号来到时，确认下数码管显示的数值，此时才使单片机内部进入计算阶段，匹配出与之相应的线性电阻的12位二进制代码，并行输出，由于一位二进制数控制一个继电器开关，那么就可得到线阻模块最后与数码管显示匹配的串行输出总阻值；再根据式（1）计算出LM317的输出电压V0，由于IADJ一般在0uA到100uA之内较小，故通常情况下是可以忽略的。但此设计中为了提高精度，不能忽略，因此在程序编写上取个中间值50uA，如此在软件上完成通关按键对显示和电压的控制与调配。

5 系统功能测试分析

5.1 软件仿真测试

使用仿真软件protuse7.10对电路系统进行理论仿真，得到的测试数据如表1所示。

由表1中的测试数据可以看出，该电源系统实现了输出电压在1.25V到10V的调节；由测试数据6和7可以看出，该电源系统还实现了精度为0.01V的电压调节。

测试还得到：把输出电压任意调到5.25V，在其后接一个保护电阻，再继续连接一个绿色LED时，该绿色LED灯能亮，说明该电源系统可以接负载。

5.2 实物电路功能测试

用UT39B型数字万用表测试该电源电路的输出，得到的测试数据如表2所示。

由表2中测试数据可以看出，当测试数据靠近电压范围的两端时误差相对来说较大，但是测试数据越距中间范围时误差越小，几乎为零。究其原因，这与LM317的电压输出计算中的IADJ值有关。IADJ原为变值，而算法中使用的是一个中间值，因此存在这样的波动误差。由于总的平均误差不大，是在误差允许的范围内，所以该电源系统的设计还是成功有效的。

6 结束语

测试结果表明，文中设计的数字可调直流稳压电源的方案相比于市场上其他的方案，更具有控制灵活方便、调节精度细、显示误差小、工作比较稳定等优点，故使用价值更高。当然，该设计也存在功能需要进一步提升的地方，比如如何可以更简便地扩大电压输出范围，算法计算如何更精确来减小显示误差等问题仍需进一步完善。总之，设计高性能的电源是市场所需。

参考文献

[1]周国雄，晏密英.一种输出可调智能开关稳压电源设计[J].微计算机信息，2008，24（34）.

[2]赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京：电子工业出版社，2007，1.

[3]陈念军，胡荣强，等.基于单片机控制的输出连续可调开关电源的设计[J].电气应用，2006，25（4）.

[4]王港元.电子设计制作基础[M].南昌：江西科学技术出版社，2011，9.

[5]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2004，9.

[6]李一鸣.基于数字控制的开关电源设计[J].吉首大学学报（自然科学版），2009（6）.

[7]郑锋，王巧芝，等.51单片机运用系统典型模块开发大全[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[8]蔺鹏，王炜奇.多数字数码管显示驱动设计[J].兰州高等专业专科学校学报，2002.

直流稳压电源范文第10篇

【关键词】稳压器;电源;可调

集成稳压器又叫集成稳压电路，是指输入电压或负荷发生变化时，能使输出电压保持不变的集成电路。集成稳压器的种类有多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式等。三端可调式输出集成稳压器具有精度高，输出电压可调，电压纹波小，转换效率高等特点，因而选用该器件作为稳压电路，再加上降压、整流和调整电路可较为方便的实现连续可调式直流稳压电源设计。

1.降压电路设计

各类电子装设备及实验室中使用的一般为220V交流电，所以稳压电源设计的第一步就是要将220V高电压降为低电压。为了提高电源使用的安全性和可靠性，降压部分采用降压变压器来实现。首先，根据稳压器的输入电压确定降压变压器二次绕组电压的有效值;然后根据直流稳压电源的最大输出电流，确定降压变压器二次绕组的电流和功率;再根据降压变压器二次绕组的功率，查出变压器的效率，从而确定降压变压器的额定功率P。然后根据所确定的参数，选择降压变压器。

2.整流电路设计

整流电路的作用是把经过降压的交流电转变为脉动的直流电。一般选用单相桥式整流电路。它由四个整流二极管组成，其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终保持不变。在单相桥式整流电路中，整流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压。可以通过这两个参数来选择整流二极管。单相桥式整流电路中的四个二极管（Dl～D4）可选用IN4002。

3.滤波电路设计

整流后的脉动直流电幅值变化很大，不能直接使用。可利用电容的充、放电作用，在整流电路的输出端并联一个滤波电容，使输出电压波形变得平滑，脉动小。要实现较好的滤波效果，需选择容量较大的电解电容。在电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，其数值很小，故时间常数很小。电容放电时，回路电阻为整流电路的输出负载电阻，放电时间常数通常远大于充电的时间常数，因此滤波效果取决于放电时间。一般应使滤波电容的放电时间常数大于电容充电周期的3～5倍。对于桥式整流电路而言，电容的充电周期等于交流电网周期的一半，即C>（3～5）/2T。在滤波电路中，电容的耐压值不能小于交流有效值的1.42倍，容量与电流大小有一定比例关系。故在此选择一个2200μF的滤波电容。

4.稳压电路设计

4.1 集成稳压器选择

CW317是单片集成稳压器，它能输出1.25V～37V之间的基准电压值，最大输出电流为1.5A，最小负载电流为5mA，最大输入电压为40V，基准电压为1.25V。稳压器内部设置了过电流保护、短路保护、调整管安全区保护及稳压器芯片过热保护等电路，因此十分安全可靠。CW3l7稳压器管脚引线没有接地（公共）端，只有输入、输出和调整二个端子，采用悬浮式电路结构，输出电压连续可调，稳定度高。

4.2 基本稳压电路

由于CW3l7的输出端与调整端有1.25V固定输出电压，其输入电压可达40V，而输入输出电压差不能小于2V～3V，因此，可组成1.25V～37V输出电路。电路如图1所示。

稳压器的输出电压Uo是由电阻Rl、R2决定的。集成稳压器的内部工作电流都要流出输出端，此电流一般不小于5mA。三端稳压器的输出端与调整端之间的电压为1.25V的基准电压，要保证稳压器有10mA的输出电流，所以Rl的阻值应为120Ω。此时若Rl的下端（即调整端ADj接地，则Rl两端的1.25V电压即为稳压器的输出电压。为了使输出电压能在1.25V～37V之间连续可调，在Rl下端和ADj与地之间接一个可变电阻R2，此时输出电压Uo为R1、R2上的电压之和。

图1 1.25V～37V连续可调基本电路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考虑到 IADj 的电流很小可以忽略，则：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可见，改变R2的阻值即可改变输出电压。R2取6.8kΩ的电位器，即可实现1.25V～37V连续可调的输出电压。为了保证电源空载时也有可靠的稳压性能，电阻R1的阻值可取120Ω。即最小输出电流10mA，R2取3.9kΩ的电位器。

图2 0V～30V连续可调稳压电路

4.3 0～30V连续可调稳压电路

从上面分析可知，将R2短路接地（R2=0），稳压电源输出Uo起码也有1.25V。现要求稳压电源以0V开始输出，故应将R2接到一个负电压上。VD5、C4为半波整流电容滤波，R3、VS为并联稳压电源负电压输出。通过R3、VS可使R2接到-1.25V上，在电阻R2为0时，可实现Uo输出为0V。调节R2阻值，可实现稳压电压电源输出电压在0V～30V内连续可调，最终电路如图2所示。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， l998：221-223.

[2]熊如贵.浅析三端集成稳压器及其典型应用[J].电子制作，2007（3）：43.

[3]王晓静.三端集成稳压器及应用[J].电子测试，2009 （6）：74.