直流稳压电源
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直流稳压电源范文第1篇
关键词 三端可调正稳压器LM317;单片机AT89S51;模数转换芯片
中图分类号TM91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)20-0060-02
0 引言
随着电力电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,小至家用电器的供电电源,大至大型发电厂、水电厂、超高压变电站、无人值守变电站作为控制、信号、保护、自动重合闸操作、事故照明、直流油泵、,各种直流操作机构的分合闸,二次回路的仪表,自动化装置的控制交流不停电电源等用电装置的直流供电电源。与此同时直流电源的好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能,目前,市场上各种直流电源的基本环节大致相同,都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。针对以上概述,我们设计了一套足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路,要求是输出电压连续可调;所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调;输出电压应通过AD转换电路以及单片机自动控制电路实现了输出电压动态实时显示能够适应所带负载的启动性能。
1 系统方案
1.1 设计方案
1)晶体管串联式直流稳压电路
电路框图如图1所示,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,对调整管的工作状态进行调整,从而使输出电压发生变化,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)。
2)采用三端集成稳压器电路
如图2所示,他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,设计一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,需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
3)用单片机制作的可调直流稳压电源
该电路可通过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3~26 V,驱动能力可达1.5A。其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分。
4)整流电路的方案论证
桥式整流电路利用变压器的一个副边绕组和4个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
5)滤波电路的方案论证
利用电容两端电压不能突变的特性,实现滤波。电容滤波电路简单,负载直流电压较高,纹波也较小,但输出特性欠缺,适用于负载电压较高,负载变动不大的场合。
6)数显电路方案论证
利用单片机对ADC0809的接口技术可实现对输入模拟量的动态实时显示。
1.2 具体电路
说明:如图3原理图中包含了采样电路,基准电路,比较放大电路,调整电路以及过载电路;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;采用两个放大器,两放大器输出电压大小相等、符号相反;在两放大器输出端分别加一个电阻,保证最大输出电压;使用集成芯片DAC0832,ADC0809。
参考文献
[1]狄京等主编.电子工艺实习教程.中国矿业大学出版社.
[2]胡汉才编著.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.
直流稳压电源范文第2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
直流稳压电源范文第3篇
关键词: 仿真 电源 Protel 99
中图分类号: TM1 文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-066-01
1 前言
直流稳压电源是能够保证在电网电压波动或负载发生变化时,输出稳定的电压的常用的电子设备。它广泛应用于仪器仪表、工业控制及测量领域中。故设计、制造一个低纹波、高精度的直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。采用电路设计仿真工具对直流稳压电源电路的设计理念和输出进行仿真验证是提高设计质量、降低研制成本、缩短研制周期的有效手段,在电源设计工作中有着重要的实际应用价值。
仿真即对所设计的电路板进行电器特性的分析,检验其是否符合设计者的要求。如果没有防震功能,在设计阶段就无法检验设计的好坏,只能进行无力的实验,这样,一旦设计阶段出现重大失误,那么一切只能重新再来,造成时间和物质上的极大浪费。对于复杂的电路设计来说更是如此??。
Protel 99 SE系统提供了强大的电路仿真功能,能够提供模/数信号的混合电路仿真,本文利用Protel 99 SE软件模拟设计并仿真了直流稳压电源电路,理论计算了该电路的主要参数,模拟分析了该电路工作过程,仿真计算了该电路工作状态,直观地验证了理论分析的结果,并得到相关结论。
2 理论分析
直流稳压电源电路如图1所示,其中仿真信号源为频率为50Hz,幅值为311V的正弦波信号,三极管电流放大倍数为205,稳压管D2稳定电压6.8V,其他参数如图所示。
图1 直流稳压电源电路图
该电路理论计算如下:
(1)输入电压:
(2)经变比为5:1的变压器变压后,变压器副线圈两端电压:
(3)经D1全桥整流后,再经C1滤波后, 由经验公式??估算电路两端输出电压平均值应为:
(4)由于稳压管D2稳定电压为6.8V,故三极管基极与集电极电压即电阻R1两端电压为:
(5)三极管工作在线性放大区,故输出电压为:
3 计算机仿真结果
图2 输入波形图图3 a、b两点电位波形图
图4 c点电位波形图图5 输出电压波形图
由以上分析结果可以看出:计算机仿真计算的结果中图3与理论计算中的相符合,图4与理论估算中的相符合,图5与理论计算中的相符合。
4 结论
(1)计算机仿真结果不但结果更精确,而且速度非常快,大大减轻了电子线路设计人员的计算强度,尤其在需要经常改变电路元件参数时或计算复杂电路时,计算机仿真计算的快捷、方便、精确的优越性就更显得突出。
(2)利用计算机方针软件设计分析电子线路可以省去很多新产品调试时间,也可以及时发现设计中的错误,避免浪费,即节约了成本有提高了效率。
(3)利用Protel 99 SE软件对一个电路进行仿真时,一般步骤是先放置信号源,再设置好自己想要仿真的内容,最后启动仿真程序,输出结果。
(4)计算机仿真结果与理论计算结果很接近,直观的体现了理论计算结果。因此,计算机仿真电路的技术具有很强的实用性。
(项目基金:辽宁省教育厅科研项目2009A788)
注释:
直流稳压电源范文第4篇
关键词：“教学做”一体化；直流稳压电源；自主探究
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）08-0087-02
课程与教学理念
《电子技术基础与技能》课程 “直流稳压电源”是中职国家规划教材《电子技术基础与技能》第四章的内容。《电子技术基础与技能》是集理论、技能教学于一身的课程。针对电子技术应用专业的特点，应以在生产一线从事电子产品设计与生产的技能型人才所必需的知识、能力和素质要求为基本依据，以完成一个真实的项目为主线，整合优化本课程的教学内容，设计教学环节与教学方法，提高学生发现、分析和解决问题的能力，从而使学生形成严谨的探究意识，提升学生职业能力。
教学理念 鉴于本课程理论实践一体化的特点，应将“教学做”一体化理念贯穿整个教学过程，如图1所示。把直流稳压电源作为一个项目，分成若干个学习单元，每个学习单元又遵循学习规律，小步走，步步递进，逐步实现，最后达成教学的最终目标。在教学时，应以学生自主学习为主线，通过一个个学习任务驱动，让学生在做中体会、联系实际，激发学生的情感参与，增强学生的团结合作意识，培养学生的创新精神。
教学目标及教学重点、难点
教学目标 根据本节课的教学内容及特点，笔者参照布卢姆提出的行为目标分类体系，将本节课的教学目标划分为如下三个层次：认知领域、动作技能领域及情感领域，如表1所示。
教学重点和难点 教学重点是利用实际电路的安装和测试，学习电子技术基础理论知识和方法；教学难点是串联型稳压电路原理的探究。
教学资源准备与教学方法
教学资源准备 （1）环境资源：学生在电子电工实训室上课、学习、实训。（2）信息资源：在生活、课堂、书本之外通过多渠道获取整流电路相关信息，如图书馆、互联网。（3）设备资源：电子电工实训台、万用表、示波器、电烙铁等。（4）材料资源：万能板、直流稳压电源PCB板、焊锡丝、整流二极管、三极管、变压器、发光二极管、电阻等元器件。
教学方法 （1）项目教学、做中悟理：采用一个教学项目贯穿整个教学过程的方法。整个项目分成四个学习单元，每个学习单元前后联系，从陌生元器件识别、检测、特性的研究，到电路的组成、安装、测试，再到对测试结果进行研究、分析和讨论，最后探究电路原理。这样，做到做中学、做中教、“教学做”一体化，理论联系实践，实践探究理论，培养和提高学生学习电子技术理论和实践操作技能。（2）自主探究、引导发现：通过本项目的学习，学生不仅要掌握器件检测、安装焊接技能，更要掌握电子技术基础理论，所以，培养学生学习方法和思路显得尤为重要。自主探究、引导发现的教学方法能更好地发挥学生的主动性，促进知识内化，激发兴趣，提升学习能力。
教学过程设计与成果
教学过程设计 （1）根据直流稳压电源的组成和功能，分成四个学习单元开展教学，如图1所示。每个学习单元前后联系紧密，逐个推进，层层深入，最后实现整个教学目标。（2）每个单元具体教学过程设计如图2所示。（3）直流稳压电源电路每个单元的学生活动和教师活动如表2所示。
教学评价与反思
教学评价 以就业为导向，实施有效的评价策略，能起到更好地促进学生职业能力发展的效果。每个学习单元为一个阶段，每个阶段都进行三方面的评价：（1）知识目标达成度评价。根据直流稳压电源知识目标要求，对学生掌握情况进行评价，可以采用书面试卷的形式考核。（2）技能目标达成度评价。根据直流稳压电源电路安装与调试的技能要求，对学生的动手实践技能进行评价，可以采用自评、小组评、教师评等形式进行。（3）情感态度评价。根据情感态度目标，对学生的参与状态、协作状态、思维状态和情感状态等进行评价，也可以采用自评、他评、教师评的形式进行。最后进行总体评价，评价出“焊接技术最优”线路板和“性能最优”线路板、“知识掌握最优个人”等。
教学反思 （1）项目教学、做中悟理的教学方法，增强了学生的主体意识，提高了学生的学习积极性，学习效果事半功倍。同时，学生在完成项目的过程中，通过自由讨论，互相学习，不仅增进了相互了解，还加强了团队的合作意识。更重要的是，项目的完成改变了学生的学习模式，提高了学生的自学能力和创新能力。（2）自主探究、引导发现的教学方法，是以一个完整的项目为主线，以学生为主体，以教师为主导的教学法。因此，在完成项目的过程中，教师不仅要教授学生知识和技能，更要让学生学会自主学习和独立正确操作。（3）通过学习单元的逐个递进，不断地提出问题、分析问题和解决问题，驱动学生主动地去学习，不但可以使学生掌握许多新的基本知识与技能，同时可给他们营造了一种竞争的环境，在完成每个学习单元的过程中，使学生不断地获得学习的自信和创新的动力。
参考文献：
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直流稳压电源范文第5篇
关键词： 电子负载； 负载调整率； 自动测试； 小功率直流稳压电源
中图分类号： TN710?34； TP274 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）10?0159?03
0 引 言
电子负载具有体积小，调节方便，工作方式灵活，性能稳定，精度高等优点，被广泛应用于电源类产品和各类电子元器件的实验、测试、检定和老化环节[1]。该方案基于51单片机，设计了一种智能电子负载，与其他同类设计[1?7]相比，具有直流稳压电源负载调整率自动测试功能。
1 系统原理
整个智能电子负载系统由单片机、恒流控制电路、功率负载器件、电压电流检测电路、过压保护、供电电源等构成，系统原理框图如图1所示。
2 硬件电路设计
2.1 恒流及电压电流检测电路
2.2 模/数、数/模转换电路
为了使系统达到一定的精度，且节省单片机I/O口资源，分别选用12位串行模/数、数/模转换器，分辨率达[212=4 096]。[U1]，[U3]分别为模/数、数/模转换器提供稳定的参考电压。模/数转换器选用TCL2543[8?9]，数/模转换器选用TCL5618[10?11]。
2.3 过压保护电路
3 系统程序设计
系统程序采用模块编程、主程序调用各模块的方式实现。主要由定电流、被测电源输出电压检测、被测电源输出电流检测、负载调整率自动测试、按键检测、显示驱动等模块组成。
4 结 语
以51单片机为主控芯片设计了一种新型智能电子负载，使运算放大器工作在深度负反馈条件下实现功率负载恒流，选用12位串行的模/数和数/模转换器，设计过压过流保护电路，通过软件编程实现直流稳压电源负载调整率自动测试功能。实际设计与制作表明，该方案满足设计要求。
参考文献
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直流稳压电源范文第6篇
【关键词】模拟电子技术；演变形成；研究；适应能力
模拟电子技术主要由以下几个方面构成：首先是含线性元器件以及非线性元器件组成的电子元器件，其中含线性元器件包括有电阻、电容以及电感等，非线性元器件包括有二极管、三极管等；其次是基本放大电路，其主要是以基本电子元器件所构成，基本放大电路主要有共基、共射、共集三种形式的放大线路；最后是基本典型应用电路。本文主要研究了模拟电子技术电路的演变形成过程。
一、功率放大电路的演变
功率放大器能够为电路提供足够大的负载信号功率。在一定的条件下（正弦波输入、输出基本不失真）。在电路参数确定的情况下，负载可能获得的最大交流功率就是最大输出功率。输出大功率的能源来自电源提供的功率，在一定的输出功率下降低直流电源的功耗能够很好的提高电路的效率。功放在输入信号的控制下会成为功率变换器，其作用是将电源的直流电转换为负载需要的信号功率，由于功放管本身就会产生较大的耗散功率，因此为避免出现发热现象，所以应当加入例如散热片等保护装置，在特殊情况下还需要应用其它保护措施。在进行操作时若想提高效率必须进行无用管耗的减少，以实现有用输出功率的提高，基于此，对于功放的静态设置应定为乙或丙类状态下。已知的基本共集电极电路的特点是功放在电压由多级电压放大器提供时，只能承担良好的带负载或电流的放大能力，功放能够基于此进行演变。
二、稳压电源电路的演变
（一）稳压电源电路的特点
（1）作为电子设备能源的直流稳压电源，其与其他功率放大器一样需要输出大功率，并且需要在总负载状态下运行工作。
（2）直流稳压电源与供方有一个不同点，就是直流稳压电源是一个能源转换电路，其能够把需要的直流电通过电网交流电进行转换得到，由于其在负载变化以及交流电网波动的情况下还能够使直流电压保持稳定，固称为稳压电源，直流电源的核心就是其的稳压环节，电路相对而言也比较复杂。
（二）稳压电源电路的演变过程
基本共集电极电路能够满足以上两个特点，是电压的负反馈，在输出电压时能够满足稳定运行要求，因此可以直接利用已知的射极跟随器组成稳压电路，在电路中交流电通过电容和整流的过滤，形成直流电压，为防止输入端交流电网出现波动现象，需要介入稳压管，实现基极的稳定电压，同时也有利于射极跟随输出电压的稳定。为防止输出端的负载发生变化，通过电压负反馈对输出电压进行稳定处理，变化的电压可以选择利用调整管承受，同时由于调整管与负载是串联着的，因此又称为串联型稳压电路。在该电路中由于静态设置使调整管处于甲类线性放大区，因此会造成效率低、管耗大等问题，在这种情况下，若想提高效率，应当演变从类状态的设法，但是由于稳压电路不能够对外开输入信号进行放大处理，因此只能对调整管进行处理，使其处于开关状态，以此降低管耗。
（三）其他稳压电路的形成
在串联型稳压电路中，如果甲类的静态设置的调整管在线性放大区，就会产生许多不利的因素，例如管耗大、效率低等，为了避免这些问题的出现常常使用的是乙类状态的演变方式，但是这种情况也有弊端，其对于外来输入信号无法进行相关放大处理，因此只能使调整管保持在开关状态，以此来降低管耗量。在此基础上，利用比较器控制和调整输出电压的反馈信号与外加振荡的三角波输出信号，使管导通与截止相互转换工作，进而利用滤波实现直流电压的输出，形成串联开关调整型稳压电路的演变。
综上所述我们可以得到，若想直接进行有源负载、恒流源以及各种差分放大器的演变形成就需要应用到基本共射极电路，各种运放的线性与非线性应用电路的形成可以利用基本反馈电路。
三、结束语
本文通过分析模拟电子技术的功率放大电路以及稳压电源电路的演变，总结归纳了模拟电子技术从已知到未知放大电路的一般规律和方法，阐述了其对放大电路中的各种电流、电压等较强的适应能力。
参考文献
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直流稳压电源范文第7篇
【关键词】稳压 三端稳压器 CW7805
在电子电路设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，目前，很多直流稳压电源都是采用串联反馈式稳压原理，即通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压的范围。
1 设计任务和要求
输出电压： UO= +5V UO= 0 ～ +12V （两组电压不能同时输出）
输出电流：IO= 0 ～ 500mA
2 电路的确定
整流器件采用硅桥，数字滤波器采用大容量的电解电容和小容量的有机薄膜电容器，稳压电路选择用集成稳压器组成串联电路。
3 设计方案
电路图如图1所示：
在图1中，当转换开关S投向“固定”时，此稳压电路就通过三端稳压器CW7805输出+5V电压，是一个固定输出的直流稳压电源；
当转换开关S投向“可调”时，此时输出电压为：
UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RPUZ （1）
式（1）中：UXX ― 所用集成稳压器标称输出电压值，此处为+5V
UZ― 硅稳压管电压，值为-5V，加稳压管是为了可调输出从0V开始
ID― 集成稳压器的静态工作电流
R1，RP ― 为适应固定输出改为可调输出而设置的外接取样电阻和电位器
式（1）中，UZ= UXX，输出电压可写成：
UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RP
UO与RP成正比，即在RP= 0时，输出电压UO= 0 V，随着RP阻值的增大，输出电压UO亦提高，实现了输出电压从0 V起的可调。
4 元件选择与电路参数的计算
4.1 选择集成稳压器
CW7805的起点参数典型规范值为：
输入直流电压UI= 10V
输出直流电压 UO= 5V
4.2 确定输入电压
（1）当输出电压最低时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最高，但不得超过允许值，即UI UOmax< 35V。
（2）当输出电压最高时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最低，但要稳压器正常工作，即 UI UOmax > 2V。
结合设计的具体要求，选UI= 15V。当 UO= 0V时，UI UO = 15V，稳压器输入，输出端之间的电压为超过允许值；当UO= 12V时， UI UO= 3 V，稳压器亦能正常工作。
4.3 确定变压器次级电压有效值U2，U3
采用桥式整流电容滤波电路，则输出电压：
U2=（1.05 ～ 1.1）UI/1.2
得U2= 13.125V 取 U2= 14V
同理，取U3 = 5 V
4.4 选择硅桥
在图2中，根据桥式整流电容滤波电路的输出电压公式：
（1）硅桥（Bridge1）的耐压值为：
URm1= U21.4×14V = 19.6V
硅桥的额定电流为 ：
ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA
由此，可选用500mA＼50V的硅桥
（2）硅桥（Bridge2）的耐压值为：
URm2==7V
硅桥的额定电流为 ：
ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA
由此，可选用500mA＼14V的硅桥
4.5 确定滤波电容C1
取RLC1≥ 3 ×T/2，则有：
C1≥ =0.003F （T为交流电网电压的周期）。
选取C1和C4为3300uF/25V的铝电解电容器
4.6 确定外接取样电阻R1
取样电流IR1≥（3 ～ 5）ID，取IR1= 3ID，
则：R1=UXX / IR1=5V/3×3.2mA≈0.521K
可取R1= 510?
4.7 选择可调电位器RP
当RP的下端不接-5V辅助电源，而直接接地时，可得：
U0= UXX+ （UXX/R1+ ID） ×RP
RP=（U0- UXX）/ （UXX/R1+ ID）≈0.538K
所以，可取RP 为600?的可调电位器。
4.8 确定R2
2CW13是硅稳压二极管，最大工作电流 IZM=38mA，稳定电压UZ=5.5～6.5V，R2为限流电阻，有： R2=UZ / IZM
R2范围为140?～ 170?，可取R2=150?。
4.9 C2，C3的选取
电路中C2，C3是为减小纹波，消除自激振荡而设立的。
C2=C3=C5= 0.1 ～ 0.33uF
4.10 -5V辅助硅稳压管稳压电路的设计
为抵消+5V而设置的-5V辅助硅稳压管稳压电路。
5 结论
本设计是一个直流稳压电源，可以不同时输出两组电压（+5V和0～+12V），电路简单，易于实现。但在输出0～+12V时，用电位器对电压进行调节，由于电位器阻值的非线形和调整范围窄，使直流稳压电源难以实现输出的电压的精度调整。在稳压器公共端电流 变化时，输出电压会受到影响，为进一步改善电路，可以在实用电路中加电压跟随器，将稳压器与取样电阻隔离。
参考文献
[1]张友汉著.电子线路设计应用手册[M].福州：福建科学技术出版社，2007（07）.
[2]杨欣，王玉凤主编.电路设计与仿真[M].北京：清华大学出版社，2006（04）.
[3]黄继昌主编.电子元器件应用手册[M].北京：人民邮电出版社，2004（07）.
[4]童诗白，华成英主编.模拟电子技术[M].北京：高等教育出版社，2001（01）.
作者简介
李翠翠（1983-），女，陕西省咸阳市人。大学本科学历。现为西安汽车科技职业学院助教。研究方向为汽车电子技术。
直流稳压电源范文第8篇
关键词： 直流开关电源；开关电源；设计
1 直流稳压电源概述
直流稳压电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。从某种程度上可以看成是系统的心脏。电源的系统的电路提供持续的、稳定的能源，使系统免受外部的干扰，并防止系统对其自身产生的伤害。如果电源内部发生故障，不应造成系统的故障，而确保系统安全可靠运行。因此，人们非常重视系统直流电源的设计或选用。直流稳压电源通常分为线性稳压和开关稳压两种类型。
1.1 线性稳亚电源
线性稳压电源是指起电压调整功能作用的器件始终工作在线性放大区的直流稳压电源，期工作原理如图1。
它由50 工频变压器、整流器、滤波器以及串联调整稳压器组成。
线性稳压电源的优点是具有优良的纹波及动态响应特性。但同时存在以下缺点：输入采用50 工频变压器，体积庞大且和很重；电压调整器件工作在线性放大区内，损耗大，效率低；过载能力差。
线性电源主要应用在对发热和效率要求不高的场合，或者要求成本及设计周期短的情况。线性电源作为板载电源广泛应用于分布电源系统中，特别是当配电电压低于40V时。线性电源的输出电压只能低于输入电压，并且每个线性电源只能产生一路输出。线性电源的效率在百分之三十五到百分之五十之间，损耗以热的形式耗散。
1.2 PWM开关稳压电源
一般将开关稳压电源简称开关电源，开关电源与线性稳压电源不同，它是起电压调整功能作用的器件，始终工作在开关状态。开关电源主要采用脉宽调制技术。
开关电源的优点；
1）功耗小、效率高。电源中开关器件交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率可以大幅度提高，可达到百分之九十到百分之九十五。
2）体积小、重量轻。开关电源效率高，损耗小，则可以省去较大体积的散热器；隔离变压用高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量；因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积大为减小。
3）稳压范围宽。开关电源的输出电压由占空比来调节，输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿，这样在工频电网电压变化较大时，它仍然能保证有较稳定的输出电压。
4）电路形式灵活多样。设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同的应用场合的开关电源。
开关电源的缺点主要是：存在开关噪声大。在开关电源中，开关器件工作在开关状态，它产生的交流电压和电流会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采用一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重影响整机的正常工作。此外，这些干扰还会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备、和家用电器收到干扰。因此设计开关电源时，必须采取合理的措施来抑制其本身产生的干扰。
PWM开关电源在使用时比线性电源具有更高的效率和灵活等特点。因此，在便携式产品、航空和自动化产品、仪器仪表以及通讯系统等，要求高效率、体积小、重量轻和多组电源电源输出的场合，得到了广泛的应用。但是开关电源的成本高，而且需要开发周期较长。
2 开关电源的设计
2.1 开关电源的工作原理
开关电源主要采用直流斩波技术，即降压变换、升压变换、变压器隔离的DC/DC变换电路理论和PWM控制技术来实现的。具有输入、输出隔离的PWM开关电源工作原理框图，如图2所示。
50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁干扰电源滤波器，直接整流滤波；然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数十千赫或数百千赫的高频方波或准方波电压，通过高频变压器隔离并降压（或升压）后，再经高频整流、滤波电路；最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率开关管的占空比，便能得到稳定的输出电压。在直流斩波控制中，有定频调宽、定宽调频和调频调宽3种控制方式。定频调宽是保持开关频率（开关周期T）不变，波形如图3所示。
通过改变导通时间高。而定宽调频则是保持导通时间T on不变，通过改变开关频率，来达到改变占空比的一种控制方式。由于调频控制方式的工作频率是不固定的，造成滤波器设计困难，因此，目前绝大部分的开关电源均采用PWM控制。
2.2 开关电源的主要性能指标
开关电源的质量好坏主要由其性能指标来体现。因此，对于设计者或使用者来讲，都必须对其内容有一个较全面的了解。一般性能指标包括电气指标、机械特性、适用环境、可靠性、安全性以及生产成本等。这里仅介绍常见的电气指标。
2.2.1 输入参数
输入参数包括输入电压、交流或直流、频率、相数、输入电流、功率因数以及谐波含量等。
1）输入电压：国内应用的民用交流电源电压三相为380V，单相为220V；国外的电源需要参出口国电压标准。目前开关电源流行采用国际通用电压范围，即单相交流85～265V，这一范围覆盖了全球各种民用电源标准所限定的电压，但对电源的设计提出了较高的要求。输入电压范围的下限影响变压器设计时电压比的计算，而上限决定了主电路元器件的电压等级。输入电压变化范围过宽，使设计中必须留过大裕量而造成浪费，因此变化范围应在满足实际要求的前提下尽量小。
2）输入频率：我国民用和工业用电的频率为50Hz，航空、航天及船舶用的电源经常采用交流400Hz输入，这时的输入电压通常为单相或三相115V。
3）输入相数：三相输入的情况下，整流后直流电压约是单相输入时的1.7倍，当开关电源的功为3～5kW时，可以选单相输入，以降低主电路器件的电压等级，从而可以降低成本；当功率大于5kW时，应选三相输入，以避免引起电网三相间的不平衡，同时也可以减小主电路中的电流，以降低损耗。
4）输入电流：输入电流通常包含额定输入电流和最大电流2项，是输入开关、接线端子、熔断器和整流桥等元器件的设计依据。
5）输入功率因数和谐波：目前，对保护电网环境、降低谐波污染的要求越来越高，许多国家和地区都已出台相应的标准，对用电装置的输入谐波电流和功率因数做出较严格的规定，因此开关电源的输入谐波电流和功率因数成为重要指标，也是设计中的一个重点之一。目前，单相有源功率因数校正（FPC）技术已经基本成熟，附加的成本也较低，可以很容易地使输入功率因数达到0.99以上，输入总谐波电流小于5%。
2.2.2 输出参数
输出参数包括输出功率、输出电压、输出电流、纹波、稳压精度、稳流精度、输出特性以及效率等。
1）输出电压：通常给出额定值和调节范围2项内容。输出电压上限关系到变压器设计中电压比的计算，过高的上限要求会导致过大的设计裕量和额定点特性变差，因此在满足实际要求的前提下，上限应尽量靠近额定点。相比之下，下限的限制较宽松。
2）输出电流：通常给出额定值和一定条件下的过载倍数，有稳流要求的电源还会指定调节范围。有的电源不允许空载，此时应指定电流下限。
3）稳压、稳流精度：通常以正负误差带的形式给出。影响电源稳压、稳流精度的因素很多，主要有输入电压变化、输出负载变化、温度变化及器件老化等。通常精度可以分成。3项考核：① 输入电压调整率；② 负载调整率；③ 时效偏差。同精度密切相关的因素是基准源精度、检测元件精度、控制电路中运算放大器精度等。④ 电源的输出特性：与应用领域的工艺要求有关，相互之间的差别很大。设计中必须根据输出特性的要求，来确定主电路和控制电路的形式。⑤ 纹波：开关电源的输出电压纹波成分较为复杂，通常按频带可以分为3类： 高频噪声，即远高于开关频率 的尖刺；开关频率纹波，指开关频率 附近的频率成分； 低频纹波，频率低于的 成分，即低频波动。
对纹波有多种量化方法，常用的有纹波系数、峰峰电压值、按3种频率成分分别计量幅值以及衡重法。⑥ 效率：是电源的重要指标，它通常定义为η=Po/Pi×100%。式中，Pi为输入有功功率；Po为输出功率。通常给出在额定输入电压和额定输出电压、额定输出电流条件下的效率。对于开关电源来说，效率提高就意味着损耗功率的下降，从而降低电源温升，提高可靠性，节能的效果明显，所以应尽量提高效率。一般来说，输出电压较高的电源的效率比输出低电压的电源高。
2.2.3 电磁兼容性能指标
电磁兼容也是近年来备受关注的问题。电子装置的大量使用，带来了相互干扰的问题，有时可能导致致命的后果，如在飞行的飞机机舱内使用无线电话或便携式电脑，就有可能干扰机载电子设备而造成飞机失事。电磁兼容性包含2方面的内容：
电磁敏感性、电磁干扰分别指电子装置抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰强度。通过制定标准，使每个装置能够抵抗干扰的强度远远大于各自发出的干扰强度，则这些装置在一起工作时，相互干扰导致工作不正常的可能性就比较小，从而实现电磁兼容。
因此，标准化对电磁兼容问题来说十分重要。各国有关电磁兼容的标准很多，并且都形成了一定的体系，在开关电源设计时应考虑相关标准。
3 开关电源的设计步骤
开关电源的设计一般采用模块化的设计思想，其设计步骤是：
1）首先从明确设计性能指标开始，然后根据常规的设计要求选择一种开关电源的拓扑结构、开关工作频率确定设计的难点，依据输出功率的要求选择半导体器件的型号；
2）变压器和电感线圈的参数计算，磁性材料设计是一个优质的开关电源设计的关键，合理的设计对开关电源的性能指标以及工作可靠性影响极大；
3）设计选择输出整流器和滤波电容；
4）选择功率开关的驱动控制方式，最好选用能实现PWM控制的集成电路芯片，也可利用单片机实现PWM控制；
5）设计反馈调节电路；
6）根据设计要求设计过电压、过电流和紧急保护电路；
7）根据热分析设计散热器；
8）设计实验电路的PCB板和电源的结构，组装、调试，测试所有的性能指标；