直流稳压电源的设计要求
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直流稳压电源的设计要求范文第1篇
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）04-0163-02
在电力电子技术的不断发展与技术革新下，开关型直流稳压电源以其自身的工作表现与其可靠性成为我国电力系统中广泛使用的一种设备。在实际应用中，开关型直流稳压电源自重轻，工作内故障低，工作效率高，且其性价比占优势，并具有功耗晓得良好表现。相比于其他开关型电源，开关型稳压电源应用范围广，竞争力强，特别是对于粒子加速器等电源应用范围来说，开关型稳压电源具有着良好的专业性与稳定性。通过对于开关型稳压电源的技术标准研读与相关的影响因素分析，目前此类技术研究区域人员都是采用移相控制桥来对DC/DC变换小信号模式进行开关型稳压电源的电路设计。
1.对于动态小信号模型的相关阐述
对于动态小信号模型来说，不同的模型选取进而得到的设计结果都会存在差异。所以，在模型的选取上，应根据其实际情况进行分析与配置。对于开关电源来说，其本质是作为一个非线性的控制对象在进行工作，如果要对其进行成功的设计与分析，那么在进行指导建模时，应以近似建立在其稳态时的小信号扰动模型为依据。这一思路一方面取决于小信号扰动模式稳态时具有与设计目标相近的工作表现；另一方面也是由于这样的模型对于大范围扰动时的拟态不够精准，会造成相应结论的误差或偏差。基于此，以小信号扰动模型来进行开关型稳压电源的电路设计是保证其最终设计结果满足设计要求的必要条件。
2.开关型稳压电源的相关性能指标
2.1性能指标之稳定性
通过相关数据与实践结果研究表明，在不同的开关型稳压电源系统设计下，会产生不同程度的鲁棒性。而在暂态特性方面，其表现也会相应提高。但对于直流新稳压电源来说，其系统下对于增益余量的要求是大于或等于40dB，对于相位余量的要求则是大于或等于30dB。
2.2性能指标之瞬间响应指标
当开关电源处于非稳定状态下，由于其所受的干扰，输出量会出现相应的抖动现象。且其抖动量会随着其干扰而变化，当干扰停止时，则其最终也会回到稳定值，基于此，在对开关型稳压电源进行这方面的性能指标确定时，是以过冲幅度与动态恢复时间的长短来衡量其系统的动态特性的。在此定义下，瞬态响应指标内容主要是表现为，如果穿越频率越高，则其系统恢复到动态平衡点的时间就越短，另一方面，系统在干扰情况下所表现的过冲幅度与其相位余量呈相关性。
2.3性能指标之电源精度
在电源精度方面，其控制要求严格，一般其最终的电源精度误差需要控制在设计目标的1‰以下，且其纹波不得在1‰以上。考虑到纹波自身的分类有高频与低频两种，而这两种纹波是基于开头频率表现的。如高频纹波就是受到开头频率的影响，必须通过滤波器进行控制。而低频纹波则是受到电网波动的影响，必须通过系统的负反馈来进行控制。
3.关于开关型稳压电源的电路设计
3.1关于系统下的补偿网络与相关相关设计应用
目前来说，对于开关型直流稳压电源系统来说，其补偿网络是通过PI或者PID的算法来设计与制作的。也就是说，PI调节器的主要作用是对抗高频纹波影响，也就是提高系统对于高频干扰能力的抵抗性，但对于PI调节器来说，动态性差的缺点是无法忽视的。目前来说，实际应用中通过引入微分算法后可以有效提高系统的响应速度。但其缺点也显而易见：一方面是由于零点的大量引入直接造成系统对于高频信号的敏感度大幅度提高，放大器在此情况下，很容易产生堵塞现象；另一方面则是当开关纹波的放大倍数得到增大时，放大器也会随之进入非线性区，这结果只会造成整个系统的不稳定。目前来说，对于这些缺陷是以超前滞后的方法来进行补偿的。
3.2关于开关型稳压电源的电路设计原理
3.2.1理想性技术指标如下：（1）输入交流：电压220V（50—60Hz）；（2）输出直流：电压5V，输出电流3A；输入交流电压在180—250V区间变化时，输出电压相对变化量应小于2%；（4）输出电阻R0<0.1欧；（5）输出最大纹波电压<10mv。3.2.2关于开关型稳压电源的基本工作原理。当线性自流稳压电源处于低频率工作状态下时，那么调整管的工作由于其体积大，则其效率相应低，但当其调整管工作处于开关状态下时，那么其的工作表现就为体积小，效率高。
3.3开关型稳压电源的电路设计探究
从以上论述可以看出，开关型直流稳压电源系统其低功耗的特点是由于晶体管位于开关工作状态下时，对于功率调整管的功耗要求低。特别是对于理想状态下的晶体管来说，当其处于一种截止状态时，晶体管所经过的电流为0，相应的功耗也就为0；另一方面，由于开关型稳压电源系统的穿越频率较高，所以对于电路的动态响应速度得以提高，而且整个系统的响应速度不受低通滤波器的影响；另外，相对于直流470V的电压来说，并环穿越频率远未达到这一频率，输出只为48V，特别是其电压稳定性方式，经过测试，其低频纹波稳定率都在0.996以上，完全满足了设计要求。
4.结语
综上所述，在进行开关型稳压电源的电路设计时，小信号的模型选择是关键点。为了进一步提高开关型稳压电源系统的稳定性，超前滞后网络补偿原理有效地弥补了精度电源的纹波限制高的问题。通过实践也表明，开关型稳压电源的适用性非常强，必将为人们生活提供更好的服务。
参考文献：
[1]汤世俊.浅谈高性能开关型直流稳压电源[J].学术探讨，2011，（10）.
[2]樊思丝.高性能开关型直流稳压电源的设计探究[J].企业技术开发，2011，（03）.
直流稳压电源的设计要求范文第2篇
【关键词】电子 线路实验 分析
一、电源的应用背景
电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50HZ电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源，如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种：一类是能直接供给直流电流或直流电压，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压，这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220V、50HZ的单向交流电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而，由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路。
二、总体设计
（一）设计的目的和任务
1、设计目的
（1）了解整流、电容滤波电路的工作原理；（2）掌握集晶体管稳压电源设计方法；（3）掌握仿真软件EWB使用方法；（4）掌握稳压电源参数测试方法。
2、设计任务
（1）稳压电源的主要技术指标：① 电网供给的交流电压为220V，50Hz；② 输出电压为6～12V；③ 输出电阻《0.4Ω；④ 最大允许输出电流2A； ⑤ 稳压系数S《8*10-?；⑥ 输出纹波电压《10mv（当Io=2A）；⑦ 具有限流保护功能，输出短路电流
（2）设计要求：① 根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。② 完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。③ 完成电路的安装、调试、使作品能达到预期的技术指标。④ 给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。
（二）设计原理
1.设计原理
电子线路在多数情况下需要用直流电源供电，而电力部门所提供的电源为220V、50HZ交流电，故应首先经过变压，整流，然后在经过滤波，和稳压，才能够获得稳定的直流电稳压电路稳定后再提供给负载，框图如下：
2.串联型晶体管稳压电路
晶体管串联稳压电源的组成，220V交流市电经过变压，整流，滤波后得到的是脉动直流电压Vi，他随市电的变化或直流负载的变化而变化，所以，Vi是不稳定的直流电压，为此，必须增加稳压电路。稳压电路取样电路，比较电路，基准并电压，和调整元件等部分组成
（三）总体设计方案
1.变压环节
通电为电压220V，频率为50Hz，为了保证后面可调范围为6～12V，选择初次级线圈匝数比为2000：141的pq4-10
2.整流、滤波环节
实验选择4个IN4002的二极管作为整流电路
因为市电频率是50Hz为低频电路，选择RC滤波电路。本实验选择的电容为1200μF
3.稳压环节
（1）调整元件。作为一个理想的电源，其内阻应该尽量小才能保证具有稳压的效果，根据晶体管放大器的知识可知：共集电极电路的输出阻抗最小。所以选择共集电极电路来实现，且尽量选择β值较大的晶体管，但是后来会发现并不是如此。由于电流和功耗等的影响，所以最好采用复合管来实现该要求，且有一个大功率管就可，本实验该电路选择的晶体管型号为2N3414（早期电压为51V，测试前高电流拐点为4.6A，功率很大），其它两管为小功率管MRF9011
（2）取样电路。这部分由两个电阻和电位器来实现，通过调整电位器的使输出电压的可调范围从6V到12V。
4.参数计算
输出电压 V0=5.982～12.15V
最大输出电流2A
R0计算：Ro=ΔVo/ΔIo*Vo
RL=50 Vo=7.177V，Io=143.5mA
RL=100 Vo=7.181V，Io=71.82mA
R0=0.35
稳压系数：s=0.038
Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0
当vi=23.16v时候，v0=7.176
当vi=20.86v时候，v0=7.146
通过计算可得S=0.038
符合要求
纹波电压20.1mv
输出电流=3.016A
三、结束语
通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对串联直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。在电路的仿真过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣，理论与实践得到了很好的结合，加深自己对实用价值和理论的统一的了解，但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。
直流稳压电源的设计要求范文第3篇
关键词：通信；Modbus协议；S7-226；直流电源
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)10-2395-04
Modbus Protocol Applied in the Communication of S7-226 and HSPY DC Power
LIU Shi-chao
(Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)
Abstract: IN DC power control system of Dense Medium Separation ,based on the Modbus protocol,realized the communication between S7-200PLC and HSPY DC power. IN Modbus communication protocol,Siemens S7-226 PLC is master,HSPY DC power is slave, use communication to control the start of the DC power supply, stop, and the change in current. Instruced Modbus library in the Step 7 MicroWin Software of Siemens, and used the serial port debugging software to facilitate the writing and debugging of the program. Modbus simplify external wiring ,solve the interference and distortion in the transmission process of conventional switching of analog signals , the communication control method can easily read the information of the operation of the DC power ,monitoring the DCpower operation status .
Key words: communication; Modbus agreement; S7-226 ; DC power
某选煤厂为了在线调节控制三产品旋流器二段分选密度，外加螺线圈来用磁场影响磁铁矿粉的分布。螺线圈是采用直流电源来供电，系统要求通过调节电流来控制螺线圈磁场，因此要控制直流电源的运行状态。控制信号需要从集控室开始需要传输五百米才能到达直流电源，从而控制直流电源动作。在一般工业应用中，对于电源的控制大部分采用的是0-24mA或0-5V模拟量控制，很少总线控制方式。但经过比较和实际使用发现，现场总线与模拟量控制相比有很多优势，最显著的是具有很高的可靠性高，避免失真，并且交换的信息非常多样化，因此越来越多的设备开始支持串口通信协议，可以预见总线控制方式通信在工程上的应用将越来越广泛。
MODBUS通信协议是MODICON公司提出的一种报文传输协议，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议[1]。它广泛应用于工业控制领域，并已经成为一种通用的行业标准。MODBUS通信协议可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。不同厂商提供的控制设备可通过MODBUS协议连成通信网络，从而实现集中控制。已经有很多通过MODBUS通信协议进行PLC和变频器的成功案例[2]。该文中采用MODBUS协议进行S7-226和HSPY程控直流稳压电源的通讯，可以更好地控制电源，监控电源运行状态，来解决信号远距离传输失真的问题。
1PLC与HSPY程控直流稳压电源通信控制系统
在此系统方案中PLC采用西门子公司的SIMATIC S7－226CN，直流电源采用HSPY程控直流稳压电源。S7－226系列PLC的CPU内部集成了2个通信端口，该通信口为标准的RS485串口，可以在三种方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通信口方式。系统可以将一个通信端口设为PPI方式用于连接工控机也可将其设置为MPI方式以连接触摸屏，做为人机信息交换[2]。而另一个通信端口设为自由通信口方式，自由通信口方式是S7－200的一个特色功能，是一种通信协议完全开放的功能工作方式。在自由通信口方式下的通信口的协议由外设决定，PLC通过程序来适应外设，从而使得S7－200系列的PLC可以与任何具备通信能力并且协议公开的设备通信[3] [4]。系统中的HSPY程控直流稳压电源均内置了Modbus现场总线，相关系统构成如图1所示，PLC的Port0通讯端口和HSPY程控直流稳压电源构成Modbus总线。通过S7－226CN控制多台HSPY程控直流稳压电源，完成系统控制要求，实现对直流稳压电源的输出电流、电压设定，运行状态监控及数据交换等。
图1直流电源控制系统
本系统中PLC作为主站，直流稳压电源作为从站，主站向直流稳压电源发送运行指令，同时接受直流稳压电源反馈的运行状态及故障报警状态的信号等。
2MODBUS通信协议在电源通信控制系统中的使用
西门子在Micro／Win V4.0 SP5中正式推出Modbus RTU主站命令库，西门子标准库指令通过调用该指令库可以使S7－200CPU上的通信口设置在自由口模式下成为Modbus RTU的主站。在S7－200控制系统应用中，要实现Modbus RTU通讯，需要STEP7－Micro／Win32 V4.0 SP5以上版本，并且安装Modbus指令库，如图2，STEP7－Micro／Win32指令库包含有专门为Modbus通讯设计的预先定义的子程序和中断服务程序，使得PLC与Modbus从站的通讯简单易行[5]。
图2 Modbus命令库
2.1 MODBUS RTU主站命令库使用步骤
使用Modbus RTU主站命令库，可以读写MODBUS RTU从站的数字量、模拟量I/O、以及保持寄存器[2]。按照一下步骤使用MODBUS RTU主站命令库：
1)安装西门子标准MODBUS RTU指令库。
2)调用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制。
3)在CPU的V数据区中为MODBUS分配存储区。
4)调用MODBUS RTU主站读写子程序MBUS_MSG，发送MODBUS请求。
表1 MODBUS部分功能码表
2.2 HSPY电源的Modbus通讯规约
HSPY系列电源支持MODBUS通信协议，主机（PLC、RTU、PC机、DCS等）利用通讯命令，可以任意读写其数据寄存器。HSPY系列电源支持的MODBUS功能码为03，10。
HSPY系列电源通讯方式为：
波特率：9600；起始位：1；数据位：8；校验位：无；停止位：1。
2.3 HSPY系列电源的参数通讯地址的转换
通常MODBUS地址由5位数字组成，包括起始的数据类型代号，以及后面的偏移地址。MODBUS Master协议库把标准的MODBUS地址映射为所谓MODBUS功能号，读写从站的数据。MODBUS Master协议库支持如下地址：
00001 - 09999：数字量输出（线圈）
10001 - 19999：数字量输入（触点）
30001 - 39999：输入数据寄存器（通常为模拟量输入）
40001 - 49999：数据保持寄存器
HSPY系列电源的参数通讯地址是16进制数，首先转为10进制，由于S7-200 PLC中最小地址为400001，而HSPY系列电源中最小地址为0，所以在写HSPY系列电源地址时必须要加1。例如，电源的电压设定值参数通讯地址是1000H，转为10进制是4096，加1后是4097，寄存器地址栏要写44097.
3串口调试软件进行MODBUS通信调试
由于程序编写比较繁琐，一旦出现错误可能会损害HSPY电源，为了避免损害的发生，可以利用串口调试软件进行MODBUS通信调试，其优点是不必连接HSPY电源，而是在工控机或PC机上用串口调试软件查看S7－226CN输出和读取的数据，来判断程序是否正确。
一般的工控机或PC机没有RS485串口，可以将通过RS232转RS485转换模块和PLC连接。RS485线选择3号线和8号线,（其余均断开）3号线接T+，8号线接T-，将另一端9针插头接到PLC的PORT0通信端口上。也可以通过USB转RS485转换器连接。将编写的通讯程序下载到PLC中。运行程序，打开串口调试软件进行监控，从接收到的数据来看，和设置的HSPY电源动作的数据一致，说明MODBUS主站程序编写正确[2] [6]。不一致，则要修改MODBUS通信程序，使其一致。
图3 PLC串口调试软件监控界面
4 PLC控制HSPY程控直流稳压电源的部分程序
使用SM0.0调用MBUS＿CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制，如图4。
图4 Modbus RTU主站初始化
图5(a)上电初始化，将控制电源的数据存入S7－226CN的V存储器。在分配存储区时要注意，数据区不能和其他数据区重叠，否则不能正常通讯。图5(b)向电源发送Modbus请求，把1写入电源寄存器1004，电源开启；图5(c)把1写入电源寄存器1006，锁定电源面板按键；图5(d)把10写入电源寄存器1004，电源输出电流10A；图5(e)读取从电源寄存器数据:图5(f)把0写入电源寄存器1004，电源关闭。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图5部分控制程序
5结论
该文以S7－200控制系统为例，叙述了利用Modbus RTU协议指令库PLC与HSPY程控直流稳压电源通讯的实现。采用自由口通讯方式的Modbus RTU协议很好的解决了PLC与直流电源等智能设备的通讯问题，不仅能有效解决信号传输过程中失真的问题，而且在通信模式下PLC可以方便控制直流稳压电源的运行和读取直流稳压电源的运行信息，对直流稳压电源进行有效监控。
参考文献：
[1]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC [M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2]廖常初. PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]龚俊,黄锐,戴涛.ACS 550与S7-226PLC自由口通讯[J/OL].[2010-04-17].中国科技论文在线(paper.省略).
[4]张士聪,王波,王然风.成庄矿选煤厂重介密度监控系统的改造实践[J].工矿自动化,2011(5):12-14.
直流稳压电源的设计要求范文第4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。
直流稳压电源的设计要求范文第5篇
关键词 STM32单片机；控制；无线遥控；直流减速电机
中图分类号：TP87 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0031-02
目前在政府部门、学校、企业，商场等场所在一些特定时候都会悬挂条幅，然而悬挂条幅一般都采用人工悬挂的方法具有一定的危险性。随着信息时代的飞速发展，特别是自动控制与单片机控制的发展，可以应用自动控制系统来完成对条幅的悬挂。本文基于stm32单片机设计了一种可遥控自动条幅悬挂系统，采用STM32F103C8作为主控芯片，该芯片性能高、成本低、功耗低，保证了所设计系统的稳定可靠。
随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们也越来越追求物质的使用方便安全，本文所设计的可遥控自动条幅悬挂机，通过无线遥控器来控制条幅的升降，它集成了机械，电子，计算机控制于一体。通常人们悬挂条幅时都是人工操作，不仅工作效率低，而且还就具有高风险，操作不当，人们就会受到伤害。因此我们研究设计了可遥控自动条幅悬挂机，它代替了人工悬挂条幅，降低了危险，提高了工作效率。
1 系统总体结构
图1 自动控制升降条幅系统框图
系统框图如图1所示，stm32单片机是核心控制芯片，最高工作频率为72 MHz，满足本系统处理速度和实时性需求。工作过程通过无线遥控，由单片机发出指令，对控制电机的继电器进行驱动，让电机正转或反转，控制条幅升降。直流稳压电源部分设计采用LD3985，WRB1205ZP实现隔离稳压电源为电路板中数字部分供电，K7805为非隔离稳压电源为模拟部分供电；报警系统部分设计采用霍尔电流检测的方法，当电机没有正常工作或条幅超重时，通过电流传感器采集电机电流信号，以实现负载过高、电机异常等状态的判断与报警；无线遥控模块，采用433M频率传输芯片实现10 m内的控制信号传输；直流减速电机控制部分设计采用单片机控制继电器的开闭，进而控制直流减速电机的转动。
2 系统主要硬件设计
2.1 直流稳压电源设计
本系统的内部电路供电电源为12 V，但是由于一些芯片的工作电压为5 V和3 V所以设计以下降压电路如图2所示，12 V电源给直流减速电机供电，5 V给光耦原件、继电器、电流传感器供电，3 V给stm32主控芯片及蜂鸣器供电。
2.2 报警系统设计
此报警系统是通过基于霍尔感应原理的电流检测芯片输出一个线性的电压信号给单片机，来判断电机是否正常工作。如果横幅超重电机超负荷工作则常蜂鸣器报警、黄色指示灯亮。当电机正常工作时，电流检测芯片输出一个合理的电压信号，此时绿灯亮；当电机遇故障或严重超负运行，则电机会自动断电保护并发出声光报警，进而达到报警和保护的目的。设计选用的是ACS712一种线性电流传感器，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。具有低噪声，响应时间快。
图3 电流传感器电路图
2.3 直流减速电机的控制设计
直流减速电机为条幅升降系统提供动力，本设计通过stm32单片机来控制继电器的开闭从而改变直流减速电机两端电压极性，即控制电机的正反转，实现条幅的升降。在单片机与继电器之间，采用了光电隔离技术，能够有效地避免在电机转动时对主控芯片的干扰。
图4 继电器控制电路
2.4 无线遥控模块
本模块采用433M频率传输芯片，通过遥控器发出指令，由传输芯片传给单片机，再通过单片机来控制电机转动，达到条幅升降的效果。433 MHz无线收发模块，低功耗，低速率，低成本，准确有效，安全可靠。当电压变化时发射频率基本不变，和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。
3 系统软件设计
本设计利用的是keil4编译环境，通过J-LINK把程序下载到stm32单片机中。具体的程序框图如图5所示。
3.1 硬件调试
硬件调试采用单独模块调试，然后系统整体运行调试的思路。
1）直流稳压电源调试：通过系统内部供电12 V，依次用万用表测得LD3985的输出电压是否为5 V，WRB1205ZP的输出电压是否为5 V，K7805的输出电压是否为3 V，若满足要求的则直流稳压电源工作正常。
2）报警系统与直流减速电机控制模块调试：通过单片机控制继电器，能否控制电机的正转反转，若能则直流减速电机控制模块工作正常；当电机正正转时，卡住电机使电机不能正常工作，此时蜂鸣器是否报警，若报警则报警系统工作正常。
3）无线遥控模块调试：通过无线模块调试，当按下“A”键时，电机正转；当按下“D”键时，电机停止转动；当按下“B”键时，电机反转；当电机在堵转的情况下，电机停止工作并且蜂鸣器和黄色指示灯报警，按下“D”键时确认取消报警。若各个功能均能正常工作则无线模块调试成功。
图5 具体程序框图
3.2 软件调试
采用模块化设计，结构清晰，各个模块对应功能明确，在调试采用逐步的方法，先对各个模块在线调试，当各部分功能实现后，再对整个系统主程序完整调试。全部采用C语言编写，除语法与逻辑差错外，当确认程序没问题是，可下载到单片机运行调试。
4 实施效果
将制作好的条幅挂在条幅悬挂机上，接通电源，手持遥控器按“A”键，则条幅将随着电机的转动向上运动，此时绿灯亮电机运行正常；当条幅上升到目标位置时，通过该位置的接近开关使横幅自动停止绿灯熄灭，如果在特定场合需临时调整高度也可以手动调节；当活动或会议结束，需要撤下条幅时，通过“B”键控制电机反转使条幅降下来，按“D”键横幅停在指定位置；当电机堵转时电机会自动停止工作并发出声、光报警，经工作人员确认故障后按“D”键取消报警；当条幅超过一定重量产生安全隐患时，则蜂鸣器和黄色指示灯报警。
该装置实现了以下功能。
1）实现对条幅的自动悬挂和自动降落功能。
2）实现无线遥控器对条幅悬挂机进行控制。
3）实现具有超重自动报警、电机异常报警功能。
因此我们所设计的基于stm32单片机的可遥控自动条幅悬挂机的优点，代替人工手动升降条幅，缩短会场布置时间，降低危险；悬挂机体积小，具有防雨功能，适用与室内以及室外场合，安装更加方便。
5 结论语
此可遥控自动条幅悬挂机经过我们多次的实践和检测，可以实现对条幅的可遥控悬挂，满足在各种条件下对条幅正常悬挂的要求。同时具有结构简单、牢固、操作灵活省力、性能可靠并便于养护维修的特点。因此，基于stm32单片机的可遥控自动条幅悬挂机有着很好的应用前景，在生产生活中会用广泛的应用。
参考文献
[1]STM32F10X数据手册[M].2001.
直流稳压电源的设计要求范文第6篇
一、设计任务：
小型变压器设计（或选型）、直流稳压电源电路设计，画出原理图及PCB图。
（1）集成直流稳压电源有关的指标为：输入为～220V；输出为两档；
Ⅰ档：=12V对称输出，mA，供信号调理电路、滤波电路用；
纹波电压：5mV；稳压系数：。
Ⅱ档：=（ 5～ 12）V连续可调，mA，为恒流源，供传感器桥路用。
集成变压器设计：
集成稳压器选择
1．集成稳压器的选取：采用CW7812、CW7912和CW317
CW7812：正稳压器，最大输入电压为35V，最小输入电压为14.5V；当输入为19V时，输出为12V，输出电流为1.5A，加散热片。
CW7912：负稳压器，最大输入电压为-35V，最小输入电压为-14.5V；当输入为-19V时，输出为-12V。
CW317：可调三端式集成稳压器，输出电压为1.2～37V，输出电流1.5A；最大输出压差40V，最小为3V，现要求5～12V，则输入电压为15V≤≤45V
2．整流二极管的选择：选择单相桥式；二极管压降为0.7V
3．滤波电容量估算。
二、小型变压器设计
Ⅰ档：
Ⅱ档：
其中取30V.
1．求出副边总视在功率；
2．计算原边输入视在功率和电流；
变压器效率取
小型变压器空载时磁场电流系数为1.1～1.2（取1.15）
则A
3．确定变压器铁芯截面积S及选择铁片尺寸；
的取值由下表决定：
0~10
10~50
50~500
500~1000
1000以上
2
2~1.75
1.5~1.4
1.4~1.2
1
根据S选取铁芯尺寸a与b
若先确定a，取，
则
4、计算每个绕组的匝数W；
绕阻的感应电势有效值：
则变压器每感应1V电动势所需绕的匝数为
原边匝数：（匝）
副边Ⅰ档：（匝）
Ⅱ档：（匝）
屏蔽层取1层
5.计算导线直径d
根据电流密度j计算各绕阻所需导线截面积
原边：
查表可得
副边Ⅰ档：
查表可得
副边Ⅱ档：
查表可得
6.核算：
原边：每层线圈的匝数为
则原边线圈层数为（层）
副边Ⅰ档：
（层）
副边Ⅱ档：
（层）
所以总厚度为：
直流稳压电源的设计要求范文第7篇
所谓项目驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础之上的教学法,学生综合素质和各种能力的提高都需要通过项目驱动教学模式来实现。该教学方法要求在教学过程中以项目为主线来展开,把相关的知识点融入到项目的各个环节中去,层层推进项目。通过对问题的深化或功能扩充,来拓宽知识的广度和深度,直至得到一个完整的项目解决方案,从而达到学习知识、培养能力的目的。项目驱动教学法属探究式教学法,老师根据学生已有的知识、水平、经验和兴趣,与学生共同拟定、实施一个项目来进行教学活动。在教学实施过程开始,教师引导学生选定“有意义”的项目,所谓“有意义”是指项目能够将课程中的理论知识融入到项目中并具有开放性;在项目实施过程中,老师在课堂教学中将融于项目的理论知识适当加以讲解,学生可以在项目实施过程中用理论指导实践,同时在实践过程中强化对理论知识的理解和掌握,两者有机结合,既能提高学生的兴趣,又可以在制定修改设计方案、分工协作中锻炼学生的自学能力、实践能力和创新能力,极大地发挥学生的主观能动性。在项目完成的基础上,可以引导学生对项目进行总结、交流和讨论,强化项目实施过程中学到的知识和技能,不但如此,可以引导学生在已实施项目上提出新问题、优化性能、扩充功能,进一步培养学生的钻研精神,挖掘学生的创造潜力。
二、项目驱动教学法在模拟电子技术课程中的应用
本文以直流稳压电源为例,介绍项目驱动法在模拟电子技术课程中的应用,该方法可以推广到该课程中的其它知识点,如功率放大电路、信号处理和信号产生电路等。
(一)项目的选择。项目的选择在项目驱动教学法中起着举足轻重的作用,项目选择要遵循以下原则:一是尽可能覆盖直流稳压电源涉及的所有知识点,如整流电路、滤波电路、稳压电路等,项目完成后学生能理解和掌握直流稳压电源所涉及所有理论知识,掌握运用这些理论知识的技能;二是项目要具有开放性,主要体现在项目的可拓展性,学生能够在已完成的项目上开展进一步的研究工作,包括性能的优化、功能的扩展等,如稳压电源转换效率的提高、稳压性能的提高等。在项目的实施过程中,学生可以充分发挥其主观能动性,增强团队协作能力,培养学生的钻研精神和协作精神。三是选择实际的工程项目,可以锻炼学生从事工程项目开发能力,毕业后无需岗前培训直接担任设计开发任务,从而拓宽学生毕业就业渠道。按照以上原则,选择直流稳压电源作为项目开展教学活动。在课程中的其它知识点,也可根据以上原则选择合适的项目,如在功率放大电路中选择扩音器作为项目、信号处理和信号产生中选择信号发生器作为项目等。
(二)项目的实施。项目驱动教学法中项目实施遵循层层推进的原则,按“搭积木”的方法,将项目分解成不同层次的小项目,每个小项目包含在不同知识点里,由不同的理论知识进行指导,由浅入深、由小到大,该章节课程结束时项目也就完成了。在整流滤波课程结束后,项目小组可以利用该章节所学的理论知识作为指导,讨论如何实现整流滤波环节,以整流电路为例,项目小组要确定选用单向半波、全波还是桥式整流或倍增整流,在确定了电路种类后要选择元件,确定元件必须具备的功能和性能,搭建电路后,要进行性能测试,测试的结果与理论计算值进行比较,分析产生差异的原因,寻找改进的措施。在整流电路设计完成后,进行滤波电路的选择和设计,讨论采用电容滤波还是电感滤波,各有什么优势,如果采用电容滤波,电容的取值应该多大、耐压性如何,纹波电压多大等,设计完成后进行测试,将测试结果与理论值比较并进行相应的处理。经过整流滤波后的电压值还不能够给精密度较高的电子设备供电,因此需要进一步稳压,这正是整流滤波后续课程内容,在这部分课程结束后,项目小组就可以讨论稳压电路方案,将所学的理论知识运用到实践中,确定采用串联反馈式稳压电路还是集成稳压器实现稳压,或设计两种方案并进行对比,方案确定后选择元器件搭建电路并进行测试,以此类推,在课程结束时完成项目。
(三)讨论和总结。项目完成后,各项目小组将项目过程中形成的设计方案、图纸、电路系统整理后,结合项目的心得体会撰写项目报告,在班级进行成果展示并汇报,其他小组成员可以对该组的项目展开讨论,/，！/如设计方案是否得当,元器件的选择是否合理,是否考虑了功能、性能和经济性要求等,项目小组可根据其他同学的建议对项目进行改进和优化。
(四)项目的拓展。项目的基本功能实现后,学生能够较好地掌握了直流稳压电源的基本知识,利用基本知识开展直流稳压电源设计的基本技能,该章节的教学任务也就基本完成,取得较好的教学效果,在此基础上可以鼓励学生进一步对已完成项目进行功能和性能的拓展。老师可引导学生对项目提出新要求,如功能上的扩展:不可调单向电压输出扩展为可调双向电压输出;性能上的扩展:电压稳定性的提高、电源转换效率的提高等,通过功能和性能的拓展,可进一步开发学生的创新思维,挖掘他们的创造潜力。
三、项目驱动法在模拟电子技术教学中取得的成效和存在的问题及对策
(一)取得的成效。将项目驱动法应用于模拟电子技术课程教学中,取得了以下成效:
1.学生对模拟电子技术课程产生浓厚的兴趣,学习效率得到明显的改善。一方面一改以往课堂上无精打采的状态,课堂气氛变得活跃,与老师的互动明显增加,因此学生的学习效率提高了,老师的积极性和效率也得到提高,形成了良性循环,使课堂教学效果得到明显改善;另一方面一改课后作业敷衍了事的状态,项目组成员分工查阅资料,讨论项目方案,加强与老师的交流,课后学习的目的性很强,有效地提高了课后学习的效率。
2.学生的理论知识和实践技能得到系统训练。因项目选择有针对性,涵盖了模拟电子技术的所有知识点,学生全程参与项目实施的每个环节,所以学生的理论知识和实践技能能够得到系统训练。另外,项目的实施如方案的确定、元器件的选型、电路的设计、制作和调试是在理论指导下完成的,
使得学生所学的理论能够得到实际应用,而在项目实施过程中通过查阅资料、讨论、老师的指导,使得学生能够在实践中强化对理论知识的理解、掌握和拓展。 3.学生的工程应用和创新能力得到很大提高。因为选择的项目都是实际工程项目,所以项目的实施完成对于提高学生的工程应用能力起着很大的作用,同时因为项目的开放性特点,可以锻炼和提高学生的创新能力,学生毕业后无需进行岗前培训即可直接上岗完成开发任务。另外,通过项目的实施,学生的团队协作精神、综合运用知识的能力等都会得到培养。
(二)存在的问题及对策。尽管在模拟电子技术中进行了项目驱动教学法的尝试,并取得了较好的效果。但是要将项目驱动教学法全面推广,最大限度地发挥其功效,还存在一些问题需要解决。
1.项目驱动教学要求老师有丰富的工程实践经验,而教师队伍中具备这种能力人的比例还不高。针对这个状况,可以从两方面开展工作,其一是较强校企科研和项目合作,可以派遣在职教师到企业挂职,为企业解决实际问题的同时锻炼自己的工程经验;其二是可以聘请企业中的资深工程师到学校担任兼职教师。
2.项目选择的问题。任课教师参与开发过的项目数量是有限的,不一定是“有意义”的项目,而且不一定适合教学。针对这个问题,除了要加强校企合作,多培养双师型人才,还要按项目选择的原则认真筛选、规范定题,不断积累,提高项目的数量和质量。
3.组织能力和协作精神的培养问题。项目的实施可以锻炼项目小组组长的组织能力,培养组员的协作精神,但如果组长在项目实施过程中只由一个人承担,其他组员的组织能力就得不到锻炼,有可能引发矛盾,更谈不上相互协作了。针对这个问题,可以采用组员轮流值班的方法解决,即在每个模块的设计和实施过程中由不同组员担任组长,可有效地解决组织能力和协作精神的培养问题。
直流稳压电源的设计要求范文第8篇
【关键词】直流；稳压电路；原理分析
稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源，对各种电子设备能够稳定工作起到了重要的作用。常见直流稳压电路主要有四种，分别为：稳压二极管稳压电路、串联晶体管稳压电路、并联晶体管稳压电路和开关型稳压电路。
一、稳压二极管稳压电路
稳压二极管，又叫齐纳二极管，是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区尽管流过二极管的电流变化很大，而其两端的电压却变化极小，并且这种现象的重复性很好，从而起到稳压作用。因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
图1为稳压二极管稳压电路，由限流电阻RS和稳压二极管DZ组成。
Us为未稳压的输入直流电压， UO为经过稳压的直流电压， RS为DZ的限流保护电阻， 又起电压调整作用， DZ为稳压二极管， RL为负载电阻。其工作原理是： 此电路主要利用稳压二极管的稳压特性， 即DZ反向导通后其两端的压降基本保持不变。当US增大引起RS上的电流增大， 但UO 即DZ两端的电压保持恒定不变， 这样US的增大量全部降在RS上， 以保持UO不变， 反之亦然。在实际应用中RS的特性和DZ的特性对整个稳压过程起关键作用。
这种稳压电路的工作范围受稳压管最大功耗的限制，Iz不能超过一定数值。其关键是：在US、RL及UO均为给定的条件下，Rs值的选取应保证在输入电压为最大值USmax时，稳定电流Iz和稳压管允许的功耗不超过规定的最大值；在输入电压为最小值时，又能保证Iz不低于最小的稳定电流。
二、并联晶体管稳压电路
晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关。
图2为并联晶体管稳压电路。其中T是调整管、DZ是基准稳压管，Rs是Dz的限流电阻，RO是负载。这个稳压电路的输出电压约等于稳压管DZ的稳压值（实际上要加上T发射结电压，一般锗管取0.3V，硅管取0.7V）。这是由于电源在工作时，T发射结导通，发射极电压与基极电压连结一致，而基极电压被DZ稳定在一个固定值。这个电路可以看作T将DZ的稳压作用放大了β倍，相当于接入一个稳压值为DZ稳压值，稳压效果为β倍DZ稳压效果的稳压管。
并联稳压电路稳压性能有所提高，线路也不复杂，其优点是：有过载自保护性能，输出断路时调整管不会损坏；在负载变化小时，稳压性能比较好；对瞬时变化的适应性较好。 但并联稳压电路也有比较大的缺点：效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部消耗在限流电阻和调整管上；输出电压调节范畴很小；稳定度不易做得很高。这些固有的缺点很难改进，所以现在普遍利用的都是串联稳压电路。
三、串联晶体管稳压电路
图3为简单的串联晶体管稳压电路。调整管T与负载电阻RO相串联，当由于供电或用电发生变化引起电路输出电压波动时，它都能及时地加以调节，使输出电压保持基本稳定，因此它被称做调整管。稳压管DZ为调整管提供基准电压，使调整管基极电位不变。RS 是DZ的保护电阻，限制通过DZ的电流，起保护稳压管的作用。
电路稳压过程是这佯的：如果输人电压US增大，使输出电压UO增大时，由于Ub=Uw固定不变，调整管基射集间电压Ube =Ub-US将减小，基极电流Ib随之减小，而管压降Uce 随之增大，从而抵消了US 增大的部分，使UO基本稳定。如果负载电流IO增大，使输出电压UO减小时，由于Ub固定，Ube 将增大，Uce 减小，也同样地使UO基本稳定。
从上面分析中可以看到，调整管既象是一个自动的可变电阻：当输出电压增大时，它的“阻值”就增大，分担了大出来的电压；当输出电压减小时，它的“阻值”就减小，补足了小下去的电压。无论是哪种情况，都使电路保持输出一个稳定的电压。这种稳压电路也能输出较大的电流，而且输出电阻低，稳压性能好；电路也易于制作，但其也有输出电压不可调等缺点。
四、开关型稳压电路
基于上述线性稳压电路的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有30%-50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。为解决线性型稳压电源功耗较大的缺点，研制了开关型稳压电源。开关稳压器的转换率可达60%～85%以上，而且可以省去工频变压器和巨大的散热器，体积和重量都大为减小，具有体积小，效率高的优点。这种开关型电路已在各种电子设备中获得广泛的应用。
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
开关式稳压电源的基本电路框图如图4所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
常用的实现开关控制的方法；有自激式开关稳压器、脉宽调制式开关稳压器和直流变换式开关稳压器等。开关型稳压电路体积小，转换效率高，但控制电路较复杂。随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展，开关电源已得到越来越广泛的应用。
参考文献：
[1]张立荣.一种改进太阳能计算器芯片二极管稳压电路设计[J]，电子与封装，2012（10）.
[2]李向东，刘伟. 串联型稳压电路的设计，周口师范高等专科学校学报[J]，2001（09）.