直流穩(wěn)壓電路的設計精選(九篇)

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第1篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

伍水梅 廣東省國防科技技師學院 廣州同和 510515

【文章摘要】

電源是電路的核心，是電子電路制作過程中必不可少的設備。一個好的直流穩(wěn)壓電源能讓電路制作事半功倍，效果顯著。一般直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等幾個部分組成。本文介紹了一種簡單實用的直流穩(wěn)壓電源的制作。

【關(guān)鍵詞】

直流穩(wěn)壓電源；變壓器；整流；濾波； 穩(wěn)壓；7806

【Abstract】

Power which is the core of the circuit is the essential equipment for making electronic circuit. It will get twice the result with half the effort if a good DC power is supplied for the production of circuit.Generally speaking,DC power supply is mainly composed of transformer, rectifying,filtering and voltage-stabilizing. This article describes a simple and practical construction of DC power supply.

【Keywords】

DC Regulated Power Supply;Transformer; Rectifying;Filtering;Voltage-stabilizing; 7806

0 引言

科技在不斷進步，人們對小型電器的需求越來越大，但不管是那種電器設備， 電源都是必不可少的，而且越是高端的電器，對電源要求越是嚴格。電源技術(shù)核心是電能變換與處理，廣泛應用于教學、科研等領域，而直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用的儀器設備之一，幾乎所有家用電器和其它各類電子設備都在使用直流穩(wěn)壓電源，它占著舉足輕重的位置，是大部分設備與電子儀器的重要組成部分，是電子科技人員及電路開發(fā)部門進行實驗操作和科學研究不可缺少的電子儀器。但實際生活中通常是由 220V 的交流電網(wǎng)供電， 直流電源需要通過電源系統(tǒng)將交流電轉(zhuǎn)換成低電壓直流電以供給各類電器設備使用。

直流穩(wěn)壓電源對電路調(diào)試、電路制作有決定性的作用，一個好的直流穩(wěn)壓電源，能讓工作事半功倍。直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)主要由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分電路組成，其原理和制作過程比較簡單， 如圖1 所示。本文主要介紹一個能提供+6V、+1A 的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的制作過程。

1 合適變壓器的選擇

變壓器作為一個降壓元件，主要是將初級電壓（市電220V）轉(zhuǎn)換為電路所需壓降。根據(jù)電路要求提供+6V、+1A 的直流電源，所以在選擇變壓器的次級電壓和次級電流時應適當增大，原則上次級電壓應在所需電壓的基礎上多加3V，即次級電壓應選6V+3V=9V，而次級電流應在所需電流的基礎上乘以1.7 倍，即1.7A ；變壓器的功率P 是初級線圈P1 和次級線圈功率P2 之和的一半，即：

P=（P1+P2）/2，

按照所選擇的電壓可計得：

P2=U2×I2=9×1.7=15.3W

P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W

這樣可以選擇變壓器的參數(shù)是功率為18W，初級輸入電壓220V，次級輸入電壓9V。變壓器應進行基本檢測，如初級、次級線圈的分辨，最常用的方法有兩個： 第一種是根據(jù)線圈電壓與線圈匝數(shù)的比值V1:V2=n1:n2 可知線圈細的那邊應為初級線圈（輸入端）；另一種方法是用萬用表的電阻檔比較兩線圈的電阻值，阻值較大的那一端為初級線圈（輸入端）。

2 整流電路的配備

整流電路的主要作用是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦詫⒆儔浩鬏敵龅慕涣麟妷恨D(zhuǎn)換為脈動直流，是直流形成的第一站，它所提供的電壓比最大輸出電壓值

圖4.2 1ms 調(diào)頻周期信號頻譜 要略高，所以在選用四個二極管時要注意耐壓值應比變壓器的次級輸出電壓大3 倍以上，耐流值應略大于變壓器的次級電流。按照變壓器所取的數(shù)據(jù)：U2=9V、I2=1.7A，所選取的二極管耐壓應大于27V，耐流值最小應等于變壓器的次級電流。二極管需要承受較大的反向電壓，假如二極管反接，將會造成二極管損壞，電路無法工作等嚴重后果，因此安裝前要對二極管進行檢測，確保極性。二極管的檢測：用萬用表測量二極管的正反向電阻， 根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦钥梢暂p易的判斷出小電阻的那次黑筆所接是正極，紅筆所接是負極；對于外觀完好的二極管也可以從銀色圈圈在哪邊從而判出負極。

3 選用不同的電容器實現(xiàn)濾波

濾波電路是利用電容器將整流電路所輸出的脈動直流存在的交流成份濾掉， 使輸出波形變得平滑。不同類型的電容器有著不同特性，在電路中能起不同作用， 因此不同的電路應該選擇不同的電容器； 但不管何種電容器，在電路中承受的電壓都不能超過它自身的耐壓值，否則電容器將受到損壞，甚至產(chǎn)生“放炮”現(xiàn)象。根據(jù)變壓器的次級電壓等于9V，選擇電容器的耐壓值應為1.42 U2，即13V，電容器的容量應為（1500 ～ 2000）I2 （I2 為變壓器次級電流），即電容器可選用3300 ～ 4700μF 的。在本文所設計的電路中，前面的濾波電容C1 可適當選大到3300μF 以上，穩(wěn)壓出來的濾波電容C2 就要相對減小，可選擇幾十微法的。利用萬用表的電阻檔檢測電容的好壞，判斷電容有無短路、斷路和漏電等現(xiàn)象：按電容量的大小用萬用表不同的電阻檔，紅、黑表筆分別接電容器的兩引腳，在表筆接通瞬間觀察表針的擺動，若表針擺動后返回到“∞”，說明電容良好，且擺幅越大容量越大；若表針在接通瞬間不擺動，則說明電容失效或斷路； 若表針在接通瞬間擺幅很大且停在那里不動，說明電容已擊穿（短路）或漏電嚴重；若表針在接通瞬間擺動正常，只是不能返回到“∞”，說明電容有漏電現(xiàn)象。對電解電容更要分清楚正負極，避免反接。

4 穩(wěn)壓電路的研制

穩(wěn)壓電路是當電網(wǎng)電壓波動或負載發(fā)生變化時，能使輸出電壓保持穩(wěn)定的電路。根據(jù)電路的連接方式可分為并聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源和串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。并聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源所用元器件少，較經(jīng)濟；輸出短路時元器件不易損壞，但效率低，調(diào)壓范圍小，負載變化容易引起輸出電壓的變化，適用于負載電流變化不大或極易發(fā)生短路的場合。相比之下串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源可用在負載變化較大，穩(wěn)壓性能要求較高，輸出電壓可調(diào)等場合，所以建議安裝串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。常用的穩(wěn)壓元件有穩(wěn)壓管、LM317、CW78××× （CW79×××）。

穩(wěn)壓管是特殊加工而成的二極管，和普通二極管一樣具有單向?qū)ㄌ匦?，主要工作于反向擊穿區(qū)，起穩(wěn)壓作用，通常并在負載兩端使用。當它兩端所加的反向電壓達到反向擊穿電壓時，管子導通，電流急劇上升，達到穩(wěn)壓效果。只用穩(wěn)壓管工作的穩(wěn)壓電路一般較簡單，性能也較差， 適用于輸出電流不大，穩(wěn)壓要求不高的場合。為改善穩(wěn)壓效果，穩(wěn)壓管常會和復合管一起用，但穩(wěn)壓效果還是不理想。

LM317、CW78×××（CW79×××） 同屬三端集成穩(wěn)壓器，都是將穩(wěn)壓電路通過半導體集成技術(shù)壓制在一塊半導體芯片中形成集成穩(wěn)壓電路[9]。LM317 是一種常用的三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，輸出電流為1.5A，輸出電壓可在1.25 － 37V 之間連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)整使用方便。CW78××× 系列為輸出正電壓的固定式三端穩(wěn)壓器， CW79××× 系列為輸出負電壓的固定式三端穩(wěn)壓器，兩者都包含了輸入、輸出、公共接地端三個引出端，具有限流和熱保護的功能，且根據(jù)后序××× 不同各有不同的的輸出電壓和輸出電流，第一個“×” 代表額定電流--- 字母L 表示輸出電流為100mA，字母S 表示輸出電流為2A， 沒有字母表示輸出電流為1A ；后面兩個×× 表示額定電壓---05 表示額定電壓為5V，12 表示額定電壓為12V，如此類推。根據(jù)要求，本文選用7806 集成穩(wěn)壓器（如圖5 所示），其額定電壓+6V，輸出電流1A ；若是79S12 則額定電壓為-12V，輸出電流2A。在使用所選IC 前，應注意區(qū)分7806 的三個管腳和判斷其好壞。區(qū)分管腳時可將三端穩(wěn)壓器正面豎起來面對自己， 從左到右依次為輸入端、接地端、輸出端， 使用加電壓法測試三端穩(wěn)壓器好壞，在7806 的1 腳和2 腳按極性加上直流電壓（9—35V），用萬用表測3 腳和2 腳的電壓， 如果所測電壓數(shù)值與穩(wěn)壓值相近（大小不超出2V），則說明穩(wěn)壓器性能好。

5 附加電路的選用

根據(jù)電路的要求不同，也為了讓電路能更好的工作，可以在原電路的基礎上增加一些冗余電路，如電源指示電路，輸出電壓顯示電路，散熱電路等。

當電路完成后應重新檢查一次所有元器件，如二極管的方向、電解電容的極性、集成電路的各管腳等，在檢查無誤后則可以進行通電調(diào)試，接通開關(guān)后若指示燈顯示正常，則+6V、1A 直流穩(wěn)壓電源即可正常使用，其原理圖如圖2 所示。

6 結(jié)束語

通過對直流穩(wěn)壓電源的分析制作，總結(jié)出直流穩(wěn)壓電源的制作應從選材入手， 根據(jù)電路要求進行電路設計。只要認真扎實的進行制作，就能從中悟出很多有關(guān)直流穩(wěn)壓電源的制作技巧，使一些積累問題迎刃而解，推導出開關(guān)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路、輸出正負電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路等的制作，提高創(chuàng)作水平。

【參考文獻】

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[3] 金釗. 直流穩(wěn)壓電源的性能測試與優(yōu)化[D]. 威海：山東大學，2012

第2篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

提出了一種直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測量系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機為核心，采用DC-DC直流變壓電路進行電壓轉(zhuǎn)換，使用單片機及其集成的A/D轉(zhuǎn)換器完成功率測量及顯示功能，同時在功率測量中使用了專用的集成檢流放大器。通過對試驗板進行測試與分析，證明系統(tǒng)主要技術(shù)指標符合設計要求，具有一定的實用價值。

【關(guān)鍵詞】直流穩(wěn)壓電源 功率 檢流放大器 單片機

直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測量系統(tǒng)在生產(chǎn)、生活中被廣泛使用，其中5V直流穩(wěn)壓電源普遍應用于各類數(shù)碼設備充電、小型儀器儀表供電等，因此一種性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定的5V直流電源具有很高的實用價值。這里以2013年全國大學生電子設計競賽L題“直流穩(wěn)壓電源”所列基本要求為基礎，設計了一種5V直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測量系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠提供最大1A的電流，適用于各種不同的應用場合。

1 總體設計

系統(tǒng)以單片機為核心，采用DC-DC直流變壓芯片進行電壓轉(zhuǎn)換，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成5V，并使用采樣電阻與AD轉(zhuǎn)換器完成功率測量，采用液晶屏顯示系統(tǒng)相關(guān)信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。這里單片機采用的是宏晶科技生產(chǎn)的STC15F2K60S2，該單片機是一款高速、低功耗的8051改進型單片機，內(nèi)部集成高精度時鐘及復位電路，可以省去外部時鐘與復位電路，更重要的是該單片機內(nèi)部集成了一個8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)中用于功率測量。

系統(tǒng)設計主要技術(shù)指標如下：

負載電阻為5Ω時，當直流輸入電壓在7～25 V變化時，要求輸出電壓為5±0.05V，電壓調(diào)整率≤1%；

直流輸入電壓固定在7V，當直流穩(wěn)壓電源輸出電流由1A減小到0.01A時，要求負載調(diào)整率≤1%；

功率測量與顯示電路能實時顯示穩(wěn)壓電源的輸出功率。

2 直流變壓部分設計

這里直流變壓芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美國國家半導體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（150KHZ）和基準穩(wěn)壓器（1.23v），并具有完善的保護電路、電流限制、熱關(guān)斷電路等。該芯片電路簡單，只需要4個元器件就可以完成基本電路的搭建，直流變壓部分原理圖如圖2所示。

根據(jù)芯片手冊與系統(tǒng)所要求的技術(shù)指標，硬件各部分元器件參數(shù)取值如下：C1為680?F電解電容，C2為470?F電解電容，D1為肖特基二極管SK54，L1為33mH電感。

該部分電路結(jié)構(gòu)雖然簡單，但由于模擬電路受電路板步線及元器件特性影響較大，故在設計時應注意以下一些問題：由于開關(guān)電流與環(huán)線電感密切相關(guān)，這種環(huán)線電感所產(chǎn)生的暫態(tài)電壓往往會引起許多問題，要使這種感應最小、地線形成回路，這里D1與LM2596引腳2，C2與L1，C1與LM2596之間的連線在PCB 板上要印制得寬一點，且要盡可能地短，并且C1、C2、D1、L1 這4個元器件要盡可能地靠近LM2596。

3 功率測量電路設計

這里采用MAX4070完成系統(tǒng)對輸出功率的測試，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低價的雙向、高側(cè)、電流檢測放大器，性能優(yōu)良，適用范圍廣，該芯片共模輸入電壓可高達24V，且與電源電壓無關(guān)，供電電流低于100?A （關(guān)斷狀態(tài)電流降至10?A），總的輸出誤差小于1.5%。為了增加設計的靈活性，芯片需要外接一個確定阻值的檢流電阻，并且還可通過一個引腳選擇芯片的增益為50V/V或100V/V。芯片通過單一輸出引腳輸出與電流成正比關(guān)系的電壓信號，便可連續(xù)監(jiān)視電流變化。這里由于輸出電壓是確定的，只要對輸出電流進行測量便能實現(xiàn)功率測量。功率測量部分的原理圖如圖3所示。

4 性能測試與分析

5 結(jié)論

這里提出了一種直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測量系統(tǒng)，并給出了具體的設計，按照設計制作了實物并進行了性能測試，通過測試與分析，證明系統(tǒng)主要技術(shù)指標符合設計要求，具有一定的實用價值。

參考文獻

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[3]焦保國.一種高可靠性礦用穩(wěn)壓電源的設計[J].電工技術(shù)，2008，10（29）：67-98.

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第3篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

【關(guān)鍵詞】開關(guān)型；直流穩(wěn)壓電源；探究；電路設計

【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2016）04-0163-02

在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與技術(shù)革新下，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源以其自身的工作表現(xiàn)與其可靠性成為我國電力系統(tǒng)中廣泛使用的一種設備。在實際應用中，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源自重輕，工作內(nèi)故障低，工作效率高，且其性價比占優(yōu)勢，并具有功耗曉得良好表現(xiàn)。相比于其他開關(guān)型電源，開關(guān)型穩(wěn)壓電源應用范圍廣，競爭力強，特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說，開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有著良好的專業(yè)性與穩(wěn)定性。通過對于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的技術(shù)標準研讀與相關(guān)的影響因素分析，目前此類技術(shù)研究區(qū)域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計。

1.對于動態(tài)小信號模型的相關(guān)闡述

對于動態(tài)小信號模型來說，不同的模型選取進而得到的設計結(jié)果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應根據(jù)其實際情況進行分析與配置。對于開關(guān)電源來說，其本質(zhì)是作為一個非線性的控制對象在進行工作，如果要對其進行成功的設計與分析，那么在進行指導建模時，應以近似建立在其穩(wěn)態(tài)時的小信號擾動模型為依據(jù)。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩(wěn)態(tài)時具有與設計目標相近的工作表現(xiàn)；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態(tài)不夠精準，會造成相應結(jié)論的誤差或偏差。基于此，以小信號擾動模型來進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計是保證其最終設計結(jié)果滿足設計要求的必要條件。

2.開關(guān)型穩(wěn)壓電源的相關(guān)性能指標

2.1性能指標之穩(wěn)定性

通過相關(guān)數(shù)據(jù)與實踐結(jié)果研究表明，在不同的開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設計下，會產(chǎn)生不同程度的魯棒性。而在暫態(tài)特性方面，其表現(xiàn)也會相應提高。但對于直流新穩(wěn)壓電源來說，其系統(tǒng)下對于增益余量的要求是大于或等于40dB，對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。

2.2性能指標之瞬間響應指標

當開關(guān)電源處于非穩(wěn)定狀態(tài)下，由于其所受的干擾，輸出量會出現(xiàn)相應的抖動現(xiàn)象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當干擾停止時，則其最終也會回到穩(wěn)定值，基于此，在對開關(guān)型穩(wěn)壓電源進行這方面的性能指標確定時，是以過沖幅度與動態(tài)恢復時間的長短來衡量其系統(tǒng)的動態(tài)特性的。在此定義下，瞬態(tài)響應指標內(nèi)容主要是表現(xiàn)為，如果穿越頻率越高，則其系統(tǒng)恢復到動態(tài)平衡點的時間就越短，另一方面，系統(tǒng)在干擾情況下所表現(xiàn)的過沖幅度與其相位余量呈相關(guān)性。

2.3性能指標之電源精度

在電源精度方面，其控制要求嚴格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上?？紤]到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現(xiàn)的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網(wǎng)波動的影響，必須通過系統(tǒng)的負反饋來進行控制。

3.關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計

3.1關(guān)于系統(tǒng)下的補償網(wǎng)絡與相關(guān)相關(guān)設計應用

目前來說，對于開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)來說，其補償網(wǎng)絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說，PI調(diào)節(jié)器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統(tǒng)對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調(diào)節(jié)器來說，動態(tài)性差的缺點是無法忽視的。目前來說，實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統(tǒng)的響應速度。但其缺點也顯而易見：一方面是由于零點的大量引入直接造成系統(tǒng)對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；另一方面則是當開關(guān)紋波的放大倍數(shù)得到增大時，放大器也會隨之進入非線性區(qū)，這結(jié)果只會造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償?shù)摹?/p>

3.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計原理

3.2.1理想性技術(shù)指標如下：（1）輸入交流：電壓220V（50—60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180—250V區(qū)間變化時，輸出電壓相對變化量應小于2%；（4）輸出電阻R0<0.1歐；（5）輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本工作原理。當線性自流穩(wěn)壓電源處于低頻率工作狀態(tài)下時，那么調(diào)整管的工作由于其體積大，則其效率相應低，但當其調(diào)整管工作處于開關(guān)狀態(tài)下時，那么其的工作表現(xiàn)就為體積小，效率高。

3.3開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計探究

從以上論述可以看出，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)其低功耗的特點是由于晶體管位于開關(guān)工作狀態(tài)下時，對于功率調(diào)整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態(tài)下的晶體管來說，當其處于一種截止狀態(tài)時，晶體管所經(jīng)過的電流為0，相應的功耗也就為0；另一方面，由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穿越頻率較高，所以對于電路的動態(tài)響應速度得以提高，而且整個系統(tǒng)的響應速度不受低通濾波器的影響；另外，相對于直流470V的電壓來說，并環(huán)穿越頻率遠未達到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩(wěn)定性方式，經(jīng)過測試，其低頻紋波穩(wěn)定率都在0.996以上，完全滿足了設計要求。

4.結(jié)語

綜上所述，在進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設計時，小信號的模型選擇是關(guān)鍵點。為了進一步提高開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，超前滯后網(wǎng)絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的適用性非常強，必將為人們生活提供更好的服務。

參考文獻：

[1]湯世俊.淺談高性能開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源[J].學術(shù)探討，2011，（10）.

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第4篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

【關(guān)鍵詞】數(shù)控；直流穩(wěn)壓電源；測試

1.引言

本文所測量的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源有一定輸出電壓范圍和功能，可預置輸出電壓的果，并在數(shù)碼管上予以同步顯示。它與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高、干擾小、容易控制、可靠性高體積小的特點，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，用到單片機、數(shù)字技術(shù)中的可逆計數(shù)器、D/A轉(zhuǎn)換器、譯碼顯示等電路?？蓪崿F(xiàn)定時開、關(guān)機，定時變壓，顯示輸出電壓、電流，預置輸出電壓值等功能。

2.數(shù)控直流穩(wěn)壓源的組成及測試

此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有六部分，輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過“+”，“-”兩鍵操作，步進電壓精確到0.1V控制可逆計數(shù)器分別作加，減計數(shù)，可逆計數(shù)器的二進制數(shù)字輸出分兩路運行：一路用于驅(qū)動數(shù)字顯示電路，精確顯示當前輸出電壓值；另一路進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路），數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過射極跟隨器控制,調(diào)整輸出級，輸出穩(wěn)定直流電壓。為了實現(xiàn)上述幾部分的正常工作，需要另制±15V，和±5V的直流穩(wěn)壓電源，及一組未經(jīng)穩(wěn)壓的12V～17V的直流電壓。本設計中數(shù)控電源主要就是對此組電壓進行控制，使輸出0～9V的穩(wěn)定的可調(diào)直流電壓。

根據(jù)組成結(jié)構(gòu)和信號電壓特點，主要測試儀器使用到：萬用表，示波器，直流穩(wěn)壓電源等。本測試以輸入220v，50Hz的市電，輸出為穩(wěn)定的5V的直流電為例進行電路參數(shù)設計和測試。

2.1 直流穩(wěn)壓電源的基本組成

直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器﹑整流器濾波器﹑穩(wěn)壓器等部分組成，其框圖如圖1所示。

（1）交流電壓變換部分

將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷?，同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。萬用表可以測量50Hz220V交流電是否可以通過電源變壓器降壓為較低電壓值的交流電。

（2）整流部分

整流電路的作用，是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈沖電壓。這部分采用示波器來觀察整流波形。

（3）濾波部分

對整流部分輸出的脈沖直流電進行平滑，使之成為含交變成分很少的直流電壓。其實際上是一個性能較好的低通濾波器，且截止頻率一定低于整流輸出電壓的輸出頻率，因此也使用示波器觀察濾波波形。

（4）穩(wěn)壓部分

盡管經(jīng)過整流濾波后電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，它受溫度，負載，電網(wǎng)電壓等因素的影響很大，因此，還必須有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。這部分可以采用萬用表和示波器兩種測試方法。

2.2 直流穩(wěn)壓電源各部分測試

（1）電源變壓器

電源變壓是將電網(wǎng)電壓變換成實際電路所需的交流電壓。

根據(jù)電路圖，我們選擇在次級線圈測量輸出電壓。通常使用萬用表的交流220V檔位進行測量。測量結(jié)果U2應當滿足N1/N2=U1/U2這樣的關(guān)系式。

（2）整流電路

整流是穩(wěn)壓電源的一個重要組成部分，主要作用是進行波形變換，即將交流信號變?yōu)橹绷餍盘?。其又可分為半波整流和全波橋式整流?/p>

整流部分的輸出可以用示波器來觀察輸出。我們采用DS1022C數(shù)字示波器來測量。數(shù)字示波器觀察波形迅速，電壓頻率測量方便迅速。全波整流的波形如圖2所示。

（3）濾波電路

本設計采用電容濾波。

電容濾波的過程主要是將全波整流波形中較高的脈動成分濾除掉。因為電容兩端的電壓不會突變，所以利用這個原理使用電容將高脈動波形轉(zhuǎn)變成低脈動波形。

測量方法同全波整流一樣，使用DS10

22C數(shù)字示波器可以觀察到濾波之后的波形，形狀已經(jīng)接滑，但是仍然有待改進。電容的本質(zhì)是通交流，隔直流，理論上說電源濾波用電容越大越好。在測量過程中，我們分別測試了47μF，100μF和1000μF的濾波效果，結(jié)論是1000μF的濾波效果最好。

（4）穩(wěn)壓電路

濾波后的輸出電壓即使紋波很小，也仍然存在穩(wěn)定性問題，因此需采用穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓。最基本的穩(wěn)壓方法就是二極管穩(wěn)壓。除此以外，我們采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805和LM7905。

測量時，可以選擇DS1022C示波器，使用雙蹤功能。CH1觀察集成穩(wěn)壓器的1管腳，也就是濾波的波形，CH2觀察3管腳即穩(wěn)壓后的波形，同時顯示在屏幕上，可以觀察到穩(wěn)壓之后波形比較平穩(wěn)。

另外，可以用萬用表來測量輸入輸出的直流電電壓值。使用萬用表直流電壓20V檔位來進行測量。但是無法直觀的與濾波波形進行比較。以LM7805為例：

輸入電壓（VO=5～18V）：35V

輸出電壓：5V

2.3 數(shù)字顯示電路的測試

2.3.1 工作原理

數(shù)字顯示驅(qū)動采用兩塊74LS248芯片，74LS248為四線七段譯碼驅(qū)動器，內(nèi)部輸出帶上拉電阻它把從計數(shù)器傳送來的二～十進制碼，驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)碼。

74LS248，七段譯碼器，輸出高電平有效，適合于共陰極接法的七段數(shù)碼管使用A3，A2，A1，A0，為8421BCD碼輸入，a,b,c,d,e,f,g為七段數(shù)碼輸出，LT為試燈輸入信號，用來檢查，數(shù)碼管的好壞，IBR為滅零輸出信號，用來動態(tài)滅零，IB/QBR為滅燈輸出信號，該端既可以作輸入也可以作輸出，具體工作如上真值表所示。

測量集成電路我們主要選用萬用表直流電壓檔，通過管腳高低電平，判斷工作狀態(tài)和信號的輸出情況。當集成電路工作電壓為5V時，高電平電壓在5V左右，低電平電壓一般在1V左右。

2.3.2 原件選擇

與74LS248功能相同的還有，74LS247，7CD4511，74LS245等。

2.4 D/A轉(zhuǎn)換電路（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的測試

（1）DAC0832工作原理介紹

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，采用DAC0832集成塊，它是一個8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，這里只使用高4位數(shù)字量輸入端。由于DAC0832不包含運算放大器，所以需要外接一個運算放大器相配，才構(gòu)成完整的D/A轉(zhuǎn)換器，低位DAC輸出模擬量經(jīng)9:1分流器分流后與高位DAC輸出模擬量相加后送入運放，具體實現(xiàn)，由900Ω和100Ω的電阻相并聯(lián)分流實現(xiàn)，運放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模擬輸出電壓，運放采用具有調(diào)零的低噪聲高速優(yōu)質(zhì)運放NE5534。

d7～d0：8位二進制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效；CS：片選信號，低電平有效；WR1，WR2：寫選通信號，低電平有效；XFER：轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效；Rf：內(nèi)接反饋電阻，Rf=15KΩ；IOUT1，IOUT2：輸出端，其中IOUT1和運放反相輸入相連，IOUT2和運放同相輸入端相連并接地端；Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V～+15V；Vref：參考電壓，范圍在-10V～+10V；GND：接地端。

當ILE=1,CS=0,WR=0，輸入數(shù)據(jù)d7～d0存入8位輸入寄存器中，當WR2=0，XFER=0時，輸入寄存器中所存內(nèi)容進入8位DAC寄存器并進行D/A轉(zhuǎn)換。當DAC0832外接運放A構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路時，電路輸出量V0和輸入d7～d0的關(guān)系式為：

（2）DAC0832芯片的特點

DAC0832最具特色是輸入為雙緩沖結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號在進入D/A轉(zhuǎn)換前，需經(jīng)過兩個獨立控制的8位鎖存器傳送。其優(yōu)點是D/A轉(zhuǎn)換的同時，DAC寄存器中保留現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，而在輸入寄存器中可送入新的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中多個D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)容可用一公共的選通信號選通輸出。由于DAC0832輸出級沒有加集成運放，所以需外加NE5534相配適用。

IN-為反相輸入端,IN+為同相輸入端；OUT為輸出端；Balance為平衡輸入端,主要作用是,使內(nèi)部電路的差動放大電路處于平衡狀態(tài)；COMp/Bal的作用為,通過調(diào)節(jié)外接電阻,以達到改善放大器的性能和輸出電壓；VCC-和Vcc+為正負電源供電。

對于數(shù)字控制電路來說，測量的方法均相同，同上一個數(shù)顯譯碼器一樣，按照真值表的高低電平對應關(guān)系，使用萬用表測量管腳輸出電壓值，與真值表一一對應檢查。

3.問題和改進措施

本電源輸出電壓大小尚受限制，在需要較高輸出電壓時，在不改變調(diào)節(jié)精度（即步進電壓值）前提下，只要增加計數(shù)器的級聯(lián)數(shù)和相應D/A轉(zhuǎn)換器的個數(shù)，擴大數(shù)顯指示范圍，配合選用高電壓輸出運放，就能輕易地滿足要求。當需要正負對稱輸出電壓時，只要另增一組電源，對D/A轉(zhuǎn)換器及調(diào)整輸出電路稍作改動即可達到目的。

數(shù)字示波器精度高，速度快，讀數(shù)誤差小，在觀察測量電壓頻率上有很大優(yōu)勢，但是由于精度過高，在觀察波形上容易受到諧波的干擾，導致自動選取XY坐標單位有誤，過分放大諧波，導致誤判失真波形。這方面對測試人員的測試經(jīng)驗要求較高，需要能在數(shù)字示波器自動測量的基礎上配合手動測量調(diào)節(jié)，選取合適的XY坐標和單位進行測量，并且能較準確的判斷波形的情況。

4.結(jié)束語

通過此次對數(shù)控直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)品的測試，加強了對儀器儀表的使用熟練程度，在測試過程中對各種元器件的特性有了更深刻的把握，為今后測量其他更加復雜電路打下良好基礎。

數(shù)控電源設備用以實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和功率傳遞，對模擬器件和數(shù)字器件的測試要求和設備要求都有很大不同。本設計在各個行業(yè)中都有廣大應用，在發(fā)展的同時對數(shù)控電源的也提出了更高要求。例如增設過流保護、聲光報警等，這些新技術(shù)同樣可以通過測試來進行調(diào)校，對測試的精度和準確性、可靠性的要求也進一步提高。

參考文獻

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[4]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2005:66(第2版).

第5篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

電源是一切電子設備的基礎，沒有電源就不會有如此種類繁多的電子設備。中職學校電工電子專業(yè)的同學作為初學者首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。

【關(guān)鍵詞】

直流穩(wěn)壓電源 設計 優(yōu)化 測評

【正文】

電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。另外，很多中職學校的電工電子專業(yè)初學階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。下面我們就直流電源的基本設計問題進行探索。根據(jù)中職學生在校學習階段的實際需要，提出以下的設計任務和要求：

一、設計要求

1．輸出電壓可調(diào)：Uo= +3V ～ +9V

2．最大輸出電流：Io max= 800mA

3．輸出電壓變化量：ΔVop_p≤5mV

4. 穩(wěn)壓系數(shù)：SV≤3×10-3

二、設計方案和論證

穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，基本設計：

方案一：單相半波整流電路

傳統(tǒng)單相半波整流簡單，使用元件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。

方案二：單相橋式整流電路

使用的整流元件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個元件所承受的反向電壓為電源電壓峰值。根據(jù)實際情況，綜合3種方案的優(yōu)缺點:決定選用方案二。

三、各電路設計和參數(shù)估算

整流電路采用橋式整流電路，電路所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導通，D1、D2截止。

在設計時，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：

（I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。

3．1集成三端穩(wěn)壓器的選擇

三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。

輸出電壓表達式為:

在式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻 兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ，電阻 常取值 。電路加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。

LM317其特性參數(shù)：

輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V

輸出負載電流：1.5A

輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V

能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。

3．2電源變壓器的選擇

電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：

由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值 ，輸入電壓與輸出電壓差的最大值 ，故LM317的輸入電壓范圍為：

即

，取

變壓器副邊電流： ，取 ，

因此，變壓器副邊輸出功率：

由于變壓器的效率 ，所以變壓器原邊輸入功率 ，為留有余地，選用功率為 的變壓器。

3．3整流二極管和濾波電容的選用

由于： ， 。

IN4001的反向擊穿電壓 ，額定工作電流 ，故整流二極管

選用IN4001。

3．4濾波電容

根據(jù)，

和公式

可求得：

所以，濾波電容：

電容的耐壓要大于 ，故濾波電容C取容量為 ，耐壓為 的電解電容。

四、 原理圖和元件清單

1． 使用DXP2004設計總原理圖，然后由軟件自動生成的元件清單。

2． 元件需要三極管、二極管、電解電容、電阻、穩(wěn)壓管、電位器若干。

五、安裝與調(diào)試(使用Multisim10調(diào)試)

按PCB圖，制作好電路板。安裝時，先安裝小元件，這樣方便元件的擺放，因此先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電路。軟件如果沒有LM317元件，用LM117代替。模擬實驗中：

1. 電位器R2取最大值時，Uo=9.088V

2. 同理電位器R2取最小值時,Uo=2.983V

3. 電位器在0到10K之間，輸出電壓連續(xù)可調(diào)：約為3V~9V。

六、測試性能與分析

1．輸出電壓與最大輸出電流的測試

一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時，其輸出電流I0要小于最大輸出電流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作時 上消耗的功率為：

故 取額定功率為10W，阻值為20 Ω的電位器。

測試時，先使 ，交流輸入電壓為220V，用數(shù)字電壓表測量的電壓值就是Uo。然后慢慢調(diào)小 ，直到Uo的值下降5%，此時流經(jīng) 的電流就是 ，記下 后，要馬上調(diào)大 的值，以減小穩(wěn)壓器的功耗。當R5（RL）=20歐姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）時，Io=846.644mA,即Iomax=Io.

2．紋波電壓的測試

用示波器觀察Uo的峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量ΔUop-p

的值（約幾mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV

3．穩(wěn)壓系數(shù)的測量

按實際連接電路， 在 時，測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo。然后調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩(wěn)壓電源對應的輸出電壓Uo1 ；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：

因為，在調(diào)試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):

U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V

Ui=10.8V時，Uo=8.72V Ui=13.2V時，Uo=8.740V

所以，穩(wěn)壓系數(shù)： =0.0022

結(jié)論：誤差在允許的范圍內(nèi)，本設計已達到要求。

第6篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

【關(guān)鍵詞】單片機；穩(wěn)壓；開關(guān)電源；溫度傳感器

1 引言

直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛地應用于電子電路、教學實驗和科學研究等領域。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源，利用分立器件組成，其體積大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保護功能不夠，因而故障率高。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化方向發(fā)展。以單片機系統(tǒng)為核心而設計制造出來的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機具有計算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進行各種計算，從而可排除和減少由于騷擾信號和模擬電路引起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了對模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機設置周密的保護監(jiān)測系統(tǒng)，確保電源運行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價值。

2 工作原理

本智能穩(wěn)壓電源以開關(guān)電源為基礎電路，以高性能單片機為控制核心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測與控制軟件支持下，通過對開關(guān)電源輸出電流、電壓進行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)，同時監(jiān)測開關(guān)電路的工作溫度和輸出電流大小，其工作原理框圖如圖1所示。是電經(jīng)整流、濾波變成直流電送入開關(guān)調(diào)整電路，開關(guān)調(diào)整電路在單片機的控制下輸出穩(wěn)定的直流電。用戶可根據(jù)需要通過鍵盤給定穩(wěn)壓電源輸出的電壓值及最大輸出電流值，單片機系統(tǒng)自動對電源輸出電壓和電流進行數(shù)據(jù)采樣，并與用戶給定數(shù)據(jù)進行比較，然后根據(jù)設置的調(diào)整算法控制開關(guān)調(diào)整電路，使電源輸出電壓符合給定值，單片機在調(diào)整電源輸出電壓的同時還要檢測電路的工作溫度和輸出電流，倘若超過給定值，就啟動保護電路。

圖1 智能穩(wěn)壓電源框圖

3 硬件設計

3.1 單片機組成系統(tǒng)

智能穩(wěn)壓電源的單片機系統(tǒng)是以8031為CPU，包括8kRAM(芯片6264數(shù)據(jù)存儲器)和16kROM(芯片27128程序存儲器)，以及1kEEROM。EEROM是用來保存最后一次從鍵盤輸入的電壓、電流數(shù)據(jù)以及溫度、脈寬調(diào)整數(shù)據(jù)等，每次開機時單片機從EEROM中讀出數(shù)據(jù)控制電源輸出。另外還擴充一片集成電路8155來補充8031的I/O口，其中8155的A口作輸出，提供LED顯示數(shù)據(jù)口，B口作鍵盤輸入口，C口作為輸出，提供開關(guān)調(diào)整電路激勵脈沖信號。具體框圖見圖2。

3.2傳感器輸入通道及A/D轉(zhuǎn)換

電流傳感器是由一段康銅片串接在電源輸出電路中制成，電壓傳感器使用電阻分壓方式，單片機系統(tǒng)通過電流、電壓傳感器檢測電流和電壓，測得兩路模擬信號，先通過各自放大器放大成與A/D轉(zhuǎn)換器相匹配的信號，經(jīng)多路選擇開關(guān)CD4051送給A/D轉(zhuǎn)換器。由單片機CPU控制選擇有關(guān)通道進行分時切換，實現(xiàn)二選一，依次將兩路模擬信號送至AD1674轉(zhuǎn)換器，進行A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再經(jīng)光電耦合器送入8031單片機。

3.3 開關(guān)管控制信號發(fā)生電路

為了精確控制開關(guān)電路的電壓輸出，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開關(guān)管的工作狀態(tài)。8155把單片機的高頻脈沖信號分頻后變成適宜的開關(guān)脈沖信號，作為8155的計數(shù)脈沖和門控信號，單片機把給定值與傳感器采集的信號進行比較，產(chǎn)生誤差信號，根據(jù)電壓控制算法設置8155產(chǎn)生不同占空比(0～90％)的方波信號，經(jīng)過光電耦合器控制開關(guān)調(diào)整電路輸出設定的電壓。

3.4 監(jiān)測和保護系統(tǒng)

為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設置了多重監(jiān)測和保護系統(tǒng)，主要包括過熱保護、過流保護和短路保護，其中過熱保護采用中斷方式控制。單片機系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵信號并啟動聲光報警。單片機對短路保護采用電壓和電流雙重檢測，只有當電壓很低，電流很大時才啟動短路保護。

3.5 鍵盤及顯示電路

智能穩(wěn)壓電源的鍵盤與顯示部分裝在儀器操作面板上，由8位LED數(shù)碼管，3個LED指示燈以及16只鍵構(gòu)成，其

中4位數(shù)碼管顯示電源電壓，4位數(shù)碼管顯示電流，3個燈作為報警顯示。鍵盤與顯示電路通過8155接口電路與8031相接。

4 軟件設計

本系統(tǒng)軟件是由一個主程序，兩個中斷服務程序和一個子程序組成，它控制著智能穩(wěn)壓電源有條不紊地工作。

在初始化過程中，先是將8031各個口復位，然后從EEROM中讀出上次關(guān)機前存入的數(shù)據(jù)，控制開關(guān)電路，并進行顯示。初始化完成后，開中斷。若有中斷請求則響應，否則進行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值，然后進行數(shù)據(jù)處理，若有短路或過流情況發(fā)生，則調(diào)用報警保護子程序，若沒有短路或過流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設置脈寬，激勵開關(guān)電路。兩個中斷服務程序分別是過熱檢測保護報警程序和鍵盤設定程序，子程序是保護報警程序。

第7篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡圖論；節(jié)點導納矩陣；穩(wěn)壓電路；串聯(lián)反饋

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A

文章編號：1004373X(2008)0516504

Research on Analysis of Transistor Constant-voltage Circuit Based on Feedback in Series

LI Rong,WANG Xiaohong

(Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang,712000,China)

Abstract：In this paper,based on the view point of network graph theory,we build the mathematics model of linear network which contains controlled devices.Then,the explicit function descriptive relationships of the electric parameter which belong to the whole network are given out.Using the parameter separating out method,we resolve the problems of the electronic circuit model.As a result,we make the network analysis systematically and build the foundation for the computer analyzing and designing.According to the characteristics of electronic circuits,a node-matrix analytical method is used to deduce the analytic equations.These equations are used to computing the constant-voltage coefficient,the output resistance of the constant-voltage source.Furthermore,we analyze the performance alternation of the constant-voltage source caused by the changes of circuits′ parameters and structure qualitatively and quantitatively.

Keywords：network graph theory;node matrix;constant-voltage circuit;feedback in series

1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的計算模型

串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中含有的元器件種類繁多，把他作為我們研究問題的對象， 使得研究結(jié)果具有普遍性。串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路如圖1所示。圖中，[AKU?]i為電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后的輸出電壓值；VT1為調(diào)整管，VT2為放大管，VD為穩(wěn)壓管， 內(nèi)阻為r。假設，VT1的參數(shù)為rbe1,β1；VT2的參數(shù)為rbe2,β2。

根據(jù)電路圖可知電路有5個獨立節(jié)點，輸入為節(jié)點1，輸出為節(jié)點5，其余節(jié)點按順序標于圖中。

根據(jù)放大電路導納矩陣的建立方法，可以對此電路建立計算模型。

(1) 首先去掉晶體管VT1和VT2，寫出剩余部分電路的導納矩陣。

此導納矩陣即是用來描述串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的數(shù)學模型。對于穩(wěn)壓電源而言，我們所關(guān)心的是穩(wěn)壓電源的輸出電壓是否恒定、輸出電阻是否很小、穩(wěn)壓系數(shù)是否很小。有了穩(wěn)壓電源的數(shù)學模型，下一步的問題就是如何對數(shù)學模型進行求解。

2 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標的求解

2.1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標的求解

對于直流穩(wěn)壓電路來說，可以假設有兩個外加恒流源電流，分別記為[AKI?]│1和[AKI?]│n，方向以從外節(jié)點流入為正。這樣整個電路的方程組包括反映信號源和負載的方程各一個。由于對外只有兩個節(jié)點，可以用兩個方程來描述，再考慮外加恒流源和支路電流關(guān)系的兩個方程，總共6個方程來描述。利用直流穩(wěn)壓電源的節(jié)點導納矩陣，可以得到端口方程：

式中，Δ為穩(wěn)壓電路節(jié)點導納矩陣的行列式；Δ11為此導納矩陣中位于第1行第1列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δn1為此導納矩陣中位于第n行第1列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δ1n為此導納矩陣中位于第1行第n列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δnn為此導納矩陣中位于第n行第n列的元素所對應的代數(shù)余子式。

由圖1可知[AKI?]│1=[AKI?]1,[AKI?]│5=[AKI?]5，并代入式(6)，得:

式(11)和式(13)就是描述穩(wěn)壓電路質(zhì)量指標的解析式，從而作為求解穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標的依據(jù)。對于直流穩(wěn)壓電源來說，只要建立形如式(3)的節(jié)點導納矩陣，并計算出他的行列式以及相應的代數(shù)余子式Δ,Δ11,Δ15,Δ55,Δ11,55，代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14)，就可以求出穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)及輸出電阻。

3 參數(shù)變化和電路結(jié)構(gòu)的改變對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

用以衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓特性的指標是質(zhì)量指標。在電子線路中常用的質(zhì)量指標有穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻和紋波電壓等。對于穩(wěn)壓電源來說，穩(wěn)壓電源的輸出電壓越穩(wěn)定、輸出電阻越小、穩(wěn)壓系數(shù)越低，穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓效果就越好。通過對穩(wěn)壓電源的分析，根據(jù)不同的需要可以采用不同的方法來改變相應的質(zhì)量指標。下面針對幾種不同的方法給出相應性能指標的解析式。

3.1 參數(shù)變化對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

造成電路參數(shù)變化的原因大致有兩種:第一種是自然條件發(fā)生變化引起的。常見的有環(huán)境溫度的變化，會造成晶體管輸入電阻rbe、電流放大系數(shù)β等發(fā)生變化，勢必會造成晶體管節(jié)點導納矩陣中的元素值發(fā)生變化；第二種是人為因素造成的，比如改變電阻值，更換晶體管等，也會改變晶體管節(jié)點導納矩陣中相應的元素值。這兩種情況，僅僅是改變了放大電路導納矩陣中的某些元素的值，并不會改變放大電路的節(jié)點數(shù)。在分析參數(shù)變化對穩(wěn)壓電源性能指標的影響時，可以采用相關(guān)的解析式求得相應的數(shù)值和參量變化后性能指標的相對變化率。

在此以更換調(diào)整管為例，說明其對穩(wěn)壓電源的性能的影響。為了提高穩(wěn)壓電源的輸出電流，我們可以采用大功率的晶體管作為穩(wěn)壓電源的調(diào)整管。此時電路的節(jié)點數(shù)不發(fā)生變化，放大電路的附加矩陣[WTHX]Y[WTBX]δ就是調(diào)整管的節(jié)點導納矩陣[WTHX]Y[WTBX]VT1，既有:

式(15)中的行號、列號b,c,e應分別與晶體管的基極、集電極和發(fā)射極在穩(wěn)壓電源中的實際編號相對應。對于┩1所示的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源來說，b,c,e分別對應于節(jié)點2、節(jié)點1和節(jié)點50,在式(15)中，他的二階及二階以上的高階子式的行列式都為零，只有6個一階子式為非零值，可以找到由[WTHX]Y[WTBX]δ造成的相應代數(shù)余子式的增量值：

到第e行上，然后去掉第b行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式；Δij,(c+e)(b+e)為在[WTHX]Y[WTBX]矩陣中去掉第i行第j列，把第c行加到第e行上，把第b列加到第e列上，然后去掉第c行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式。

有了式(16)，可以得到更換晶體管之后對穩(wěn)壓電源性能指標造成的影響：

(1) 穩(wěn)壓系數(shù)

3.2 電路結(jié)構(gòu)的改變對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

為了改善電子電路的性能，可能需要添加一條支路，或者把原有的某條支路改變接點的位置，或者插入某個環(huán)節(jié)，或者將兩個節(jié)點短路等，這都使得電路結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化。這種變化不僅改變了導納矩陣中元素的位置，甚至會擴大或縮小導納矩陣的階數(shù)。為了方便分析問題，假設放大電路的節(jié)點數(shù)不變，從而研究電路結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化對穩(wěn)壓電源性能指標產(chǎn)生的影響。

3.2.1 在不同節(jié)點處加接電容對紋波系數(shù)的影響

對于圖1所示的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，為了減小紋波系數(shù)，常采用對地跨接一個大電容的方法來實現(xiàn)。至于這個電容的容值有多大，接在哪個節(jié)點上，我們要經(jīng)過理論計算和實際物理實驗加以驗證并得到確定。下面針對此電路，求解在不同的節(jié)點處跨接相同電容的情況下的紋波系數(shù)的解析式。

(1) 在i=2,k=0處跨接電容C1，此時附加矩陣為：

參考文獻

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［4］童詩白.模擬電子技術(shù)基礎[M].2版.北京:高等教育出版社,1988.

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［6］鄧漢馨,鄭家龍.模擬電子技術(shù)基本教程[M].北京:高等教育出版社,1988.

作者簡介

李 戎 女，1960年出生，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院副教授，碩士。

第8篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

由于振動能量收集器輸出的是交流電壓（電流）信號，所以首先要使用整流電路將其轉(zhuǎn)換為直流電壓，如圖2所示。其中，Cs是存儲電容，用于累積收集的電量，i0（t）表示整流電路輸出電流值，Vs表示整流電路輸出電壓值。此時，Vs稱之為振動能量收集器整流輸出電壓的最優(yōu)值，影響因素包括Ip、f和Cp。而Ip又取決于振動幅度，f代表振動頻率，Cp由壓電材料特性決定，可以認為是一個常量。由此可以推出，振動能量收集器輸出的交流電壓（電流）信號存在一個最優(yōu)值，且由振動幅度、頻率和壓電材料特性決定。所以，振動能量收集器的生產(chǎn)廠商一般會給出特定振動頻率下，收集器輸出功率與工作電壓和振動幅度的關(guān)系曲線。以測試采用的MIDE公司生產(chǎn)的VOLTURE系列振動能量收集器V25W為例，振動頻率為40Hz時，振動幅度分別為0.25g、0.375g、0.5g和1.0g的情況下，使輸出功率最大化的等效開路電壓分別為4V、7V、8V和15V。

2振動能量收集電源設計

收集到的電能轉(zhuǎn)換為直流后，還需要經(jīng)過穩(wěn)壓電路才能供負載使用。傳統(tǒng)的方法中，整流電路和穩(wěn)壓電路采用整流二極管、存儲電容、保護二極管和三端穩(wěn)壓器等分立器件組合而成，電路調(diào)試難度大，轉(zhuǎn)換效率低下。凌力爾特公司最近生產(chǎn)出一款專用于振動能量收集的電源芯片LTC3588-2，內(nèi)部集成了整流橋、穩(wěn)壓及控制電路，由它構(gòu)成的電源電路非常簡單，如圖3所示。其中，PZ1和PZ2引腳連接振動能量收集器，D0和D1引腳用于選擇輸出電壓值（3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可選），此電路選擇為5.0V輸出，Pgood引腳作為穩(wěn)壓電源“準備好”的提示信號。

電路使用的元器件中，比較關(guān)鍵的是輸入端存儲電容Cs的選擇。在振動能量收集電路中，存儲電容最重要的特點是低泄漏電流，而等效串聯(lián)電阻值并不重要，考慮泄漏電流、充電能力和電氣參數(shù)穩(wěn)定性等指標對電路的影響，TRJ系列鉭電容是振動能量收集的最佳選擇，所以Cs選擇容量為22μF、耐壓25V的TRJ鉭電容。

3測試與結(jié)論

使用振動臺作為振動源模擬環(huán)境振動，選用振動頻率40Hz、振動幅度1.0g的MIDE公司的V25W振動能量收集器以懸梁臂的結(jié)構(gòu)固定在振動臺上，并在其末端粘貼約16g的重物，用于將收集器自身頻率調(diào)節(jié)到40Hz，以匹配振動源頻率。

振動臺起振后，振動能量收集器輸出的交流電壓非常平滑，符合正弦信號的特征，其峰峰值大約13V，非常接近輸出功率最大時的開路電壓，信號周期25ms，頻率與振動源頻率一致。LTC3588-2將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓后給輸入端存儲電容Cs充電，Cs兩端電壓Vs慢慢爬升，一旦越過上升沿門限電壓（16V），芯片打開其內(nèi)部穩(wěn)壓電路，將Cs上的電荷搬移到輸出端存儲電容C2上，輸出電壓VO瞬間爬升到5V，給負載供電。與此同時，“準備好”信號Pgood置為高電平，提示穩(wěn)壓電源可以使用。當Vs由于電荷的搬移下降到下降沿門限電壓后，芯片關(guān)閉其內(nèi)部穩(wěn)壓電路，停止搬運Cs上的電荷，使Cs兩端的電壓再次慢慢爬升。

第9篇：直流穩(wěn)壓電路的設計范文

【關(guān)鍵詞】電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝 學做一體 設計 制作

《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝》是一門綜合性的應用型邊緣學科，專業(yè)理論和實踐性都很強。職高生學習有困難。在多年教學中，筆者嘗試實行“學做一體”的教學模式，借助項目式教學，通過一套行之有效的教學方案，把課程各章節(jié)抽象的理論知識融合進實踐項目的各個實施階段。這樣的優(yōu)化設計降低了學習難度，提升了教學效果。

為了更好地從學生出發(fā)，優(yōu)化教學過程和內(nèi)容，由實踐到理論，提高課堂教學有效性，本人設計了《電子產(chǎn)品設計與制作任務書》，以指導教學實踐。

1.目的與要求

通過一個簡單的電子產(chǎn)品的整機設計與制作，全面了解電子產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)過程，鞏固和提高學生的電路設計能力、PCB板設計和PCB板的制作能力，電子元器件的選擇與檢測能力，電路安裝能力與電路的調(diào)試及檢修能力等等，以檢測學生知識的掌握程度和綜合能力，同時也了培養(yǎng)適應電子企業(yè)相應崗位的能力。

2.任務：完成一個實用電子產(chǎn)品的PCB板設計與整機制作。

3.具體任務操作

（1）選定一個簡單的電子線路。寫出其性能指標及電路功能。

（2）按照元件清單，選擇電子產(chǎn)品材料。

（3）設計PCB板。PCB板大小根據(jù)選定電路具體情況而定。要求打印出電子產(chǎn)品原理圖、印制電路板圖、元件清單，并有布局和布線說明、基本電氣檢測（ERC）及設計規(guī)則檢測（DRC）結(jié)果說明。注意元件封裝必須與實際元器件相符。

（4）PCB制作。要有制作過程說明。

（5）電路組裝應符合工藝要求，既考慮電氣性能要求又考慮美觀要求。

（6）電路調(diào)試并寫出調(diào)試報告。檢測、調(diào)試的過程，方法及調(diào)試的結(jié)果。

4.組織方法

分組教學，3人一組，選定一個電路，每人獨立完成PCB板的設計，選出設計最好的印制電路板制作出電子產(chǎn)品。

5.具體實施時間安排

6.考核評價（每個任務評價，老師與學生評分各占50%）

7.課題舉例（學生可另選）

（1）直流穩(wěn)壓電源；

（2）閃光燈電路；

（3）晶閘管調(diào)光電路；

（4）晶體管延時電路。

8.課題報告（格式）

（1）封面。

（2）設計任務書。

（3）課題內(nèi)容（包括課題目的、課題選用器材、設計總體方案、電路原理圖、PCB設計圖、PCB制作過程說明、整機調(diào)試原理、方法及性能指標、整機維修過程說明等）。

（4）整機特點、功能和使用說明。

（5）課題總結(jié)。

下面以《直流穩(wěn)壓電源印制電路板的制作及裝配》為例，具體說明“邊做邊學、學做一體”的實施方法和過程。

1.課程設計思路

電源電路是一切電子設備的基礎。由于電子技術(shù)的特性，為電子設備提供穩(wěn)定的直流電能的直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。學生在之前的《電子線路》學習中已對直流穩(wěn)壓電源有所了解，加上直流穩(wěn)壓電路比較簡單，便于實踐操作，故將此電路作為學生學習《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝》的實例。

2.課前準備工作

穩(wěn)壓電源散件一套、覆銅板一塊、腐蝕液（三氯化鐵水溶液）、烙鐵一把、毛筆、電鉆、裝配工具等

3.預備知識：覆銅板

（1）覆銅板是制作PCB板的材料，一般選用的是1.5mm和2.0mm的覆銅板。

（2）根據(jù)覆銅面的不同又分為單面覆銅板、雙面覆銅板、多層覆銅板。本課題只需采用單面板。

4.任務一：印制電路板的設計

（1）選擇電路圖及理論知識回顧：電路原理分析，計算輸出電壓的范圍。

（2）繪制電路原理圖（PROTEL DXP2004）

電路原理圖、元件清單、ERC、DRC檢測。

（3）繪制印制電路板（PCB）圖。

①元件封裝必須與實際元器件相符。

②合理安排電路中的元器件。

③選擇合適的導線安全間距和走線寬度。

5.任務二：印制電路板的制作

（1）覆銅板的處理

根據(jù)電路選好一塊大小合適的覆銅板，去掉氧化層，將覆銅板四周打磨平整。

（2）圖形轉(zhuǎn)?。ㄓ捎趯嵙晽l件的限制，我們采用手工描繪法）

具體操作：將設計好的PCB的圖紙通過打印機按照1：1比例打印出來，然后通過復寫紙印到覆銅板上。用耐水洗、抗腐蝕的油性記號筆涂描焊盤和印制導線。本環(huán)節(jié)要求線條清晰、無斷線、無砂眼、無短接，且耐水洗、抗腐蝕。

（3）腐蝕、鉆孔

將自配的三氯化鐵水溶液（三氯化鐵和水可按1：2配制）腐蝕液放入塑料盒中，將待腐蝕的PCB板線路朝上放入盒內(nèi)，用長毛軟刷往返均勻輕刷，待不需要的銅箔完全消除后取出，清洗并擦干，再用電鉆將PCB板鉆孔和進行防表面氧化處理即可。

通過任務一和任務二的實施，學生對電子設備的防護的基本知識有了簡單直觀的認識，并且結(jié)合課程第三章內(nèi)容能對電路的元器件進行較為合理的布局，又動手DIY了一塊由自己設計的印制電路板，同時也基本掌握了簡單的印制電路板的設計及制作過程，對本課程第四章印制電路板的結(jié)構(gòu)設計及制造工藝有一定的了解。感興趣的學生在制作自己的電路板過程中也開始研究企業(yè)雙面孔金屬化印制板和常規(guī)多層板的制作工藝。

6.任務三：穩(wěn)壓電源的焊接裝配與調(diào)試

注意元器件裝配流程及元件安裝技術(shù)要求。

7.任務四：調(diào)試與檢測

（1）安裝完畢，經(jīng)檢查無誤后方可通電調(diào)試檢測。

（2）電壓測量：測量三極管各極電位并判斷其工作狀態(tài)、電路輸出電壓可調(diào)范圍。

（3）調(diào)試：本環(huán)節(jié)意在讓學生明白電路調(diào)試的內(nèi)容，能選擇正確的儀器儀表，分析調(diào)試中出現(xiàn)的問題并進行排故，對調(diào)試數(shù)據(jù)進行分析處理，作出產(chǎn)品是否合格的結(jié)論，也要提出電

路改進的意見。

實踐證明，以《電子產(chǎn)品設計與制作任務書》來實施教學，可以優(yōu)化教學內(nèi)容與教學過程，提高教學效率。在教學實踐中，教師要根據(jù)教學內(nèi)容的需要，制定切實可行的實施方案，激發(fā)學生學習動力，發(fā)揮學生主體作用，進而提高教學效率。

【參考文獻】

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