直流稳压电源电路设计范文1
【关键词】电子技术；数控直流稳压电源；设计方案
电源是保证电力电子设备持续生产提供电能的设备，电源电路中一般包含多个单元电路和系统电路，在诸多的电源中，使用的最为广泛的是直流电源。直流电源的获取方式，一般可以分为以下两种：第一是将电池作为直流电源，第二利用交流降压和滤波电流将交流电进行转换，使其成为直流电源。如今所使用的各种电源几乎都能够达到同时获取几个不同电压等级的要求，基于这种情况，数控制流稳定电源又成为了人们使用的最大需求，其能够通过电压的调节提供稳定的电压，而且能够将电压的精度保持在一个较高的水平内，这样便有效的提升了电源的使用质量，因此数控直流稳压电源的设计也受到了越来越多专家学者的重视。笔者认为，数控直流稳压电源的设计方案可以从以下几个方面考虑：
1.直流稳压电源方框图
在图1中所显示的是使用交流电压和滤波电流的方法转换而获得的直流电源，从中也可以看出，这一电源电路中包含的主要部分有减压电路、整流电路、稳压电路等，这些功能共同组成了直流稳定电流。通过上述方框图中的程序，便能同时形成多种直流电压形式，并且在不同的直流工作电中产生的抗压等级也有着一定的差异，因此，其能够同时满足多种不同电力电器设备对工作电压的需求。
1.1 降压电路
降压电路的主要功能是为了实现高压电的降压，为直流工作电压的形成奠定基础。
1.2 整流电路
整流电路是整个电源电路的核心部分，其主要的功能就是将交流电压通过整流二极管的作用，转化为单向的脉冲直流电压，该转换步骤是实现交流与直流转换的关键部分。
1.3 滤波电路
通过上述整流电路转换，输出的电压是单向脉冲星直流电压，该电压不能直接为电子电路提供直流电流的需要，因为其中含有较多的交流成分，这就需要通过滤波电路对其进行过滤，这样才能获得可以直接用于电路工作的稳定工作电压。
1.4 抗干扰电路及保护电路
在一般情况下，抗干扰电路具有多方面的功能，其中最为重要的就是具有较强的抗干扰作用，能够有效的防止交流网中的高频信号进入到整机电路中，防止其对整机电路的稳定性产生影响。同时，抗干扰电路的另一个重要作用就是对整流二极管的保护作用，能够在系统开始运行时防止大量的电流对整流二极管产生的冲击作用，有效的增强二极管工作的可靠性，这种抗干扰作用的实现需要使用小容量电器实现。
1.5 保护电路
保护电路中包含了很多种了，其中电路电源中的保护电路对于电路整体的运行都有着十分重要的影响，在大多数情况下都需要使用电路电源来实现保护动作，从而保证电路电源工作的稳定性。
1.6 稳压电路
稳压电路的功能通常需要利用基层稳压器来实现，在集成稳压器中又分为三端固定式和三端稳压电源两种方式。
2.直流稳压电源设计电路
在直流稳压电源设计中，主要是为了实现稳压电源在电路中的保护作用，并且实现对其他集成电路的持续供电，因此对于精密度的要求可以适当的降低，基于上述要求，在本次设计中使用三端固定式稳压电路便能够满足基本的设计和使用需求，同时也能够时电路的设计更加简便。
要完成D/A的转换以及有效的运算，必须要在以正负电源同时供电作为基础，因此选择15V供电电源。在数字控制电路中要求使用5V电源，可以通过7805集成三端稳压器组成的电源实现。在该电路中，变压器使用的是双抽头的18V变压器。可以输出两路的18V交流电压（变压器的选择一般的标准足：输出电压若要满足U0≥12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足Uo+2V；输出电压若要满足U0≤12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足=U0）。
3.数显电路
在该设计思路中，从计数器的输出端输出的信号通过翻译，进入到译码器的输入端，通过译码器外部的显示器便能够实现数字显示功能。本次设计中使用的是七段译码器，其能够通过信号的输入和输出来实现LED显示器实现对线路的显示和控制。从整个电路的使用需求来看，这里应当使用的输入译码器为BCD码较为科学，其在功能实现方面更加方便，也能够提高LED显示的稳定性。
4.输出电路
在系统的输出电路中，一般包括模拟加法器和电压跟随器两个主要部分。当电压通过输入端进入到模拟加法器中，一部分作为小数位的电压值，另一部分则作为十位上的电压值，不同的电压值同时存在于加法器内进行模拟计算，计算的结果以电流的方式输出，但是这时输出的电流较小，无法满足外用驱动设备的需求。因此，在加法器进行运算之后，还需要将输出的电流进行扩大，这样才能够满足电子电器设备的使用要求，对电流放大的功能可以利用模拟加法器中的集成运算放大功能来实现。
5.D/A转换电路
不同的级别输出电路有着不同的运作方式，其通过对电阻的调节来实现输出电压的控制，在每一级的DAC0832电路中都存在着多种树木模式，不同的数位连接方法也有着较大的差异，所以要通过调整端的作用来实现对启动速度和动态抗阻的有效调节，保证其稳定性，才能将该电压作为基准电压电源。
6.计数器电路及控制电路的设计
计数器电路的主要功能体现在将输入的数字值进行D/A转换之后完成整个电路的转换，这也是实现数控功能的急促航和前提。而控制电路的实现，则是通过对控制器的控制来实现的，一般利用“+”“-”键对电压的大小进行控制，同时实现不同档之间的转换。
参考文献
[1]马花萍.低成本数控直流稳压电源设计[J].科技信息,2012(19).
[2]周述良,张玉平.数控直流稳压电源设计[J].现代电子技术,2011(16).
[3]傅莉.数控直流稳压电源设计[J].电子科技,2010(11).
作者简介：
直流稳压电源电路设计范文2
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:
直流稳压电源电路设计范文3
伍水梅 广东省国防科技技师学院 广州同和 510515
【文章摘要】
电源是电路的核心，是电子电路制作过程中必不可少的设备。一个好的直流稳压电源能让电路制作事半功倍，效果显著。一般直流稳压电源由变压器、整流、滤波、稳压等几个部分组成。本文介绍了一种简单实用的直流稳压电源的制作。
【关键词】
直流稳压电源；变压器；整流；滤波； 稳压；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
科技在不断进步，人们对小型电器的需求越来越大，但不管是那种电器设备， 电源都是必不可少的，而且越是高端的电器，对电源要求越是严格。电源技术核心是电能变换与处理，广泛应用于教学、科研等领域，而直流稳压电源是电子技术中常用的仪器设备之一，几乎所有家用电器和其它各类电子设备都在使用直流稳压电源，它占着举足轻重的位置，是大部分设备与电子仪器的重要组成部分，是电子科技人员及电路开发部门进行实验操作和科学研究不可缺少的电子仪器。但实际生活中通常是由 220V 的交流电网供电， 直流电源需要通过电源系统将交流电转换成低电压直流电以供给各类电器设备使用。
直流稳压电源对电路调试、电路制作有决定性的作用，一个好的直流稳压电源，能让工作事半功倍。直流稳压电源系统主要由变压、整流、滤波和稳压四部分电路组成，其原理和制作过程比较简单， 如图1 所示。本文主要介绍一个能提供+6V、+1A 的串联型直流稳压电源的制作过程。
1 合适变压器的选择
变压器作为一个降压元件，主要是将初级电压（市电220V）转换为电路所需压降。根据电路要求提供+6V、+1A 的直流电源，所以在选择变压器的次级电压和次级电流时应适当增大，原则上次级电压应在所需电压的基础上多加3V，即次级电压应选6V+3V=9V，而次级电流应在所需电流的基础上乘以1.7 倍，即1.7A ；变压器的功率P 是初级线圈P1 和次级线圈功率P2 之和的一半，即：
P=（P1+P2）/2，
按照所选择的电压可计得：
P2=U2×I2=9×1.7=15.3W
P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W
这样可以选择变压器的参数是功率为18W，初级输入电压220V，次级输入电压9V。变压器应进行基本检测，如初级、次级线圈的分辨，最常用的方法有两个： 第一种是根据线圈电压与线圈匝数的比值V1:V2=n1:n2 可知线圈细的那边应为初级线圈（输入端）；另一种方法是用万用表的电阻档比较两线圈的电阻值，阻值较大的那一端为初级线圈（输入端）。
2 整流电路的配备
整流电路的主要作用是利用二极管的单向导通特性将变压器输出的交流电压转换为脉动直流，是直流形成的第一站，它所提供的电压比最大输出电压值
图4.2 1ms 调频周期信号频谱 要略高，所以在选用四个二极管时要注意耐压值应比变压器的次级输出电压大3 倍以上，耐流值应略大于变压器的次级电流。按照变压器所取的数据：U2=9V、I2=1.7A，所选取的二极管耐压应大于27V，耐流值最小应等于变压器的次级电流。二极管需要承受较大的反向电压，假如二极管反接，将会造成二极管损坏，电路无法工作等严重后果，因此安装前要对二极管进行检测，确保极性。二极管的检测：用万用表测量二极管的正反向电阻， 根据二极管的单向导通特性可以轻易的判断出小电阻的那次黑笔所接是正极，红笔所接是负极；对于外观完好的二极管也可以从银色圈圈在哪边从而判出负极。
3 选用不同的电容器实现滤波
滤波电路是利用电容器将整流电路所输出的脉动直流存在的交流成份滤掉， 使输出波形变得平滑。不同类型的电容器有着不同特性，在电路中能起不同作用， 因此不同的电路应该选择不同的电容器； 但不管何种电容器，在电路中承受的电压都不能超过它自身的耐压值，否则电容器将受到损坏，甚至产生“放炮”现象。根据变压器的次级电压等于9V，选择电容器的耐压值应为1.42 U2，即13V，电容器的容量应为（1500 ～ 2000）I2 （I2 为变压器次级电流），即电容器可选用3300 ～ 4700μF 的。在本文所设计的电路中，前面的滤波电容C1 可适当选大到3300μF 以上，稳压出来的滤波电容C2 就要相对减小，可选择几十微法的。利用万用表的电阻档检测电容的好坏，判断电容有无短路、断路和漏电等现象：按电容量的大小用万用表不同的电阻档，红、黑表笔分别接电容器的两引脚，在表笔接通瞬间观察表针的摆动，若表针摆动后返回到“∞”，说明电容良好，且摆幅越大容量越大；若表针在接通瞬间不摆动，则说明电容失效或断路； 若表针在接通瞬间摆幅很大且停在那里不动，说明电容已击穿（短路）或漏电严重；若表针在接通瞬间摆动正常，只是不能返回到“∞”，说明电容有漏电现象。对电解电容更要分清楚正负极，避免反接。
4 稳压电路的研制
稳压电路是当电网电压波动或负载发生变化时，能使输出电压保持稳定的电路。根据电路的连接方式可分为并联型直流稳压电源和串联型直流稳压电源。并联型直流稳压电源所用元器件少，较经济；输出短路时元器件不易损坏，但效率低，调压范围小，负载变化容易引起输出电压的变化，适用于负载电流变化不大或极易发生短路的场合。相比之下串联型直流稳压电源可用在负载变化较大，稳压性能要求较高，输出电压可调等场合，所以建议安装串联型直流稳压电源。常用的稳压元件有稳压管、LM317、CW78××× （CW79×××）。
稳压管是特殊加工而成的二极管，和普通二极管一样具有单向导通特性，主要工作于反向击穿区，起稳压作用，通常并在负载两端使用。当它两端所加的反向电压达到反向击穿电压时，管子导通，电流急剧上升，达到稳压效果。只用稳压管工作的稳压电路一般较简单，性能也较差， 适用于输出电流不大，稳压要求不高的场合。为改善稳压效果，稳压管常会和复合管一起用，但稳压效果还是不理想。
LM317、CW78×××（CW79×××） 同属三端集成稳压器，都是将稳压电路通过半导体集成技术压制在一块半导体芯片中形成集成稳压电路[9]。LM317 是一种常用的三端可调稳压集成电路，输出电流为1.5A，输出电压可在1.25 － 37V 之间连续调节，调整使用方便。CW78××× 系列为输出正电压的固定式三端稳压器， CW79××× 系列为输出负电压的固定式三端稳压器，两者都包含了输入、输出、公共接地端三个引出端，具有限流和热保护的功能，且根据后序××× 不同各有不同的的输出电压和输出电流，第一个“×” 代表额定电流--- 字母L 表示输出电流为100mA，字母S 表示输出电流为2A， 没有字母表示输出电流为1A ；后面两个×× 表示额定电压---05 表示额定电压为5V，12 表示额定电压为12V，如此类推。根据要求，本文选用7806 集成稳压器（如图5 所示），其额定电压+6V，输出电流1A ；若是79S12 则额定电压为-12V，输出电流2A。在使用所选IC 前，应注意区分7806 的三个管脚和判断其好坏。区分管脚时可将三端稳压器正面竖起来面对自己， 从左到右依次为输入端、接地端、输出端， 使用加电压法测试三端稳压器好坏，在7806 的1 脚和2 脚按极性加上直流电压（9—35V），用万用表测3 脚和2 脚的电压， 如果所测电压数值与稳压值相近（大小不超出2V），则说明稳压器性能好。
5 附加电路的选用
根据电路的要求不同，也为了让电路能更好的工作，可以在原电路的基础上增加一些冗余电路，如电源指示电路，输出电压显示电路，散热电路等。
当电路完成后应重新检查一次所有元器件，如二极管的方向、电解电容的极性、集成电路的各管脚等，在检查无误后则可以进行通电调试，接通开关后若指示灯显示正常，则+6V、1A 直流稳压电源即可正常使用，其原理图如图2 所示。
6 结束语
通过对直流稳压电源的分析制作，总结出直流稳压电源的制作应从选材入手， 根据电路要求进行电路设计。只要认真扎实的进行制作，就能从中悟出很多有关直流稳压电源的制作技巧，使一些积累问题迎刃而解，推导出开关型稳压电路、串联反馈式稳压电路、输出正负电压可调的稳压电路等的制作，提高创作水平。
【参考文献】
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[3] 金钊. 直流稳压电源的性能测试与优化[D]. 威海：山东大学，2012
直流稳压电源电路设计范文4
关键词：变频器 多功能电源开关设计
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：作为变频器的多功能电源开关，必须具有多路稳定的直流电压输出，以确保电源开关供电安全，UC3842作为变频器用多功能电源开关中应用最为广泛的芯片，其作用非常巨大，通过精确且科学的运算方法以及设计原理，使电源开关能够同时提供给主控系统、驱动系统以及通信系统多路稳定隔离直流电源，从而确保开关正常工作。
一、设计要求
多功能开关电源要求为变频器逆变器 3 个上桥臂的 IGBT 提供驱动电压, 并为其他部分提供电源,具体指标如下:输入 直流 250 V±40 %, 即 150～350 V;输出 3 路 24 V、2 A独立输出, 2 路 ±15 V、0.2 A共地输出; 1 路 5 V、1 A 输出。由于逆变器 3 个上桥臂每一时刻最多有 2 个同时导通, 所以输出总功率为 110 W。
二、芯片选择
多功能开关电源选用一种开关电源设计专用芯片 UC3842, 该芯片是美国Unitorde 公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器片,UC3842 可专门用于控制占空比适应负载变化造成的输出电压变化, 负载调整率好, 较适合该电源的应用场合。电路中开关管选择 N 沟道场效应管 K1358, 其额定参数为 900 V /9 A, 有充分的裕量保证系统的安全运行。
1、UC3842 内部结构和引脚功能
双列直插式封装, 其内部结构见图 1。
2、 UC3842 管脚功能
1 脚(COMP): 误差放大器的输出端。
2 脚(VFB): 误差放大器的反相输入端
3 脚(ISEN) : 电流检测端。流过开关管的电流被检测电阻转换为电压信号并被送
入此脚, 用来控制PWM锁存器, 调整输出电压大小。并且当该脚电
压超过 1 V 时, UC3842 即关闭输出脉冲, 从而保护开关管不致因
过流而损坏。
4 脚(RT / CT): 内接振荡电路, 外接 RC 定时元件, 定时电阻 R 接在 4 脚和
8 脚之间, 定时电容 C接在 4 脚到地, 振荡频率为 f=1.72 /
(RC) 。其振荡频率最高可达 500 kHz。
5 脚(GND): 电源电路与控制电路的接地端。
6 脚(OUT): 推挽输出放大器的输出端。为推拉式输出, 可直接驱动场效应管,
驱动电流的平均值可达 200 mA, 最大可达 1 A 峰值电流, 输出的
低电平为 1.5 V, 输出的高电平为 13.5 V。
7 脚 (Vcc): 电源输入端。外接电源电压 Vcc,UC3842 的开启电压为 16 V, 关
断电压为 10 V, 其内部有一个 34 V 的稳压管, 可以保证内部电
路工作在34 V 以下。该电源电压经内部基准电压电路的作用产生
5V 基准电压, 作为 UC3842 的内部电源使用, 并经衰减得到2.5
V 电压作为内部比较器的基准电压。
8 脚(VREF): 参考电压(+5 V) 输出端。可提供参考电压。
三、硬件电路设计
1、工作原理
根据芯片功能的介绍, 所设计的电路图如图 2 所示。当电源通电时, 输入电压通过电阻 R3对电容C4充电, 当 UC3842 的 7 脚(Vcc 端) 达到导通门槛电压(16 V) 后, UC3842 开始工作, 此后芯片由反馈线圈供电, 电压维持在 13 V 左右。
开关变压器的反馈绕组 Ns 两端电压经 VD2、R2、C3、VD3、C4整流滤波后再经过 R9、R10分压后, 从 2 脚送入 UC3842 的误差放大器反相输入端, 反馈电压与基准电压(2.5 V）经误差放大器比较放大后, 调整 PWM输出脉冲的宽度, 从而稳定输出电压。主回路电流由电阻 R5进行取样, 取样电压经 3 脚加到 UC3842 内的电流比较器的一个输入端, 与误差电压放大器的输出进行比较, 当该取样电压等于误差电压( 最大值为 1 V)时, UC3842 的输出脉冲被中断, 从而实现限流保护。
该电源用UC3842 的 PWM输出直接驱动开关管, R7的作用是限制峰值驱动电流。当直流输入电压变化时, 以变大为例, 此时反馈电压也会相应变大, 也就使得 UC3842 电压误差放大器的输出变小, 也就使得 PWM输出脉冲的占空比减小, 从而使输出电压保持稳定。
2、电路功能模块设计
a.输入滤波电容 C1: 可以滤除输入电压中的高频干扰, 得到较为稳定的输入
电压。
b. 启动电路设计: 启动电路由限流电阻 R3和电容 C4组成。在 UC3842 启
动正常工作之前, 启动电流在 1mA以内,7 端(Vcc)电压升至 16V时, 芯片
开始工作, 此时消耗电流为15 mA。所以 R3>16 V÷1 mA=16kΩ, 功率最好
在 1-2W。C4储存的能量要能满足电源开始正常工作的需要, 最好在 100 μ
F 以上。
c. 缓冲吸收电路设计: 开关管在关断的瞬间会产生很高的电压尖峰脉冲, 这不
仅很容易使开关管由于电压急剧升高而损坏, 而且使电流采样和输出电压的
波形出现很尖的脉冲, 影响系统的稳定工作。为此, VD4、R4、C5组成 RCD 缓
冲吸收电路, 同时对于反激变压器, R1、VD1、C2组成的缓冲电路, 也具有
同样的作用, 形成双重保护。
d. 反馈电路设计: 由于该电源的输出为多路, 不适合仅仅对某一路进行反馈调
节, 故采用反馈线圈Ns 来输出一个反馈电压, 对多路输出同时进行控制。
VD2、R2、C3、VD3、C4为整流滤波电路, 得到一个稳定的反馈电压, 该电压同时
也作为 UC3842 正常工作时的供电电压。
e. 电流取样和过流保护: 电流的取样由取样电阻 R5完成, 其峰值电流由误差
放大器控制, 为 Is=(Ue- 1.4) / (3Rs)( 其中 Is为主电路峰值电流, Ue
为UC3842 内部电压误差放大器输出电压, Rs为采样电阻) 。由于电流测定
比较器的反向输入端钳位电压为 1 V, 故最大电流限制在 Is=1V /Rs, 当电
流超过这个值时, UC3842 自动闭锁输出, 以保护电路。R6、C6为滤波电路,
用以滤除开关管开通电流尖峰, 防止误触发, RC 滤波器的时间常数应接近
于电流尖峰的持续时间, 通常为几百纳秒。取 R6=1 kΩ, C6=470 pF,则时间
常数τ=RC=470 (ns)。
f. 误差放大器的补偿电路: R11和 C7, 改善误差放大器闭环增益和频率特性。
g. 振荡电路: 由 R12、C9设定振荡频率, 取 R12=13 kΩ, C9=3.3 nF, 则振荡
频率为f=1.72×103/ (13×3.3) =40 (kHz)
h. 旁路瓷介电容: C8、C10, 用以滤除高频叠加信号。
i. 变压器设计: 变压器有多种工作方式, 在此采用单端反激工作方式。其基本
工作原理是当开关管受控导通时, 高频变压器将电能变为磁能储存起来;而
在开关管受控截止时, 变压器就将原先储存的磁能变为电能, 通过二极管向
输出电容充电, 再由电容向负载供电。若PWM 工作的占空比为D, n 为原副
边匝数比, 则输出电压 Uo=DUi/ [ n( 1 - D) ] 。关于变压器的设计在后面
再详细说明。
j. 输出滤波电路: 每一路电压输出都有整流二极管和电容组成的滤波电路,
如 VD5、C11组成 +5 V输出的整流滤波电路, 然后通过三端稳压器 LM7805
来滤除纹波, 得到一个较为稳定的电压, 也可以起到消除纹波的作用, 见图
2, 其他几路输出也是如此。
四、变频器开关电源的变压器设计
针对于变频器开关电源的变压器设计，要依照一定的步骤进行：
1、设计参数工作频率 fs=40 kHz, 工作周期 Ts=25 μs; 效率η=0.85; 输入直流电压 250 V±40 %, 即 150～350 V;输出功率 110 W。
2、 设计步骤
步骤 1 选择磁芯
考虑到变压器损耗和整流管损耗, 输入功率 PM=Po/ η=110 / 0.85=130(W) (Po为输出功率), 再由经验公式, 磁芯截面积为 SJ=0.15 PM=1.71 (cm2)。查表后可选择磁芯 EE42 /21 /15, 外形结构如图 3所示。
其磁芯截面积为SJ=173 mm2, a=42 mm,b =21 mm, c=15 mm, d、e、f 可查表得到。磁芯材料选择PC40 铁氧体磁芯, 其优点是电阻率高、交流涡流损耗小、价格低。
步骤 2 计算 ton和最低输入直流电压 Us,min
由于 UC3842 属于峰值电流控制芯片, 在没有斜坡补偿的情况下, 其稳定工作的占空比范围是 D
步骤 3 选择工作时的磁通密度
对于 PC40 材料的磁芯, 其 100 ℃ 时的最大磁感应强度 Bmax= 390 mT, 振幅取其一半, 交变磁通密度 ΔBac=0.5 Bmax=195 mT=0.195 T。
步骤 4 计算原边线圈匝数
步骤 5 对于+5V，匝数计算
对于+5V, 考虑到整流管压降,U2=5+0.6=5.6(V),而原边绕组每匝伏数 =Us,min/N1=150 /50=3 (V/匝),故而可算得 N2=5.6 /3≈1.867, 取 N2=2 匝。则新的每匝反激电压=5.6 /2=2.8 (V /匝), 原边匝数 N1=150 /2.8≈53.57, 取 N1=54 匝。
对±12 V 的直流输出电压 U3=12+1=13(V), N3=13 /2.8=4.64, 取 N3=5 匝。对+24 V 的直流输出电压 U4=24+1=25(V), N4=25 /2.8=8.93, 取 N4=9 匝。
由于电源输出接负载时会发生一定的电压跌落,所以在变压器设计时每一路输出多设计一匝, 得到一个稍高的输出电压, 然后通过三端稳压器 LM7805,LM7812, LM7824 分别得到+5 V+12 V、+24 V 电压, - 12 V 由 LM7912 得到, 如图 3 所示。所以在此对+5 V 取 3 匝, ±12 V 取 6 匝, +24 V 取 10 匝。对于反馈线圈, U=13+0.6×2=14.2 V, Ns=14.2÷2.8=5.07, 取 Ns=5 匝。
步骤 6 确定气隙的大小
设变压器工作在电流连续工作方式, 原边线圈电流 Ip如图 4 所示。原边电感 Lp=UsΔt /Δi, Ip2=3 Ip1,则 ton时间内流过电流的平均值 Iav=Ip2- Ip1=2 Ip1。在周期 Ts内的平均输入电流 Is=P /Us,min=1对±12 V 的直流输出电压 U3=12+1=13(V), N3=13 /2.8=4.64, 取 N3=5 匝。对+24 V 的直流输出电压 U4=24+1=25(V), N4=25 /2.8=8.93, 取 N4=9 匝。
由于电源输出接负载时会发生一定的电压跌落,所以在变压器设计时每一路输出多设计一匝, 得到一个稍高的输出电压, 然后通过三端稳压器 LM7805,LM7812, LM7824 分别得到+5 V、+12 V、+24 V 电压, - 12 V 由 LM7912 得到, 如图 3 所示。所以在此对+5 V 取 3 匝, ±12 V 取 6 匝, +24 V 取 10 匝。对于反馈线圈, U=13+0.6×2=14.2 V, Ns=14.2÷2.8=5.07, 取 Ns=5 匝。
步骤 7 校验
0N1Ip1/g=4π×10- 7×54×1.745 /(0.72×10- 3) =903×10- 4(T) =90.3 (mT) (Bdc为直流作用的磁感应强度) ; Bmax=0.5 ΔBac+Bdc=190.3 (mT)
五、计算结果分析
根据精确地运算制作出实物，需进行相应调试，并测算结构。图 5 是 UC3842 自身振荡器的波形, 图 6 是 PWM驱动输出的波形, 图 7 是电流取样电阻上的波形, 也就是 UC3842 的 3 脚的波形, 从波形上看, 虽然采取了滤波电路,仍然存在着尖峰脉冲, 这说明缓冲电路还有改进的空间。
结语：综上所述，基于对变频器用多功能开关电源的设计原理、计算方法以及设计步骤等的详细阐述，精确的计算以及科学的设计方法能够从根本上保障变频器多功能开关电源的正常稳定工作，为人们的生产生活提供安全的供电保障，并且随着我国电力事业的不断发展，对于变频器多功能开关电源的研发还将越来越科学，越来越先进。
参考文献:
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西安: 西安电子科技大学出版社, 2005.
[2] 李定宣. 开关稳定电源的设计与应用[M]. 北京: 中国电力出版社, 2006.
[3] 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,
2005.
[4] 曲学基, 王增福, 曲敬铠. 新编高频开关稳定电源[M]. 北京: 电子工业出
版社, 2005.
直流稳压电源电路设计范文5
【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。
直流稳压电源电路设计范文6
【关键词】数控电源;D/A转换;便捷
引言
从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，而电源技术的发展对提高一个国家劳动生产率的水平，具有举足轻重的作用。在电源种类繁多和技术的多样化中，不断地提出了更多、更高、更先进的要求来迎合当今时代的步伐。电源设备是电子仪器的一个重要组成部分，通常有直流电压源、直流电流源、交流电压源和交流电压源等。随着信息时代的飞速发展，电源设备也逐渐向数字化方向发展，数控电源的已是当今研究的主流[1-3]。
所谓数控电源，就是电源的输出电压受输入数字量的控制。如8位的数字量，当全零时输出为0V，当全1时输出为25.5V，数字量每增加1，输出增加0.1V，只要输入的数字量改变了，就可以得到对应的稳定的输出电压。三位同学在老师的指导的下，学习了模拟电路和数字电路，设计出了简易的纯数字电路控制的数控直流稳压电源，通过仿真和电路制作并调试，实现了功能。具有电路简单，控制灵活，误差小等特点。
1.系统总体设计
数控稳压电源要求输出电压值的设置，一般通过设置按键与输出电压显示结合进行设置。设置电路由按键、脉冲产生电路和计数电路组成。输出电路由D/A转换电路、稳压电路和显示组成，具体框图如图1所示：
图1 总系统硬件框图
2.各部分模块电路设计
2.1 设置电路
设置电路有四个按键，分别是步进、步退、快进和快退，如图2所示。步进按键后连两个施密特反向器和555单稳态消抖电路，既可消抖又可波形整形的作用，如图3所示。
连续脉冲由555多谐振荡电路产生，其振荡频率由总步长与在总步长内预定完成时间决定。
用或门实现快进和步进的的切换。
当按下并释放单脉冲按钮一次时产生一个单脉冲。
当不按多谐振荡按钮时，无振荡脉冲，按下时产生连续的多谐振荡脉冲。
图2 按键设置电路
图3 单稳态消抖电路和555连续脉冲产生电路
2.2 计数电路
脉冲产生电路主要提供单脉冲或连续脉冲作为计数电路的输入计数脉冲。计数电路一般由8位二进制计数器组成。常用的4位二进制计数芯片有74LS161、74LS191、74LS193、40193 等。这里选用2片74LS193组成异步加法计数器，如图4所示。本电路计数从00到FF计数，即256进制。
图4 计数电路
图5 D/A转换电路
2.3 D/A转换电路
D/A转换的基本思想：数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码，每位代码都有一定的权值，将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的模拟量，从而实现数字量模拟量的转换。D/A转换采用DAC0832转换芯片，不需两级缓冲，采用两级直通的控制模式，如图5所示。其电压与输入二进制的转换关系公式为：
2.4 参考电压的设置电路
参考电压的准确程度直接影响着D/A转换的精度，所以一般要求参考电压用专用的基准电源芯片供给。这里采用LM317提供基准电压，此基准电压给D/A转换电路提供基准电压用。如图6所示。
图6 LM317电源电路
3.设计流程
如图7所示，为数控电源的设计流程。
图7 数控电源设计流程
D/A芯片参考电压值的确定：
根据输出电压的计算公式可以知道，参考电压的值由数控稳压电源设计的最大输出电压、最大的数字值，以及步进电压值，RF 、R1的值共同决定。
如本电路设计的最大输出电压为12.7V，步进为0.05V， RF=R1，则：
如果VREF太大，可外接RF，若要求参考电压为正，则输出再接一级方向器。
4.电路设计与制作
图8为数控电源仿真总图，图9为简易数控电源的实物制作图。
图8 数控电源仿真总图
图9 数控电源实物图
5.检测和调试
5.1 通电前检测
（1）先用万用表电阻挡，检测各组电源输入端分别是否短路。
（2）按照各集成块的引脚排列图，先用万用表蜂鸣器挡检查各集成块的电源VCC端及接高电平的引脚与电源+5V端或者+15V端（U6，U7）是否通，接地端与电源GND端是否通，U7的VSS端与-15V是否通。
5.2 通电后的检测
5.2.1 脉冲产生电路的检测和调试
先将J5加+5V，J2与J5的GND相连。
（1）将两个555插到U2E、U6E上，检测多谐振荡器的工作情况。用万用表直流电压20V档，测量输出U2E、U6E的3脚的直流电压，测得此处电压在3.5V，故此电路为多谐振荡，工作正常。再插上U2（40106），当对应的按键B3、B1按下时，用万用表直流电压20V档，测量输出U2E、U6E的3脚的直流电压，电压在3-3.5V左右，不按时电压为0V，说明电路在振荡。
（2）再分别检测单步脉冲发生器电路工作情况。
插上CD4016按单步增（B4）或单步减（B2）按键，检测4016的6或10脚，快速按下并释放后电压是否有所增加，有变化说明有单步脉冲产生。
（3）再插上74LS02到U4，在1和4脚重新观测4个按键的单脉冲和连续脉冲是否正确。
参考数值：
测1脚（进）：
按键B3 连续脉冲，电压输出值1.1～1.3V
按键B4 单脉冲，电压5V，0V切换
测4脚（退）：按键B1 连续脉冲，电压输出值1.1～1.3V
按键B2 单脉冲，电压0V，5V切换
5.2.2 计数电路的检测和调试
插上两块74LS193（U5B、U4B），测两块的输出Q3～Q0，组成的8位二进制数（U4B为高4位，U5B为低4位），按单步进按键，记录8位二进制数，看是否加1变化。或按单步减按键看8位二进制数是否减1变化。
5.2.3 D/A转换电路的检测和调试
插上DAC0832。J4接入+15V和-15V。
（1）调整DAC0832的参考电压VREF（U6的8#）。调整多圈精密电位器RV1使VREF=12.8V。
（2）调整多圈精密电位器RV2，使S1左端为-0.625V，VREF=12.8V， 再将S1的中间和左边用短路帽短接， S2也盖上短路帽 。
（3）插上LM358（U7）。记录74LS193组成的的8位二进制计数的值，测试转换电压（U7的7#），用公式验证：
5.2.4 稳压电路的检测和调试
将S2、S3短路帽插上，在J1端接入交流12V，用变压器220/12V实现，实际输出13.2V左右，DC POWER SUPPLY也打开，发光二极管亮。
（1）按单步进B4、快进B3（或单步退B2、快退B1），用万用表直流电压20V档，观测输出端J6的电压的变化情况。是否实现数控功能。
（2）用万用表直流电压20V档，测量记录单步进的两次输出电压差，与0.05V的误差。
6.结论
本电路设计的简易数控电源，包括电压设置按键、计数脉冲产生电路、计数电路、D/A转换电路和稳压电路五部分电路组成，本电路电压输出稳定，电压变化范围在0～12.7V，步进为0.05V，输出电压不随负载和环境温度变化。电路实际输出测试结果表明，本系统稳定性好、精度较高、操作简单、人机界面友好。在实验操作和设备生产中，能够广泛应用到这种可靠性高、操作简单的数控电源，不仅能够提高设备的性能，同时能够缩短研发周期，本系统具有较高的实用性。
参考文献
[1]乔国良.数控式直流稳压电源[J].计算机工程与科学， 1980（4）：59-63.
[2]陈岩.简述直流稳压电源的设计与研究[J].门窗，2012 （6）：140.
[3]李小琴.数控稳压电源的设计[J].电子世界，2014（2）：156.
[4]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2003.
[5]詹新生，张江伟.基于AT89C51的数控直流电压源的设计[J].现代电子技术，2008（19）：107-109.
作者简介：
朱佳奇，现就读于宁波职业技术学院电子信息工程系应用电子技术专业。
王佳晨，现就读于宁波职业技术学院电子信息工程系应用电子技术专业。
