直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；電路設(shè)計(jì)；工作原理

1 電路設(shè)計(jì)背景和目的

通過多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)中職院校的學(xué)生進(jìn)行的調(diào)研情況來看，中職院校的學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)薄弱，對(duì)文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)課程感興趣，喜歡動(dòng)手操作，能夠嘗試動(dòng)手去做一些實(shí)驗(yàn)，有的甚至能獨(dú)立完成一些電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試。例如，簡(jiǎn)單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對(duì)中職院校學(xué)生的實(shí)際情況，結(jié)合我學(xué)院電氣工程系的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，今年，我系領(lǐng)導(dǎo)決定對(duì)學(xué)生的課程安排進(jìn)行了大膽改革，去掉純粹的理論課，所有專業(yè)課程都變?yōu)橐惑w化課程，讓學(xué)生通過動(dòng)手操作掌握理論知識(shí)，真正做到在做中學(xué)，在學(xué)中做，在這樣的背景下，我嘗試了將所擔(dān)任學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門理論課程融入到《電子電路的安裝與調(diào)試》這門實(shí)訓(xùn)課程中去，變理論課實(shí)訓(xùn)課程為一體化課程。依托這樣的改革前提，我嘗試對(duì)直流穩(wěn)壓電源的電路進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)，目的就是為了更好的適應(yīng)電氣工程系的改革實(shí)踐，同時(shí)也能夠使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作過程中深刻理解相應(yīng)的電子專業(yè)理論知識(shí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識(shí)的能力，激發(fā)學(xué)生熱愛電子專業(yè)的熱情，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)了技能，一技在手，更好地走上工作崗位，盡快地適應(yīng)社會(huì)。

2 電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器件

所謂巧婦難為無米之炊，電路設(shè)計(jì)同樣需要必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和工具，而實(shí)驗(yàn)條件的好壞和選擇工具的正確與否是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和前提。下面我來具體闡釋我的設(shè)計(jì)思路中所需要的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)工具和必要的原材料：

2.1 電路所需實(shí)驗(yàn)設(shè)施和工具

本次設(shè)計(jì)的完成需要在專業(yè)的電子試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，需要的工具如下：示波器、萬用表、變壓器（12v）、電烙鐵、鉗子和鑷子等，另外需要必要的焊錫和連接線。

2.2 電路所需元器件清單

元器件清單如下：

1A二極管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；發(fā)光二極管V5，1只；熔斷絲FU 參數(shù)為1A1只；100uF 50 V電容C1，1只；10uF25V電容C2，1只；500uF 16V電容C3，1只；2200uF電容C4，1只；開關(guān)SW，1只；2.7KΩ電阻R1，1只；190Ω電阻R2，1只；280Ω電阻R3，1只；1KΩ電位器R4，1只；三端集成穩(wěn)器CW7812 U（可調(diào)范圍1.25V～12V），一只；可調(diào)電阻RW，1只。

3 電路設(shè)計(jì)思路

直流穩(wěn)壓電源又稱為直流穩(wěn)壓器，其作用就是將交流電轉(zhuǎn)化成相應(yīng)用電器所需要的穩(wěn)定電壓的直流電。其關(guān)鍵是輸出直流電壓的穩(wěn)定性，所以我們?cè)O(shè)計(jì)電路的著眼點(diǎn)就是電路轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性。

3.1 直流穩(wěn)壓電源的工作原理

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其組成框圖如圖1：

直流穩(wěn)壓電源各部分的作用

（1）電源變壓器：主要是降壓器，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的交流電壓Ui。（2）整流電路：利用整流二極管單向?qū)щ娦?，把交流電U2轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電。（3）濾波電路：利用濾波電容將脈動(dòng)直流電中的交流電壓成分過濾掉，濾波電路主要有橋式整流電容濾波電路和全波整流濾波電感濾波電路。（4）穩(wěn)壓電路：利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會(huì)引起其電流有較大變化這一特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，用于將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成較穩(wěn)定的直流電壓。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)其輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標(biāo)的要求，確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的相關(guān)性能參數(shù)，選擇出這些元器件。

具體設(shè)計(jì)方法分為三個(gè)步驟：第一步：根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO、最大輸出電流IOMAX，確定出穩(wěn)壓器的型號(hào)及電路形式。第二步：根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓Ui，確定出電源變壓器二次側(cè)電壓U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流IOMAX，確定出流過電源變壓器二次線圈的電流I2和電源變壓器二次線圈的功率P2；再根據(jù)P2，確定出電源變壓器一次線圈的功率P1。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的電源變壓器，一般為12v。第三步：確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓URM和濾波電容的容量值以及耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的整流二極管和濾波電容。

4 電路設(shè)計(jì)步驟

電路設(shè)計(jì)思路想出后，考慮實(shí)際電路具體設(shè)計(jì)步驟，完整的設(shè)計(jì)步驟是整個(gè)電路的核心部分，因此在設(shè)計(jì)過程中實(shí)際設(shè)計(jì)步驟顯得尤為重要，具體步驟為以下幾步：

4.1 電路圖設(shè)計(jì)方法

電路圖設(shè)計(jì)使用PCB制圖軟件制作

4.2 電路原理圖的設(shè)計(jì)

電路原理設(shè)計(jì)使用Protel2000制圖軟件設(shè)計(jì)電路原理圖如圖2。

4.3 直流穩(wěn)壓電源實(shí)物設(shè)計(jì)

如圖3所示安裝直流穩(wěn)壓電源電路的前半部分整流濾波電路，然后從穩(wěn)壓器的輸入端加入直流電壓UI？燮12V，調(diào)節(jié)RW，如果輸出電壓也跟著發(fā)生變化，說明穩(wěn)壓電路工作正常。用萬用表測(cè)量整流二極管的正、反向電阻，正確判斷出二極管的極性后，先在變壓器的二次測(cè)線圈接上額定電流為1A的保險(xiǎn)絲，然后安裝整流濾波電路。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不能接反。經(jīng)檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為正，則說明整流電路連接正確，然后斷開電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路連接起來。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，如果輸出電壓滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，說明穩(wěn)壓電源中各級(jí)電路都能正常工作。

5 電路設(shè)計(jì)總結(jié)

通過論述直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)過程，強(qiáng)化了本人所教學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》中模擬電路部分知識(shí)和《電子電路的安裝與調(diào)試》實(shí)驗(yàn)部分知識(shí)。所設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源電路，廣泛運(yùn)用于生活中，例如手機(jī)的充電電源、冰箱的穩(wěn)壓電源等。同時(shí)，也通過查閱參考書，網(wǎng)上資料等拓寬了自己專業(yè)方面的知識(shí)面。論述過程中，通過邊教學(xué)邊調(diào)研邊實(shí)踐的方式使本人對(duì)直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)過程有了一些新的認(rèn)識(shí)，特別是強(qiáng)化了自己的教學(xué)能力，增強(qiáng)了所教專業(yè)學(xué)生掌握理論知識(shí)的能力，提高了其動(dòng)手操作的能力。通過一段時(shí)間的教學(xué)效果來看，我所教授專業(yè)的學(xué)生對(duì)學(xué)院的此種教學(xué)改革適應(yīng)快，容易接受，對(duì)教師所設(shè)計(jì)的教學(xué)模塊感興趣，并且激發(fā)了繼續(xù)探究這一教學(xué)模塊的動(dòng)力，這也充分證明了學(xué)院提出的此種教學(xué)改革是可行的。

參考文獻(xiàn)

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[2]王建.維修電工技能訓(xùn)練（第四版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

第2篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

提出了一種直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，采用DC-DC直流變壓電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，使用單片機(jī)及其集成的A/D轉(zhuǎn)換器完成功率測(cè)量及顯示功能，同時(shí)在功率測(cè)量中使用了專用的集成檢流放大器。通過對(duì)試驗(yàn)板進(jìn)行測(cè)試與分析，證明系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】直流穩(wěn)壓電源 功率 檢流放大器 單片機(jī)

直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測(cè)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(yīng)用于各類數(shù)碼設(shè)備充電、小型儀器儀表供電等，因此一種性能優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定的5V直流電源具有很高的實(shí)用價(jià)值。這里以2013年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽L題“直流穩(wěn)壓電源”所列基本要求為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種5V直流穩(wěn)壓電源及其輸出功率測(cè)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(yīng)用場(chǎng)合。

1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，采用DC-DC直流變壓芯片進(jìn)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(cè)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(jī)采用的是宏晶科技生產(chǎn)的STC15F2K60S2，該單片機(jī)是一款高速、低功耗的8051改進(jìn)型單片機(jī)，內(nèi)部集成高精度時(shí)鐘及復(fù)位電路，可以省去外部時(shí)鐘與復(fù)位電路，更重要的是該單片機(jī)內(nèi)部集成了一個(gè)8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換器，在本系統(tǒng)中用于功率測(cè)量。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)如下：

負(fù)載電阻為5Ω時(shí)，當(dāng)直流輸入電壓在7～25 V變化時(shí)，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(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸出電流由1A減小到0.01A時(shí)，要求負(fù)載調(diào)整率≤1%；

功率測(cè)量與顯示電路能實(shí)時(shí)顯示穩(wěn)壓電源的輸出功率。

2 直流變壓部分設(shè)計(jì)

這里直流變壓芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)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(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23v），并具有完善的保護(hù)電路、電流限制、熱關(guān)斷電路等。該芯片電路簡(jiǎn)單，只需要4個(gè)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(cè)與系統(tǒng)所要求的技術(shù)指標(biāo)，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(jiǎn)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(huì)引起許多問題，要使這種感應(yīng)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(diǎn)，且要盡可能地短，并且C1、C2、D1、L1 這4個(gè)元器件要盡可能地靠近LM2596。

3 功率測(cè)量電路設(shè)計(jì)

這里采用MAX4070完成系統(tǒng)對(duì)輸出功率的測(cè)試，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低價(jià)的雙向、高側(cè)、電流檢測(cè)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(dá)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(shè)計(jì)的靈活性，芯片需要外接一個(gè)確定阻值的檢流電阻，并且還可通過一個(gè)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(hào)，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(duì)輸出電流進(jìn)行測(cè)量便能實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量。功率測(cè)量部分的原理圖如圖3所示。

4 性能測(cè)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(cè)量系統(tǒng)，并給出了具體的設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)制作了實(shí)物并進(jìn)行了性能測(cè)試，通過測(cè)試與分析，證明系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：直流，穩(wěn)壓電源，設(shè)計(jì)

Abstract: power supply is designed in this paper is composed of two parts, respectively, step voltage output power group and the positive and negative double power group. AT89S52 microcontroller as the core of the design of the control device, with the help of DAC series of digital-analog conversion chip, LM317 and LM337 regulator and CD4051 as the transform of the output voltage. DC regulated power supply design has certain protective function, and can be conveniently on the voltage display, each with 0.1V step increasing or decreasing voltage, enough to satisfy many experimental situations.

Keywords: DC, DC power supply, design

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

一、引言

直流穩(wěn)壓電源是電子及電氣中常用的設(shè)備之一。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多，但均存在以下問題：當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，困難較大。另外，常常通過硬件對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。現(xiàn)設(shè)計(jì)精度簡(jiǎn)易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

二、本系統(tǒng)功能特點(diǎn)

(1)一組電源最大輸出電流可達(dá)2.5A，輸出電壓從0.0V～＋12.0V以0.1V步進(jìn)連續(xù)可調(diào)（遞增或遞減），在輸出電壓在小于＋3V時(shí)，短路保護(hù)；當(dāng)輸出電壓為＋3V～＋12V時(shí)輸出電流超過2.5A時(shí)保護(hù)。另一組電源最大輸出電流為1A，輸出電壓為：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八種電壓依次可調(diào)。

(2)輸出端無論是過流還是短路，保護(hù)電路的動(dòng)作都是以切斷輸出回路的方式工作，且當(dāng)輸出短路不再存在或負(fù)載足夠輕時(shí)電路會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。保護(hù)動(dòng)作時(shí)兼有聲光報(bào)警信號(hào)。

(3)電路能夠?qū)山M電源的輸出電壓幅值實(shí)時(shí)直觀地顯示出來。

本文以AT89S52單片機(jī)為本設(shè)計(jì)的核心控制器件，借助于DAC系列數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，并通過I/U的轉(zhuǎn)換以電壓的形式輸出；運(yùn)用LM317與LM337結(jié)合的方式作為穩(wěn)壓器，用CD4051作為輸出電壓的變換。

三、系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。主要由單片機(jī)、兩組電源、顯示、檢測(cè)與保護(hù)電路、報(bào)警電路及鍵盤輸入電路組成。

3.1、步進(jìn)電壓輸出電源組工作原理

在這部分電路中主要的器件有單片機(jī)AT89S52、D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832、運(yùn)放OP07和電流放大所用三極管。其電路原理框圖如下圖所示。

工作原理：首先給各芯片正常工作的條件，先利用單片機(jī)產(chǎn)生一組8位二進(jìn)制代碼并從P0口輸出，可以通過按鍵來調(diào)整單片機(jī)輸出二進(jìn)制代碼的加1和減1。8位二進(jìn)制范圍在00000000～11111111有效,再用此組二進(jìn)制碼送到DAC0832的數(shù)據(jù)輸入端（DI0～DI7）,本系統(tǒng)是因D/A轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單，故采用直通方式工作。與單片機(jī)電路連接如下圖所示。

在電流/電壓轉(zhuǎn)換之后用運(yùn)算放大電路進(jìn)行了4倍的電壓放大電路。電路連接如下圖所示。

3.2、常用正負(fù)雙電源組工作原理

該電源組輸出正負(fù)對(duì)稱的直流電壓，電壓值為8組實(shí)驗(yàn)最為常用的電源：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。為了確保用電安全，電路在開機(jī)狀態(tài)下必須能有0V的輸出功能。電路原理圖如下圖所示。

圖中二極管D1、D3的作用是輸入開路時(shí)，防止C13、C23通過LM317、LM337放電。D2、D4的作用是輸出端短路時(shí)，防止C12、C22向穩(wěn)壓器的調(diào)整端放電。在LM317穩(wěn)壓電路中，它的基準(zhǔn)電壓為＋1.25V，輸出電流可達(dá)1.5A。圖中R1、R2為泄放電阻，其輸出電壓的改變通變換調(diào)整端的電阻予以實(shí)現(xiàn)。

3.3、保護(hù)電路工作原理

保護(hù)環(huán)節(jié)的硬件電路主要由取樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、保護(hù)控制與報(bào)警電路四部分構(gòu)成。構(gòu)成框圖如下圖所示。

它能在輸出端短路或是負(fù)載過重導(dǎo)致的過流現(xiàn)象存在時(shí)動(dòng)作，以切斷輸出回路保護(hù)電源本身不致?lián)p壞。其取樣電路采用阻值極小的大功率電阻，這里取值為0.1Ω，如下圖所示。

串聯(lián)電阻R2、R3的作用為了防止輸出端短路是的高電壓反饋到A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端而導(dǎo)致其損壞。當(dāng)輸出端連接上負(fù)載時(shí)，在取樣電阻就會(huì)有電流流過，并產(chǎn)生一定的壓降，并作為取樣信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

3.4、顯示電路工作原理

顯示電路運(yùn)用了最為常用的1/3位A/D轉(zhuǎn)換集成電路ICL7107，由于該芯片要求正負(fù)雙電源供電。以ICL7107本身38腳產(chǎn)生振蕩信號(hào)作為資源，用一個(gè)六非門集成電路CD4069（或74LS04）與電阻電容構(gòu)成負(fù)壓產(chǎn)生電路。而芯片參考電壓（36腳）仍用TL431提供。如下圖所示。

3.5、數(shù)控部分

數(shù)控部分是穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的核心。以AT89S51單片機(jī)為控制核，采用DAC模塊實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電路的輸出控制，并由ADC模塊實(shí)現(xiàn)輸出電壓的測(cè)量，利用鍵盤和顯示模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。鍵盤模塊采用4×4 矩陣鍵盤，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字化設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整。而DAC模塊和ADC模塊都采用串行控制芯片，減少了單片機(jī)IO口的使用。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件用C語(yǔ)言編寫而成。包含主程序、D/A轉(zhuǎn)換程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、保護(hù)動(dòng)作程序幾個(gè)模塊組成。主程序流程圖如下圖所示。

由于設(shè)計(jì)使用的51系列單片機(jī)沒有SPI接口，故采用軟件模擬SPI的操作方法實(shí)現(xiàn)串行控制。在ADC采樣時(shí)，對(duì)輸出電壓進(jìn)行多次采樣(如100次)，取其平均值作為采樣結(jié)果，否則采樣過于頻繁，測(cè)量不準(zhǔn)確。而預(yù)設(shè)DAC輸出時(shí)，根據(jù)設(shè)定值預(yù)設(shè)一個(gè)DAC控制字，使輸出接近設(shè)定值。在微調(diào)DAC輸出時(shí)，只需對(duì)DAC控制字進(jìn)行增1或減1操作即可。在鍵盤掃描時(shí)，如果按下的是數(shù)字鍵，則儲(chǔ)存數(shù)字; 如果按下的是單位鍵，則組合之前按下的各數(shù)字鍵，使之成為一個(gè)數(shù)值，作為新的設(shè)定值; 如果按下的是步長(zhǎng)鍵，則可設(shè)置步長(zhǎng)值; 如果按下的是步進(jìn)鍵，則對(duì)DAC設(shè)定值按所設(shè)置的步長(zhǎng)增或減，使輸出電壓步進(jìn)變化。

五、結(jié)果分析

（1）由于選擇A/D與D/A轉(zhuǎn)換器精度遠(yuǎn)高過指標(biāo)要求的精度，且電路中所用的電阻均采用精密電阻，所以可以保證設(shè)定值和實(shí)際測(cè)量值的精度要求經(jīng)過測(cè)試，誤差最大為0.06V。

（2）輸出端并聯(lián)大容量的電容濾波與優(yōu)質(zhì)高頻吸收電容（突波電容）,進(jìn)一步降低輸出電壓的紋波系數(shù)。

六、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的電源以AT89S52單片機(jī)為核心控制器件，此電源不僅擁有完善的過流保護(hù)功能、直觀的電壓顯示、良好的穩(wěn)定性和較大的輸出電流，而且能同時(shí)輸出常用正負(fù)雙電源和以0.1V步進(jìn)遞增或遞減電壓，足以滿足眾多實(shí)驗(yàn)場(chǎng)合的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 王春梅.實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)[J].化工自動(dòng)化及儀表.2011(01)

[2] 劉楚湘,杜勇,尤雙楓.基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2007(01)

第4篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：Multisim12.0 電子線路 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 設(shè)計(jì)初探

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（a）-0170-03

當(dāng)前由于部分學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)弱、知識(shí)掌握不牢固和缺乏毅力，導(dǎo)致他們創(chuàng)新能力偏低，學(xué)習(xí)的效果不盡人意[1]。為改變這一狀況，引入Multisim12.0仿真軟件模擬實(shí)際電路，將多媒體及屏幕廣播應(yīng)用于電子線路課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生了解到模擬電子技術(shù)這門課程并不抽象，而是與工程實(shí)際緊密聯(lián)系著的，有著十分重要的實(shí)用價(jià)值。

電子線路課程設(shè)計(jì)是為配合模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)而開設(shè)的。首先采用EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)中的Multisim12.0軟件來對(duì)模擬電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，讓學(xué)生完成EDA技術(shù)方面的初步訓(xùn)練，然后搭接出實(shí)際電路[2]。通過這一環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合能力素質(zhì)與工程實(shí)踐能力等方面均能進(jìn)行全面的檢驗(yàn)[3]。

1 Multisim12.0軟件簡(jiǎn)介

電子線路課程設(shè)計(jì)所用的Multisim12.0是美國(guó)NI（國(guó)家儀器有限公司）推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作，12.0是目前該軟件的最高版本。它具有更加形象直觀的人機(jī)交互界面，包含了Source庫(kù)、Basic庫(kù)、Diodes等15個(gè)元件庫(kù)，提供了我們?nèi)粘３Ｒ姷母鞣N建模精確的元器件，比如：電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、可控硅、數(shù)碼管等等。模擬集成電路方面有各種運(yùn)算放大器、其他常用集成電路。采用圖形方式創(chuàng)建電路，再結(jié)合軟件中提供的虛擬儀器：數(shù)字萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、四蹤示波器等對(duì)電路的工作狀態(tài)進(jìn)行仿真和測(cè)試，設(shè)計(jì)者可以輕松地?fù)碛幸粋€(gè)元件設(shè)備非常完善的虛擬電子實(shí)驗(yàn)室。

2 Multisim12.0軟件應(yīng)用實(shí)例

為了培養(yǎng)學(xué)生在電子線路課程設(shè)計(jì)中對(duì)電路的分析能力、發(fā)現(xiàn)規(guī)律并驗(yàn)證結(jié)果的綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力，使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，選擇了一些既實(shí)用又有代表性的課題：常用波形轉(zhuǎn)換發(fā)生器、雙電源共射極耦合差分放大電路（動(dòng)、靜態(tài)分析）、微積分運(yùn)算電路等。下面以直流串聯(lián)型穩(wěn)壓電源仿真為例，說明 Multisim12.0軟件的具體應(yīng)用。

2.1 直流串聯(lián)型穩(wěn)壓電源總體結(jié)構(gòu)

當(dāng)前絕大多數(shù)設(shè)備及裝置都需要直流電源進(jìn)行供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機(jī)外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。直流串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理框圖如圖1所示。

直流串聯(lián)型穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。電網(wǎng)供給的交流電壓（220 V，50 Hz）經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓，再通過濾波電路濾去交流分量，得到比較平直的直流電壓，但這樣的電壓會(huì)隨著交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載變化而變化，故在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要穩(wěn)壓電路，使輸出電壓更加穩(wěn)定。

2.2 直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源原理圖輸入

利用Multisim12.0軟件友好的操作界面，建立新文件，新建項(xiàng)目，創(chuàng)建電路圖，連接電路。直流串聯(lián)型穩(wěn)壓電源仿真電路如圖2所示，圖中虛框標(biāo)注了四部分模塊組成。采用橋式整流，電容濾波電路，穩(wěn)壓電路是一個(gè)閉環(huán)的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。

（1）原理分析。

假設(shè)由于負(fù)載電阻的變化（輸入電壓不變）引起輸出電壓瞬時(shí)降低時(shí)，通過R4、R5，調(diào)節(jié)的取樣電路，引起三極管基極電壓（）B成比例下降，由于三極管的，所以發(fā)射結(jié)電壓（）BE將減小，于是與構(gòu)成的復(fù)合管的基極電流（IQ1）B減小，發(fā)射極電流（I）E隨之減小，管壓降（UQ1）CE增加，由于輸入電壓不變（），這樣輸出電壓就上升，反之，輸出電壓則下降。通過以上的負(fù)反饋控制，最終使輸出電壓穩(wěn)定，達(dá)到穩(wěn)壓效果。

2.3 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍

調(diào)節(jié)取樣電路中的值可改變輸出電壓。輸出電壓的最大值為：

輸出電壓的最小值為：

通過計(jì)算可以看出，調(diào)節(jié)的阻值就可以控制輸出電壓的范圍。這里，以保證調(diào)節(jié)到合適的阻值時(shí)，穩(wěn)壓輸出6 V。

3 仿真驗(yàn)證

在Multisim12.0 軟件右側(cè)欄的仿真儀表中選擇Multimeter（萬用表）XMM1和XMM2分別測(cè)量三極管的集電極與發(fā)射極管壓降VCE和輸出電壓，選擇四蹤示波器XSC1方便測(cè)試各點(diǎn)輸入輸出波形。

3.1 負(fù)反饋穩(wěn)壓仿真

改變負(fù)載阻值，分別調(diào)整為330、100和1K，萬用表XMM1和XMM2測(cè)量三極管的集電極與發(fā)射極管壓降VCE和輸出電壓的值如表1所示。

由表1中的測(cè)量值可以看出，當(dāng)負(fù)載變大時(shí)（330調(diào)整為1000），引起輸出電壓瞬時(shí)降低，三極管的集電極與發(fā)射極管壓降VCE變大（39.12 V變?yōu)?9.25 V），導(dǎo)致輸出電壓由6.097V增至6.099V；當(dāng)負(fù)載變小時(shí)（330 調(diào)整為100 ），引起輸出電壓瞬時(shí)升高，三極管的集電極與發(fā)射極管壓降VCE變大（39.12 V變?yōu)?8.68 V），導(dǎo)致輸出電壓由6.097 V降至6.089 V，穩(wěn)壓6 V得以驗(yàn)證。

3.2 穩(wěn)壓系數(shù)測(cè)量

衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓的主要質(zhì)量指標(biāo)有輸出電阻，穩(wěn)壓系數(shù)和紋波系數(shù)。這里選取了穩(wěn)壓系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。在輸出端接入負(fù)載=330 ，當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，輸出電壓和輸入電壓的相對(duì)變化之比，即（式1），調(diào)節(jié)電源輸出值，模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng)10%，測(cè)得數(shù)據(jù)和如表2所示。將數(shù)據(jù)帶入（式1），得，可見輸出電壓相對(duì)穩(wěn)定。

3.3 仿真值與理論值對(duì)比

當(dāng)電源電壓為220 V時(shí)，將仿真電路圖2中的滑頭調(diào)整為0%，用數(shù)字萬用表測(cè)量，得=3.628 V（理論值=3.77 V）；滑頭調(diào)整為100%，用數(shù)字萬用表測(cè)量，得=8.546 V（理論值=8.87 V）。與理論計(jì)算值對(duì)比，相對(duì)誤差為0.038%。

3.4 仿真波形

在仿真儀表中選擇四蹤示波器XSC1，測(cè)得直流穩(wěn)壓電源電路各點(diǎn)電壓波形如圖3所示。電源電壓正弦波經(jīng)整流橋整流輸出為，再經(jīng)濾波得到紋波，最后在負(fù)反饋穩(wěn)壓電路作用下輸出比較平滑的直流電壓。通過觀測(cè)仿真波形，比較直觀地驗(yàn)證了直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源原理的正確性。

4 結(jié)語(yǔ)

模擬電子技術(shù)是電力工程類包括電子信息專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科，只要與電子行業(yè)有關(guān)的都要用到模擬電路，晶體管，集成運(yùn)放，反饋，直流穩(wěn)壓電源是我們常用的器件和電路。通過Multisim12.0 仿真軟件在電子線路實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，使概念原理多、理論性強(qiáng)、比較抽象、學(xué)生理解起來很費(fèi)勁的模電課程學(xué)起來更輕松，學(xué)生能夠獲得成就感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 苑廣軍，孫繼元.工程對(duì)象教學(xué)法培養(yǎng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（2）：21-22.

第5篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化；整流；濾波；穩(wěn)壓

1.制作要求

1.1任務(wù)

設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，電源輸出電壓1.25~30V可調(diào)，最大輸出電流為1.5A，輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3；輸出電阻小于0.1Ω。

1.2要求

①選擇電路形式，畫出電路原理圖；②合理選擇電路元器件的型號(hào)及參數(shù)，并列出材料清單；③畫出安裝布線圖；④進(jìn)行電路安裝；⑤進(jìn)行電路調(diào)試與測(cè)試，擬定調(diào)試測(cè)試內(nèi)容、步驟、記錄表格，畫出測(cè)試電路。

1.3裝配電路板

在通用電路板上進(jìn)行電路布局圖的安裝，電路裝配的工藝流程說明，調(diào)整測(cè)試內(nèi)容與步驟，數(shù)據(jù)記錄，測(cè)試結(jié)果分析等。

2.學(xué)習(xí)要求

1、了解直流電源的基本組成和性能指標(biāo)。2、掌握線性直流電源中整流、濾波、穩(wěn)壓電路的選擇、電路元件的參數(shù)計(jì)算、選擇等。3、掌握線性直流電源設(shè)計(jì)的方法和步驟。4、掌握直流電源的裝配、調(diào)試和測(cè)試的操作技能。5、具有安全生產(chǎn)意識(shí)和預(yù)防措施。6、能與他人合作、交流，完成電路的設(shè)計(jì)、電路的組裝與測(cè)試等任務(wù)，具有團(tuán)結(jié)協(xié)作、敢于創(chuàng)新的精神和解決問題的能力。

3.分析過程

3.1電路原理圖

如圖1所示，T1為自耦變壓器，T2為電源變壓器，V1～V4為整流二極管，C1為濾波電容，CW7812為三端穩(wěn)壓器，R和RP組成負(fù)載RL，兩塊電壓表分別接在整流濾波電路的輸出端及穩(wěn)壓電路的輸出端。

3.2操作過程及數(shù)據(jù)分析

1、按圖示電路先連接變壓器和整流電路，T2用18V，用示波器觀察輸入、輸出端的波形，并用萬用表測(cè)試輸入、輸出電壓的值（注意輸入是交流，輸出是脈動(dòng)直流），并作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo118V16.2V

2、在第1步的基礎(chǔ)上，接入濾波電容，用示波器觀察濾波后輸出的波形，并用萬用表測(cè)試輸出電壓，作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo1濾波后輸出電壓Uo218V16.2V21.6V

可以看出經(jīng)過整流濾波后，交流變成平滑的直流電，輸出電壓值得到提高，變?yōu)?.2Ui。

3、完全按圖1接好電路，再按以下操作測(cè)試和觀察。

①負(fù)載電阻RL保持不變，調(diào)節(jié)自耦變壓器在一定范圍內(nèi)220(1±10%)V變化，觀察整流濾波電路輸出端的電壓表及負(fù)載兩端的電壓表的變化，會(huì)發(fā)現(xiàn)濾波電路輸出端的電壓表指針發(fā)生了變化，而負(fù)載兩端的電壓表讀數(shù)12V卻不變。

②輸入電壓（自耦變壓器調(diào)到AC220V）不變，調(diào)節(jié)RP，觀察負(fù)載兩端的電壓表，讀數(shù)12V仍不變。

可以看出:該電路在電源電壓及負(fù)載RL變化時(shí)，負(fù)載兩端電壓值均不變，即實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓功能。

由以上演示看出：直流穩(wěn)壓電源就是一種把交流電變?yōu)橹绷麟?，能輸出穩(wěn)定直流的一種電子設(shè)備。它一般由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，其框圖如圖2所示：圖2直流穩(wěn)壓電路框圖

圖中，電源變壓器的作用是為電設(shè)備提供所需的交流電壓，主要起降壓的作用；整流器的作用是實(shí)現(xiàn)交流電變成脈動(dòng)直流電；濾波器的作用是將整流后的脈動(dòng)直流變換成平滑的直流電；穩(wěn)壓器的作用是克服電網(wǎng)電壓、負(fù)載及溫度變化所引起的輸出電壓的變化，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

根據(jù)以上內(nèi)容，學(xué)生通過制作項(xiàng)目電路既加深了對(duì)電路結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，又增添了學(xué)習(xí)興趣。使這部分枯燥的理論轉(zhuǎn)化為先觀察現(xiàn)象，再通過測(cè)試的數(shù)據(jù)，反推各部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系。簡(jiǎn)化了理論數(shù)據(jù)的推導(dǎo)過程，學(xué)生學(xué)起來更加容易，這一點(diǎn)在我系學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中得到普遍的認(rèn)可。（作者單位：瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)

［1］《電子技術(shù)》;編著者,付植桐;高等教育出版社;2000年第1版

第6篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

Huang Baorui； Dong Juntang

（College of Physics and Electronics Information，Yan'an University，Yan'an 716000，China）

摘要：以數(shù)字實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備DSG-5B型數(shù)字邏輯EDA系統(tǒng)中電源為例，介紹開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理，并對(duì)三種常見故障進(jìn)行分析及維修。

Abstract: This article takes the electric power source of DSG-5B digital logic EDA system commonly used in digital laboratory for example, introduces the principle of switching voltage regulator, and analyzes three common failure and their maintenance.

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源 故障 維修

Key words:D. C. regulated power supply；fault；maintenance

中圖分類號(hào)：TM93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）26-0052-01

引言

數(shù)字實(shí)驗(yàn)室中大量使用了DSG-5B型數(shù)字邏輯EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由于設(shè)備使用頻率較高，而且實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)外漏電源部分沒有做相應(yīng)處理，實(shí)驗(yàn)過程中容易造成電路短路，因此系統(tǒng)的電源故障率較高。本文選擇了三種典型故障，對(duì)其進(jìn)行原理分析并介紹了維修方法。

1直流穩(wěn)壓電源工作原理

DSG-5B型數(shù)字邏輯EDA系統(tǒng)中電源原理如圖1所示，它由整流濾波、高頻隔離變壓器、輸出整流濾波、輔助電路和控制邏輯電路組成。市電經(jīng)過單相橋式整流、濾波后成為含有脈動(dòng)成分的直流電壓，之后輸入DC-DC變換器的初級(jí)繞組，經(jīng)過變換器次級(jí)繞組的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。為了使得在輸入交流和輸出負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓能保持穩(wěn)定，這里采用了脈沖寬度調(diào)制（PWM）電路，控制電路把輸出的5V電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來控制高頻功率開關(guān)的占空比，達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的[1]。在控制邏輯電路中采用了光電隔離器件，完全實(shí)現(xiàn)了輸出部分與輸入部分線路隔離。

2直流電源故障分析及維修

2.1 故障一現(xiàn)象：接入220V交流電，打開儀器電源開關(guān)，無電壓輸出。

故障分析與維修：通過觀察發(fā)現(xiàn)，在交流電源插座下部有保險(xiǎn)管標(biāo)示，拔掉交流電源插頭并取出保險(xiǎn)管，用肉眼觀察，保險(xiǎn)絲已熔斷。用一個(gè)1.5A的保險(xiǎn)管更換，接通交流電源后，打開開關(guān)，電源穩(wěn)定，輸出正常。

2.2 故障二現(xiàn)象同故障一。

故障分析與維修：有了對(duì)故障一的處理，我們首先也檢查了電源的保險(xiǎn)管，發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)熔斷，同樣更換了保險(xiǎn)管，但更換后輸出任無電壓。參照原理圖我們分析，由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的開關(guān)功率管工作在高反壓和大電流的條件下，所以開關(guān)功率管損壞幾率較大。本電路中的開關(guān)功率管集成在脈沖寬度調(diào)制器（TOP223Y）中，所以初步判斷為脈沖寬度調(diào)制器損壞[2]。由于脈沖寬度調(diào)制器是集成元器件，不易用萬用表檢測(cè)其好壞，所以直接用同型號(hào)的脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行更換。接通交流電源后，打開開關(guān)，電源穩(wěn)定，輸出正常。

2.3 故障三現(xiàn)象：輸出電源指示燈閃爍。

故障分析與維修：從現(xiàn)象看，該電源間斷輸出，參照原理圖路分析，當(dāng)電路負(fù)載很大時(shí)，由于TOP223內(nèi)部有限流電路，所以振蕩器停止工作，電路無輸出電壓。電路停止輸出后，TOP223內(nèi)部的自啟動(dòng)電路，使得振蕩器重新開始工作，電路輸出電壓，由于電流過大又停振，如此往復(fù)，從現(xiàn)象上看就是輸出電源指示燈閃爍。根據(jù)分析很可能是變壓器次級(jí)繞組后的某處元器件被擊穿或者短路。此時(shí)利用觀察法看電阻有沒有燒焦，電容有沒有鼓泡、漏液等現(xiàn)象。若觀察到元件都正常，可用排除法對(duì)可能引起故障的元件逐級(jí)檢查[3]，對(duì)于在路無法判斷其好壞的元件，可以脫錫取下檢測(cè)。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)電路中整流二極管D4被擊穿，跟換同型號(hào)的整流二極管后，接通交流電源后，打開開關(guān)，電源穩(wěn)定，輸出正常。

3結(jié)束語(yǔ)

DSG-5B型數(shù)字邏輯EDA系統(tǒng)中電源常見的故障可以歸結(jié)為：保險(xiǎn)絲熔斷、開關(guān)管損壞、整流二極管損壞、濾波電容開路或擊穿等。本文介紹了一些在工作中常見故障及維修方法，然而在實(shí)際工作中，開關(guān)穩(wěn)壓電路故障現(xiàn)象及原因是千差萬別的，尤其是隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，電路不斷更新的情況下，要簡(jiǎn)潔，完善的維修電源，必需在實(shí)踐中不斷摸索、總結(jié)、提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2001：546-549.

第7篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞 STM32單片機(jī)；控制；無線遙控；直流減速電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0031-02

目前在政府部門、學(xué)校、企業(yè)，商場(chǎng)等場(chǎng)所在一些特定時(shí)候都會(huì)懸掛條幅，然而懸掛條幅一般都采用人工懸掛的方法具有一定的危險(xiǎn)性。隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，特別是自動(dòng)控制與單片機(jī)控制的發(fā)展，可以應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)來完成對(duì)條幅的懸掛。本文基于stm32單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種可遙控自動(dòng)條幅懸掛系統(tǒng)，采用STM32F103C8作為主控芯片，該芯片性能高、成本低、功耗低，保證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們也越來越追求物質(zhì)的使用方便安全，本文所設(shè)計(jì)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，通過無線遙控器來控制條幅的升降，它集成了機(jī)械，電子，計(jì)算機(jī)控制于一體。通常人們懸掛條幅時(shí)都是人工操作，不僅工作效率低，而且還就具有高風(fēng)險(xiǎn)，操作不當(dāng)，人們就會(huì)受到傷害。因此我們研究設(shè)計(jì)了可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，它代替了人工懸掛條幅，降低了危險(xiǎn)，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1 自動(dòng)控制升降條幅系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖如圖1所示，stm32單片機(jī)是核心控制芯片，最高工作頻率為72 MHz，滿足本系統(tǒng)處理速度和實(shí)時(shí)性需求。工作過程通過無線遙控，由單片機(jī)發(fā)出指令，對(duì)控制電機(jī)的繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制條幅升降。直流穩(wěn)壓電源部分設(shè)計(jì)采用LD3985，WRB1205ZP實(shí)現(xiàn)隔離穩(wěn)壓電源為電路板中數(shù)字部分供電，K7805為非隔離穩(wěn)壓電源為模擬部分供電；報(bào)警系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)采用霍爾電流檢測(cè)的方法，當(dāng)電機(jī)沒有正常工作或條幅超重時(shí)，通過電流傳感器采集電機(jī)電流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載過高、電機(jī)異常等狀態(tài)的判斷與報(bào)警；無線遙控模塊，采用433M頻率傳輸芯片實(shí)現(xiàn)10 m內(nèi)的控制信號(hào)傳輸；直流減速電機(jī)控制部分設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制繼電器的開閉，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的內(nèi)部電路供電電源為12 V，但是由于一些芯片的工作電壓為5 V和3 V所以設(shè)計(jì)以下降壓電路如圖2所示，12 V電源給直流減速電機(jī)供電，5 V給光耦原件、繼電器、電流傳感器供電，3 V給stm32主控芯片及蜂鳴器供電。

2.2 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此報(bào)警系統(tǒng)是通過基于霍爾感應(yīng)原理的電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)線性的電壓信號(hào)給單片機(jī)，來判斷電機(jī)是否正常工作。如果橫幅超重電機(jī)超負(fù)荷工作則常蜂鳴器報(bào)警、黃色指示燈亮。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)合理的電壓信號(hào)，此時(shí)綠燈亮；當(dāng)電機(jī)遇故障或嚴(yán)重超負(fù)運(yùn)行，則電機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電保護(hù)并發(fā)出聲光報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到報(bào)警和保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)選用的是ACS712一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快。

圖3 電流傳感器電路圖

2.3 直流減速電機(jī)的控制設(shè)計(jì)

直流減速電機(jī)為條幅升降系統(tǒng)提供動(dòng)力，本設(shè)計(jì)通過stm32單片機(jī)來控制繼電器的開閉從而改變直流減速電機(jī)兩端電壓極性，即控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)條幅的升降。在單片機(jī)與繼電器之間，采用了光電隔離技術(shù)，能夠有效地避免在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)主控芯片的干擾。

圖4 繼電器控制電路

2.4 無線遙控模塊

本模塊采用433M頻率傳輸芯片，通過遙控器發(fā)出指令，由傳輸芯片傳給單片機(jī)，再通過單片機(jī)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到條幅升降的效果。433 MHz無線收發(fā)模塊，低功耗，低速率，低成本，準(zhǔn)確有效，安全可靠。當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用的是keil4編譯環(huán)境，通過J-LINK把程序下載到stm32單片機(jī)中。具體的程序框圖如圖5所示。

3.1 硬件調(diào)試

硬件調(diào)試采用單獨(dú)模塊調(diào)試，然后系統(tǒng)整體運(yùn)行調(diào)試的思路。

1）直流穩(wěn)壓電源調(diào)試：通過系統(tǒng)內(nèi)部供電12 V，依次用萬用表測(cè)得LD3985的輸出電壓是否為5 V，WRB1205ZP的輸出電壓是否為5 V，K7805的輸出電壓是否為3 V，若滿足要求的則直流穩(wěn)壓電源工作正常。

2）報(bào)警系統(tǒng)與直流減速電機(jī)控制模塊調(diào)試：通過單片機(jī)控制繼電器，能否控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，若能則直流減速電機(jī)控制模塊工作正常；當(dāng)電機(jī)正正轉(zhuǎn)時(shí)，卡住電機(jī)使電機(jī)不能正常工作，此時(shí)蜂鳴器是否報(bào)警，若報(bào)警則報(bào)警系統(tǒng)工作正常。

3）無線遙控模塊調(diào)試：通過無線模塊調(diào)試，當(dāng)按下“A”鍵時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下“D”鍵時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下“B”鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)在堵轉(zhuǎn)的情況下，電機(jī)停止工作并且蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警，按下“D”鍵時(shí)確認(rèn)取消報(bào)警。若各個(gè)功能均能正常工作則無線模塊調(diào)試成功。

圖5 具體程序框圖

3.2 軟件調(diào)試

采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)功能明確，在調(diào)試采用逐步的方法，先對(duì)各個(gè)模塊在線調(diào)試，當(dāng)各部分功能實(shí)現(xiàn)后，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)主程序完整調(diào)試。全部采用C語(yǔ)言編寫，除語(yǔ)法與邏輯差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒問題是，可下載到單片機(jī)運(yùn)行調(diào)試。

4 實(shí)施效果

將制作好的條幅掛在條幅懸掛機(jī)上，接通電源，手持遙控器按“A”鍵，則條幅將隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)綠燈亮電機(jī)運(yùn)行正常；當(dāng)條幅上升到目標(biāo)位置時(shí)，通過該位置的接近開關(guān)使橫幅自動(dòng)停止綠燈熄滅，如果在特定場(chǎng)合需臨時(shí)調(diào)整高度也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)；當(dāng)活動(dòng)或會(huì)議結(jié)束，需要撤下條幅時(shí)，通過“B”鍵控制電機(jī)反轉(zhuǎn)使條幅降下來，按“D”鍵橫幅停在指定位置；當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止工作并發(fā)出聲、光報(bào)警，經(jīng)工作人員確認(rèn)故障后按“D”鍵取消報(bào)警；當(dāng)條幅超過一定重量產(chǎn)生安全隱患時(shí)，則蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警。

該裝置實(shí)現(xiàn)了以下功能。

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的自動(dòng)懸掛和自動(dòng)降落功能。

2）實(shí)現(xiàn)無線遙控器對(duì)條幅懸掛機(jī)進(jìn)行控制。

3）實(shí)現(xiàn)具有超重自動(dòng)報(bào)警、電機(jī)異常報(bào)警功能。

因此我們所設(shè)計(jì)的基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，代替人工手動(dòng)升降條幅，縮短會(huì)場(chǎng)布置時(shí)間，降低危險(xiǎn)；懸掛機(jī)體積小，具有防雨功能，適用與室內(nèi)以及室外場(chǎng)合，安裝更加方便。

5 結(jié)論語(yǔ)

此可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)經(jīng)過我們多次的實(shí)踐和檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的可遙控懸掛，滿足在各種條件下對(duì)條幅正常懸掛的要求。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作靈活省力、性能可靠并便于養(yǎng)護(hù)維修的特點(diǎn)。因此，基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)有著很好的應(yīng)用前景，在生產(chǎn)生活中會(huì)用廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F10X數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].2001.

第8篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:電渦流測(cè)功機(jī);直流線性穩(wěn)壓;二級(jí)電壓控制;模擬故障

中圖分類號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1004-373X(2009)10-189-04

New Type of High-power Linear DC Voltage-stabilized Power

Source in Eddy Current Dynamometer

ZHANG Xukai,ZHANG Wenming,ZHOU Haiyong

(Shanghai Internal Combustion Engine Research Institute,Shanghai,200438,China)

Abstract:A new type of power source used for excitation voltage control in eddy current dynamometer in designed.Based on the SCR rectification circuit and analog technology,using the fully three phase position controlled bridge of SCR and power MOSFET regulation to output linear DC voltage.Over-load protection circuit,open-phase protection circuit and thermal-shutdown circuit are designed for equipment reliability.Experimental results show that the equipment can output linear DC voltage and the voltage stablilty fulfil the needs of eddy dynamometer.The equipment also can quickly shutdown when at fault status such as over-loads,open-phase and overheat.The power source designed by the fully three phase position controlled bridge of SCR and power Mosfet regulation can fulfil the needs of voltage of eddy dynamometer.

Keywords:eddy dynamometer;DC linear voltagecd

stabilized;secondary voltage control;analog fault

測(cè)功機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架檢測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分,用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。對(duì)測(cè)功機(jī)來講,為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)所有轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)都保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況,并且可以平順且精細(xì)地調(diào)節(jié)負(fù)荷,需要一個(gè)穩(wěn)定的加載器來滿足發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求,需要對(duì)加載器提供穩(wěn)定且可線性變化的電源。在電渦流測(cè)功機(jī)中,需要對(duì)勵(lì)磁電機(jī)提供的直流電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng),以完成發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架檢測(cè)。

由于電渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁電機(jī)要求磁場(chǎng)恒定,故要求電源提供的負(fù)載電壓恒定不變,而且磁場(chǎng)一般都是穩(wěn)定的,還要求有較好的電壓穩(wěn)定度,即要求即使輸入電壓發(fā)生一定變化時(shí),輸出電壓應(yīng)保持不變。

為了達(dá)到平順調(diào)節(jié)負(fù)荷的目的,輸出電壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)木€性調(diào)節(jié)范圍,并且還要有一定的保護(hù)措施。根據(jù)設(shè)計(jì)需要,該電源輸出電壓的變化范圍為0～180 V,要求最大負(fù)載功率為5.4 kW,輸出電壓穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于1%。

1 工作原理

由于要求的電壓調(diào)節(jié)范圍較寬,要求的功率較大,目前電渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁加載電源采用較多的方法是可控整流器,在此通過控制晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)壓。其工作原理是對(duì)晶閘管的控制極進(jìn)行控制,通過改變晶閘管的導(dǎo)通角,可以在輸出端獲得平均值和有效值都隨導(dǎo)通角變化而變化的直流脈動(dòng)電壓。采用該原理設(shè)計(jì)的電源可以達(dá)到很高的輸出功率,但是電壓穩(wěn)定性差,而且控制呈顯著的非線性,不適合電渦流測(cè)功機(jī)對(duì)電壓的要求。因此,該電源采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調(diào)整兩個(gè)控制環(huán)聯(lián)合控制的方法,使輸出電壓可以滿足大功率、高穩(wěn)定度和可寬范圍線性調(diào)節(jié)的要求。

1.1 系統(tǒng)方框圖

由于該電源要求功率較大,并且對(duì)電壓穩(wěn)定度也有較高的要求,所以采用如圖1所示的電源方框圖。

1.2 可控整流原理

如圖2所示,通過控制晶閘管的導(dǎo)通角,可以在整流電路輸出端獲得隨控制電壓變化的電壓。

可控整流電路是指在輸入交流電壓的波形和幅值一定時(shí),輸出電壓的平均值可以通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用可控整流電路可以提高變壓器的初、次級(jí)利用率,具有較大的功率因數(shù)和較小的脈動(dòng)率,因此選作為主回路。

由于采用整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路構(gòu)成兩級(jí)控制環(huán)。因此選擇對(duì)整流濾波電路要考慮兩點(diǎn):考慮調(diào)整管的工作狀態(tài),確保調(diào)整管能工作在線性放大區(qū);考慮交流電網(wǎng)波動(dòng)的影響。交流電網(wǎng)的波動(dòng)會(huì)反映到整流濾波電路的輸出電壓上。按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定,在沒有特定說明的情況下,一般按變化±10%來考慮。這就要求當(dāng)電網(wǎng)電壓變化±10%時(shí),調(diào)整管要處于線性放大區(qū),從而使穩(wěn)壓電路能保持正常工作。在該電源設(shè)計(jì)中,由于負(fù)載容量較大,使用單相電源會(huì)造成三相電網(wǎng)的不平衡,影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常工作,所以采用的是三相橋式全控整流調(diào)節(jié)方式。三相可控整流的脈動(dòng)頻率比單相高,紋波因數(shù)顯著低于單相。三相全控橋式整流電路電路可以在負(fù)載上得到比三相半控橋式整流電路更為均勻的波形。

采用市場(chǎng)上常見的三相整流功率模塊,集成了晶閘管三相橋式整流電路以及觸發(fā)電路,通過對(duì)模塊的輸入電壓進(jìn)行控制,即可完成整流與調(diào)相功能。通過在功率模塊輸入端連接三相隔離變壓器,將輸出電路與交流輸入隔離。隔離變壓器具有電壓變換功能及有源濾波抗干擾功能。隔離變壓器在交流電源輸入端的特點(diǎn)為: 若電網(wǎng)三次諧波和干擾信號(hào)比較嚴(yán)重,采用隔離變壓器,可以去掉三次諧波和減少干擾信號(hào);

采用隔離變壓器可以產(chǎn)生新的中性線,避免由于電網(wǎng)中性線不良造成設(shè)備運(yùn)行不正常;非線性負(fù)載引起的電流波形畸變(如三次諧波)可以隔離而不污染電網(wǎng)。

隔離變壓器在交流電源輸出端的特點(diǎn)為:防止非線性負(fù)載的電流畸變影響到交流電源的正常工作及對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,起到凈化電網(wǎng)的作用;在隔離變壓器輸入端采樣,使得非線性負(fù)載電流的畸變不影響取樣的準(zhǔn)確性,得到能反應(yīng)實(shí)際情況的控制信號(hào)。

對(duì)于小功率或者中等功率的使用場(chǎng)合,可以采用單相橋式半控的方法作為其整流主回路。電路組成可以選擇晶閘管模塊作為主回路,使用KC04芯片作為晶閘管模塊的移相觸發(fā)電路。通過調(diào)節(jié)KC04的控制電壓控制晶閘管的導(dǎo)通角,從而得到隨控制電壓變化的直流脈動(dòng)電壓。

1.3 串聯(lián)反饋晶體管電路

可控整流輸出的電壓經(jīng)電容整形濾波后的電壓仍然具有較大的紋波,波動(dòng)很大,而且很容易受電網(wǎng)電壓的影響,并且單純控制晶閘管的導(dǎo)通角得到的輸出電壓呈明顯的脈動(dòng)和非線性。這就要求系統(tǒng)在可控整流電壓輸出端添加串聯(lián)反饋調(diào)整電路,使輸出電壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其穩(wěn)壓原理是調(diào)整元件的動(dòng)態(tài)電阻,它是隨輸出電壓的變化而自動(dòng)變化的。當(dāng)負(fù)載電阻變小使輸出電壓降低時(shí),調(diào)整元件的動(dòng)態(tài)電阻便會(huì)自動(dòng)變小,從而使調(diào)整元間兩端的壓降降低,確保輸出電壓趨近原來的數(shù)值。串聯(lián)反饋調(diào)整電路的框圖如圖3所示,包括調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和比較放大器等部分。輸入電壓經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)后,變成穩(wěn)定的輸出電壓,取樣電路與基準(zhǔn)電壓相比較,并把比較后的誤差信號(hào)送入放大器,增強(qiáng)反饋控制效果。采用串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電路,輸出電壓范圍不受調(diào)整元件本身耐壓的限制,而且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可以做得很高。但是過載能力差,瞬時(shí)過載會(huì)使調(diào)整元件損壞,需要添加過載保護(hù)電路。

1.4 調(diào)整元件控制電路設(shè)計(jì)

在該電源系統(tǒng)中,采用大功率MOSFET作為調(diào)整元器件,與三相橋式移向控制一起組成輸出電壓控制環(huán)。

1.4.1 三相調(diào)壓模塊的控制

由于采用三相調(diào)壓模塊,所以只需對(duì)調(diào)壓模塊進(jìn)行控制,即可完成整流輸出功能。盡管三相模塊中控制電壓與晶閘管的導(dǎo)通角呈線性關(guān)系,如圖2所示,晶閘管的輸出電壓與晶閘管導(dǎo)通角的變化卻呈非線性關(guān)系;同時(shí),為了保證電源功率輸出調(diào)整管集-射級(jí)之間的電壓差基本穩(wěn)定,便于控制功耗,提高電源安全性,需要使電源功率調(diào)整管的輸入電壓基本呈線性變化。這里采用對(duì)控制電壓進(jìn)行非線性處理后,再輸入到三相整流模塊控制端的方法。控制輸入電壓經(jīng)過二極管后作用到運(yùn)算放大器,利用二極管的非線性特性與三相模塊的非線性進(jìn)行匹配,基本上可以使計(jì)算機(jī)輸出的控制電壓與晶閘管整流輸出的電壓呈現(xiàn)線性比例關(guān)系。電壓輸入/輸出特性如圖4所示,線路如圖5所示。

1.4.2 功率MOSFET的控制

該電源選用功率MOSFET作為調(diào)整元件,為電壓控制型器件,在驅(qū)動(dòng)大電流時(shí)無需驅(qū)動(dòng)級(jí),具有高輸入阻抗,工作頻率寬,開關(guān)速度高以及優(yōu)良的線性區(qū)。為了保證電源的可靠性與安全性,需要將強(qiáng)電控制部分與弱電控制部分進(jìn)行隔離。在此采用光電耦合器完成地的隔離,具體過程如圖6所示。

MOSFET的控制電壓由計(jì)算機(jī)提供,經(jīng)過F/V變換器、光電耦合器、V/F變換器變換后與取樣電路取來的電壓信號(hào)同時(shí)作用在比較放大器的輸入端,通過與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,比較放大器將輸出相應(yīng)的電壓去控制MOSFET,以穩(wěn)定輸出電壓。由于負(fù)載電流較大,因此MOSFET需采用并聯(lián)連接方式,增加輸出電流,確保在大電流情況下電源的正常工作。并聯(lián)運(yùn)用時(shí),各管的參數(shù)盡量一致,可以在發(fā)射極串聯(lián)均流電阻,利用負(fù)反饋減小電流分配的不均勻。電路如圖7所示。

2 監(jiān)控管理設(shè)計(jì)

2.1 電源保護(hù)電路

由于采用串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路作為電壓控制環(huán),因此在測(cè)功機(jī)發(fā)生短路或者過載時(shí)會(huì)有很大的電流流過調(diào)整管MOSFET,并且所有輸入電壓幾乎都加在調(diào)整管的集-射級(jí)之間,很容易將其燒壞,因此添加保護(hù)電路是必需的。常用的過電流保護(hù)電路有限流型、截止型和減流型。這里采用晶體管截止型保護(hù)電路,其原理是當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到限流值,過電流保護(hù)電路使穩(wěn)壓電源進(jìn)人截止?fàn)顟B(tài),并不再恢復(fù),使穩(wěn)壓電源與負(fù)載得到有效的保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是:這時(shí)的電源調(diào)整管功耗為零,最大缺點(diǎn)是:屬?zèng)_擊性負(fù)載時(shí),容易誤動(dòng)作,使穩(wěn)壓電源進(jìn)人過流保護(hù)

狀態(tài),且一旦進(jìn)入過電流保護(hù)狀態(tài)后,即使過電流狀態(tài)解除,也不能自動(dòng)復(fù)位。具體線路如圖8所示,當(dāng)電流超過額定負(fù)載時(shí),采樣電阻R4兩端電壓上升,使晶閘管SCR導(dǎo)通,晶體管NPN1導(dǎo)通,NPN2截止,這時(shí)MOSFET的柵級(jí)輸入電壓(即R3處的電壓)被強(qiáng)制拉底,使MOSFET輸出為零;同時(shí),串聯(lián)在過載保護(hù)線路中的光耦導(dǎo)通,使三相功率整流模塊的控制信號(hào)輸入端接地,串聯(lián)反饋穩(wěn)壓線路的輸入電壓為零,起到保護(hù)元件的作用。

由于電網(wǎng)自身原因或者電源輸入接線不可靠,電源有可能會(huì)運(yùn)行在缺相的情況下,而且掉相運(yùn)行不易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源缺相運(yùn)行時(shí),整流橋上的電流會(huì)不平衡,容易造成損毀,因此必須加入缺相保護(hù)電路,以進(jìn)行缺相保護(hù)。電路原理圖如圖9所示,當(dāng)ABC三相有一相發(fā)生缺相時(shí),其對(duì)應(yīng)的電源指示燈熄滅,缺相指示燈亮起,并且通過光耦輸出信號(hào)到繼電器驅(qū)動(dòng),此時(shí)繼電器吸合,將三相功率模塊的控制輸入與地短接,使可控整流輸出為零,起到保護(hù)電源的作用。

2.3 過熱保護(hù)

在電源處于長(zhǎng)時(shí)間大電流工作狀態(tài)或者工作環(huán)境比較惡劣時(shí),電源的內(nèi)部溫度很高,會(huì)影響電源的可靠性。有資料表明,電子元器件溫度每升高2 ℃,可靠性下降10%,這就意味著溫度升高50 ℃時(shí)的工作壽命只有溫度升高25 ℃時(shí)的1/6。因此,為了避免功率器件過熱損壞,必須對(duì)電源的溫度進(jìn)行控制。通過控制MOSFET的管壓降可以控制MOSFET上的功率,從而減少發(fā)熱量,降低溫度的升高。

在電路設(shè)計(jì)中增加一個(gè)光電耦合器反饋可以完成這個(gè)目的,當(dāng)MOSFET兩端管壓降過高時(shí),光耦導(dǎo)通,光耦輸出信號(hào)反饋至三相調(diào)壓模塊的控制輸入,使其輸出的控制電壓降低,從而降低MOSFET兩端的管壓降,在保證電源正常工作的前提下,使MOSFET的功率保持在額定范圍以內(nèi)。

當(dāng)使用環(huán)境較為惡劣或者出現(xiàn)電路故障時(shí),即使對(duì)MOSFET兩端電壓進(jìn)行控制,MOSFET的管芯也可達(dá)到很高的溫度,這就需要對(duì)MOSFET進(jìn)行散熱處理,并在MOSFET附近安裝溫度繼電器;當(dāng)溫度高于溫度繼電器的額定值時(shí),溫度繼電器導(dǎo)通,通過一個(gè)光耦將導(dǎo)通信號(hào)傳遞到三相功率模塊的輸入端,使其輸入為零,從而使電源功率調(diào)整管的輸入電壓為零,起到保護(hù)調(diào)整元件的作用。當(dāng)溫度回到正常時(shí),電路可自動(dòng)恢復(fù)工作。

各種保護(hù)電路與主回路的關(guān)系如圖10所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)連續(xù)負(fù)載試驗(yàn),該設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求。經(jīng)過不斷的完善和改進(jìn),使其性能穩(wěn)定,工作可靠。采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調(diào)整兩個(gè)控制環(huán)聯(lián)合控制,可以有效提高電源的穩(wěn)定度,降低電源的紋波;采用三相隔離變壓器接入電網(wǎng),可以提高電源的安全性,降低對(duì)電網(wǎng)功率的要求;采用集成三相功率調(diào)壓模塊,減少了電路的復(fù)雜程度;通過添加各種保護(hù)電路,在設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),及時(shí)切斷三相輸入,保護(hù)元件不受到損壞。由于采用截止型保護(hù)電路,電源不能自動(dòng)復(fù)位,所以在環(huán)境條件允許的情況下,可以采用開關(guān)型過電流保護(hù),解決了限流型的高功率損耗,減流型的鎖定效應(yīng)和截止型的手動(dòng)復(fù)位等問題。該電源主要用于需要大功率線性調(diào)壓的場(chǎng)合,也可用作大功率高穩(wěn)定度線性穩(wěn)壓電源使用。

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第9篇：直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】實(shí)踐操作興趣成功快樂自信心

當(dāng)前中職生最突出的現(xiàn)象主要表現(xiàn)在惰性強(qiáng)、不自信、不求上進(jìn)等方面。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因有以下幾方面：首先是許多中職生都是單親或留守家庭的孩子，父母對(duì)孩子的教育管得太少或管得方法不對(duì)導(dǎo)致孩子自小成績(jī)較差、缺乏自信。其次是中職生年齡普遍較小，有的初中還沒畢業(yè)就來中職校學(xué)習(xí)了；有的還處在青春年少叛逆期，不能全面分析面對(duì)的問題和疑惑；有的對(duì)自己認(rèn)識(shí)不足，沒有形成健康正確的自我意識(shí)；很多學(xué)生無法具備較強(qiáng)的自信心。再次是他們大多數(shù)都是獨(dú)生子女，嬌氣任性、自私冷漠、耐挫力差。一旦遭遇挫折或批評(píng)，便變得灰心喪氣，萎靡不正。第四是中職生基礎(chǔ)教育底子弱或自身努力不夠，甚至自暴自棄，導(dǎo)致老師和社會(huì)評(píng)價(jià)不高，加劇了他們自信心的缺乏。第五是當(dāng)前教育體制或教育方法不當(dāng)。有些孩子僅僅因?yàn)橹橇Πl(fā)育慢了半拍或?qū)W習(xí)的興趣有些差異，就被當(dāng)作另類看待，結(jié)果導(dǎo)致成績(jī)?cè)絹碓讲睿瑢W(xué)習(xí)興趣越來越低，形成惡性循環(huán)。

現(xiàn)代社會(huì)，學(xué)習(xí)是終生任務(wù)，不可能一次完成，在學(xué)校幾年的學(xué)習(xí)，也沒辦法決定一個(gè)人終生的發(fā)展和成就。走出校門，只要堅(jiān)持終生學(xué)習(xí)，相信他們就業(yè)后，從基層做起，就會(huì)更直接了解社會(huì)、接觸下層、熟悉國(guó)情，也將更有益?zhèn)€人的成長(zhǎng)和成功，更利于未來的發(fā)展。所以，中職生一定要自信?！八^自信，就是要在認(rèn)識(shí)自我的基礎(chǔ)上充分相信自己：相信自己可以在面對(duì)困難與挑戰(zhàn)的時(shí)候，將自己最大的潛能釋放出來，相信自己可以在理想和興趣的引導(dǎo)下堅(jiān)定不移地走向成功?！弊孕攀菨撃艿姆糯箸R，自信是成功的推進(jìn)器，自信是快樂的催化劑。下面就我在直流穩(wěn)壓電源小制作實(shí)訓(xùn)課中，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)自信心的培養(yǎng)談點(diǎn)幾認(rèn)識(shí)和看法。

一、在新課導(dǎo)入明確課程的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師提出問題：現(xiàn)今學(xué)生每人都有一部手機(jī)，手機(jī)在使用當(dāng)中如果沒電了，手機(jī)還能用嗎？多數(shù)學(xué)生不用思考就能快速回答：“不能用。但是手機(jī)電池一充電就可以用了”。聰明、表現(xiàn)好的學(xué)生教師要及時(shí)鼓勵(lì)他們、表?yè)P(yáng)他們，并告訴他們直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用及其重要性。

直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位，是為各種電子電路提供直流工作電壓，是電路的心臟。當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路――電源電路。可以說電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載改變時(shí)，能保持輸出直流電壓基本不變的電源電路。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。其次在職業(yè)教育的電子技能訓(xùn)練課程中，學(xué)生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(jìn)行，學(xué)習(xí)就無從談起。

“興趣是人對(duì)認(rèn)識(shí)和活動(dòng)需要的情緒表現(xiàn)，是積極探究事物的認(rèn)識(shí)傾向”。學(xué)生一旦對(duì)學(xué)習(xí)發(fā)生了興趣，各種感官包括大腦都會(huì)處于一種活躍的狀態(tài)，從而為參與學(xué)習(xí)活動(dòng)提供最佳的心理準(zhǔn)備。

二、設(shè)計(jì)合理的教學(xué)案例，讓學(xué)生成為課堂的主人

對(duì)機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的中職學(xué)生，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況、學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)而設(shè)計(jì)的一套行之有效的教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生成為課堂的主人。一節(jié)課45分鐘，教師占用的時(shí)間一般不超過十五分鐘，其余的三十分鐘完全交給學(xué)生活動(dòng)。葉圣陶先生曾說：“上課，在學(xué)生是報(bào)告和討論，不是一味地聽講；在老師是指導(dǎo)和糾正，不是一味的講解”。學(xué)生的知識(shí)不是靠老師“灌”出來的，而是靠學(xué)生在課堂主動(dòng)思考，主動(dòng)參與，動(dòng)手實(shí)踐，課后查找資料，課堂熱烈討論的過程中，自己“掙”來的。老師在這個(gè)過程中更重要的是做好“導(dǎo)演”，設(shè)計(jì)好課堂教學(xué)過程，設(shè)計(jì)好案例、項(xiàng)目、問題、任務(wù)，激發(fā)學(xué)生參與的熱情。學(xué)生在學(xué)習(xí)電阻的讀數(shù)及其組成的簡(jiǎn)單的串、并、混聯(lián)電路；有關(guān)的焊接知識(shí)；萬用表的應(yīng)用、信號(hào)發(fā)生器、示波器等儀器儀表之后，結(jié)合已有的知識(shí)，對(duì)課本的內(nèi)容進(jìn)行刪除、調(diào)節(jié)、設(shè)置。具體實(shí)訓(xùn)步驟如下：

（一）按照電路原理圖一進(jìn)行安裝。在安裝中，學(xué)生遇到新圖形符號(hào)時(shí)會(huì)

及時(shí)提問，此時(shí)老師就要教會(huì)學(xué)生認(rèn)識(shí)元件、檢測(cè)元件，極性的判別等，如圖中的變壓器、二極管、電容、LM317、電阻、電位器等。引導(dǎo)學(xué)生按元件順序逐一安裝上電路板（因是用萬能板），當(dāng)中遇到大的、重的元件可以在電路板上預(yù)留些地方最后裝上。把課堂的話語(yǔ)權(quán)還給學(xué)生，讓學(xué)生輕松地自主學(xué)習(xí)，并成為課堂的主角。教師是教學(xué)過程的策劃者、組織者、合作者，而學(xué)生是整個(gè)學(xué)習(xí)過程的主角，主要發(fā)揮掌控課堂，提示重難點(diǎn)，引導(dǎo)和適時(shí)糾錯(cuò)的作用。

（二）用儀器儀表測(cè)量電路中的關(guān)鍵點(diǎn)。

（三）引導(dǎo)學(xué)生繪畫出穩(wěn)壓電源的整體方框圖

通過把課堂交給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，能有效提高學(xué)習(xí)效率。成功制作直流電源，讓學(xué)生獲得了成功和快樂，讓學(xué)生自信起來，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)自我、充滿自信、充滿激情和熱情。創(chuàng)造自我、超越自我，是這個(gè)年齡段和這個(gè)學(xué)歷層次的學(xué)生們前行的方向。同時(shí)通過實(shí)訓(xùn)課保證了理論知識(shí)的層次性、系統(tǒng)性、具有很好實(shí)踐培訓(xùn)特點(diǎn)，突出培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力、操作能力、應(yīng)用設(shè)計(jì)能力、崗位工作能力、對(duì)學(xué)生走上工作崗位并適應(yīng)崗位有很大幫助作用，從而改變了傳統(tǒng)教學(xué)中課堂上教者滔滔不絕，學(xué)者昏昏欲睡，效果不理想的現(xiàn)象。通過實(shí)訓(xùn)課讓學(xué)生體會(huì)親力親為做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要將每個(gè)步驟，每個(gè)細(xì)節(jié)弄清楚；實(shí)驗(yàn)后加強(qiáng)復(fù)習(xí)，思考，增強(qiáng)學(xué)習(xí)印象。同時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師可以根據(jù)自己的親身體會(huì)，將一些課本上沒有的知識(shí)教給學(xué)生，拓寬了學(xué)生的眼界，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到這門課程在生活中重要性。

三、引導(dǎo)學(xué)生通過各種渠道獲取學(xué)習(xí)資源，拓展知識(shí)面

在新課標(biāo)指導(dǎo)下改革教學(xué)方法，將計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，影視技術(shù)，多媒體課件引入教學(xué)中，使教學(xué)圖文并茂，聲樂并存，對(duì)學(xué)生理解抽象概念、熟悉實(shí)際電子線路、增加對(duì)電子技術(shù)的興趣、培養(yǎng)實(shí)際能力等諸方面應(yīng)有很大的幫助。讓學(xué)生由“被動(dòng)”學(xué)習(xí)變?yōu)椤爸鲃?dòng)”學(xué)習(xí)。一節(jié)課教學(xué)的時(shí)間和空間是有限制的，教師在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，發(fā)揮好課堂教學(xué)向課外輻射的作用，引導(dǎo)學(xué)生通過各種渠道獲取學(xué)習(xí)資源，使有限的時(shí)間、空間獲得無限的延伸，使課內(nèi)外學(xué)習(xí)相結(jié)合，做到“取法于課內(nèi)，得益于課外”。在具體操作中教師要充分地分析教材，鼓勵(lì)學(xué)生通過各種渠道收集與課堂教學(xué)有關(guān)的資料。教師要親自弄清楚從何處可以收集到這些信息，并且給不同層次的學(xué)生推薦不同的途徑去獲取信息，同時(shí)還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)查獲的資料進(jìn)行歸納、提煉。

課堂生活是要讓學(xué)生成為課堂的主人，使他們的想象力飛起來，思維動(dòng)起來，語(yǔ)言活起來。這就要求教師要在不斷的實(shí)踐中反思，不斷地提高，與新課標(biāo)一同成長(zhǎng)！