穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理精選(九篇)

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第1篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

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)

[1]郭S.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

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

第2篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：變壓；整流濾波；穩(wěn)壓；

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

1、引言

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。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, 或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)(如1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。二是穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路, 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。

傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調(diào)整精度不高,讀數(shù)欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領(lǐng)域,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。

從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。

在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。

2、方案論證與比較：

方案一: 采用單級(jí)開關(guān)電源，由220V交流整流后，經(jīng)開關(guān)電源穩(wěn)壓輸出。但此方案所產(chǎn)生的直流電壓紋波大，在其后的幾級(jí)電路中很難加以抑制，很有可能造成設(shè)計(jì)的失敗與技術(shù)參數(shù)的超標(biāo)。

方案二：并聯(lián)式穩(wěn)壓電源，電路簡(jiǎn)便易行，所用元器件相對(duì)較少，當(dāng)負(fù)載電流恒定時(shí)穩(wěn)定性相對(duì)較好，其突出優(yōu)點(diǎn)就是可承受輸出短路。但是效率低于串聯(lián)式穩(wěn)壓電源，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍較小，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大，因而不能采用。

方案三：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源，利用可調(diào)的三端式集成穩(wěn)壓器先提供穩(wěn)壓電壓和小電流，再通過三極管擴(kuò)流的方式使之提供大功率。由于集成穩(wěn)壓器通常內(nèi)部已有各種保護(hù)電路，輔助電路就可以簡(jiǎn)化。其次想采用經(jīng)典的分立式元件形式，因?yàn)樵诶碚撜n及實(shí)驗(yàn)室中看到的大多是這種電源，并且具體電路形式很豐富，可借鑒的結(jié)構(gòu)也較多。

比較以上幾種方案，決定采用方案三，即經(jīng)典的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源，穩(wěn)扎穩(wěn)打，力爭(zhēng)做好。

3、硬件電路的組成與設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。

我國電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。

3.1電源變壓器

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

本設(shè)計(jì)方案所需要用到的降壓變壓器是將電網(wǎng)交流電壓220V變換成復(fù)合需要的交流電壓，此交流電壓經(jīng)過整流后可獲得后級(jí)電路所需要的直流電壓12V。

由于所需的直流電壓比起電網(wǎng)的交流電壓在數(shù)值上相差較大，考慮到穩(wěn)壓部分中的集成穩(wěn)壓器須在輸入電壓≥10V 時(shí)才能使輸出電壓為0.7V～9V。所以，降壓后的電壓設(shè)為10V～12V，才能達(dá)到要求輸出的電壓為0V～10V，即該部分電路采用變壓器把220V交流市電變?yōu)榧s10V 的低壓交流電，作為電源的輸入電壓。變壓器原輔線圈的匝數(shù)比為：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

電路中的保險(xiǎn)絲可起到保護(hù)電源的作用，當(dāng)電流大于0.5A 時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，從而防止電源燒壞。電源變壓器的效率為：

其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。

一般小型變壓器的效率如表1所示，因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)下表算出原邊功率。

表1小型變壓器的效率

3.2整流濾波電路

整流電路將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。

如圖所示，在本設(shè)計(jì)中采用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，利用單相橋式整流電路把方向和大小都大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動(dòng)的直流電。其優(yōu)點(diǎn)是電壓較高,紋波電壓較小,整流二極管所承受的最大反向交流電流流過,變壓器的利用率高。濾波電路：利用儲(chǔ)能元件-電容C兩端的電壓不能突變的性質(zhì),采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動(dòng)成分大部分濾除,得到比較平滑的直流電。

圖2橋式整流橋電路

直流電壓與交流電壓的有效值間的關(guān)系為：

在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：

流過每只二極管的平均電流為：

其中：R為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿足：

其中：T = ms是50Hz交流電壓的周20期。

3.3穩(wěn)壓電源電路

三端穩(wěn)壓器各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試

輸入電壓u2受負(fù)載和溫度發(fā)生變化到影響而發(fā)生波動(dòng)時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓VI會(huì)隨著變化。因此，為了維持輸出電壓VI穩(wěn)定不變，需要對(duì)電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的電壓輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

三端穩(wěn)壓器的引腳及其應(yīng)用電路見附錄圖3。

7806為三端式集成穩(wěn)壓器，這種集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。W78系列三端穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，輸出電流最大可達(dá)1.5A（加散熱片）。若要求輸出負(fù)電壓，可選用W79系列穩(wěn)壓器。圖3是7806的外型和三個(gè)引出端，其中：

1―輸入端（不穩(wěn)定直流電壓輸入端）；

2―輸出端（穩(wěn)定直流電壓輸出端）；

3―公共端；

圖3三端式集成穩(wěn)壓器

它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓Uo=6±5%；最大輸入電壓Uimax=35V； 電壓最大調(diào)整率Su=50mV；靜態(tài)工作電流Io=6mA； 最大輸出電流Iomax=1.5A；輸出電壓溫漂ST=0.6mV/oC。

3.4穩(wěn)壓系數(shù)的測(cè)量(調(diào)節(jié)輸出電壓為5V時(shí))

按圖所示連接電路， 在u1=220V時(shí)，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Vo，應(yīng)改變電源電壓上升和下降10%，分別測(cè)量穩(wěn)壓電源的輸出電壓VO，RL=100Ω。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)節(jié)交流不太方便時(shí),可采用變壓器的次級(jí)變換的方法,如①②腳電壓為18V,測(cè)量一次,記下VO1.再更換到③①腳測(cè)量一次VO2, 將測(cè)量的結(jié)果填入表5中。則穩(wěn)壓系數(shù)為：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5輸出內(nèi)阻的測(cè)量(調(diào)節(jié)輸出電壓為5V時(shí))

按圖4所示連接電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓不變 ，在不接負(fù)載RL時(shí)測(cè)出開路電壓Vo1，此時(shí)Io1=0，然后接上負(fù)載RL，測(cè)出輸出電壓Vo2和輸出電流Io2，測(cè)量結(jié)果填入表3中。則輸出電阻為：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6紋波電壓的測(cè)量(調(diào)節(jié)輸出電壓為6V時(shí))

用示波器觀察Vo的紋波峰峰值，（此時(shí)Y通道輸入信號(hào)采用交流耦合AC），測(cè)量Vop-p的值（約幾mV）。

4、直流電源系統(tǒng)原理圖

第3篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

嵌入式控制系統(tǒng)的MCU一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。而設(shè)計(jì)者多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓器件來將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變MCU所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)大的“熱損失”（其值為V壓降×I負(fù)荷），其工作效率僅為30%～50%[1]。加之工作在高粉塵等惡劣環(huán)境下往往將嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)置于密閉容器內(nèi)的聚集也加劇了MCU的惡劣工況，從而使嵌入式控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變得更差。

而開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件則以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作。因此，工作時(shí)要么是大電流流過低導(dǎo)通電壓的開關(guān)管、要么是完全截止無電流流過。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá)70%～90%[1]。在相同電壓降的條件下，開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和PCB板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要加裝散熱片，從而減少了對(duì)MCU工作環(huán)境的有害影響。

    采用開關(guān)穩(wěn)壓電源來替代線性穩(wěn)壓電源作為MCU電源的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開關(guān)管的高頻通斷特性以及串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來自于電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。此外，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。

LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件（如78xx系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。

1 LM2576簡(jiǎn)介

LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括 LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個(gè)系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。

LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下[2]：

最大輸出電流：3A；

最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V；

輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選；

振東頻率：52kHz；

轉(zhuǎn)換效率：75%～88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）；

    控制方式：PWM；

工作溫度范圍：-40℃ ～ +125℃

工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制；

工作模式控制：TTL電平兼容；

所需外部元件：僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)）；

器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制；

封裝形式：TO-220或TO-263。

LM2576的內(nèi)部框圖如圖1所示，該框圖的引腳定義對(duì)應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。

LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可調(diào)-ADJ時(shí)開路），R2分別為1.7 kΩ（3.3V）、3.1 kΩ（5V）、8.84 kΩ（12V）、11.3 kΩ（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號(hào)不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。

由圖1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。

2 LM2576應(yīng)用舉例

2.1 基本應(yīng)用設(shè)計(jì)

由LM2576構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路僅需四個(gè)外圍器件，其電路如圖2所示。

電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓·微秒常數(shù)（E·T）：

E·T=（Vin - Vout）×Vout/ Vin×1000/f   (1)

上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、?是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。E·T確定之后，就可參照參考文獻(xiàn)[2]所提供的相應(yīng)的電壓·微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來查找所需的電感值了。

    該電路中的輸入電容C2一般應(yīng)大于或等于100μF，安裝時(shí)要求盡量靠近LM2576的輸入引腳，其耐壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。而輸出電容C1的值應(yīng)依據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算（單位μF）：

C≥13300 Vin/ Vout×L （2）

上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓、Vout是LM2576的輸出電壓、L是經(jīng)計(jì)算并查表選出的電感L1的值，其單位是μH。電容C鐵耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的1.5～2倍。對(duì)于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V的電容器。

二極管D1的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2576的最大電流限制。二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍。參考文獻(xiàn)[2]中推薦使用1N582x系列的肖特基二極管。

Vin的選擇應(yīng)考慮交流電壓最低跌落值（Vac-min）所對(duì)應(yīng)的LM2576輸入電壓值及LM2576的最小輸入允許電壓值Vmin(以5V電壓輸出為例，該值為8V)，因此，Vin可依據(jù)下式計(jì)算：

Vin≥（220Vmin/Vac-min）

如果交流電壓最低允許跌落30%（Vac-min=154V）、LM2576的電壓輸出為5V（Vmin=8V），則當(dāng)Vac=220V時(shí)，LM2576的輸入直流電壓應(yīng)大于11.5V，通常可選為12V。

2.2 工作模式可控應(yīng)用設(shè)計(jì)

LM2576的5腳輸入電平可用于控制LM2576的工作狀態(tài)。5腳輸入電平與TTL電平兼容。當(dāng)輸入為低電平時(shí)，LM2576正常工作；當(dāng)輸入為高電平時(shí)，LM2576停止輸出并進(jìn)入低功耗狀態(tài)。圖3是LM2576的工作模式可控電路原理圖。

圖3中，下拉電阻R2可保證MCU-CON控制端為低時(shí)LM2576的正常工作，其值為1～10kΩ。MCU-CON的控制端信號(hào)來自MCU，該端為高電平時(shí)，LM2576停止輸出，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。開關(guān)K的閉合會(huì)使LM2576重新工作。R1的選擇與R2的阻值有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)保證當(dāng)MCU-CON控制端為高電平且K閉合時(shí)，R1不至于因過流而損壞MCU的輸出控制端。同樣，當(dāng)MCU-CON控制端為高電平且K斷開時(shí)，應(yīng)保證R2上的分壓大于TTL高電平的最小值（2V）。

圖4

    2.3 與線性穩(wěn)壓器件的配合設(shè)計(jì)

較高的輸出電壓紋波（一般大于20mV）是開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中不可回避的問題。在某些對(duì)電源紋波電壓有特殊要求的場(chǎng)合（如MCU內(nèi)部有高精度A/D轉(zhuǎn)換器等），可采用開關(guān)穩(wěn)壓電源來提高穩(wěn)壓電源的工作效率或采用線性穩(wěn)壓電源來降低穩(wěn)壓電源的輸出紋波電壓。因此，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源相結(jié)合的形式可為有特殊要求的MCU供電提供一種更好的方法。圖4是低紋波輸出電壓穩(wěn)壓電路原理圖。

圖4中的前半部類似于圖2，為了提穩(wěn)壓電源的整體工作效率，當(dāng)IC2采用7805時(shí)，由于7805的最小輸入電壓為7.5V，因此，圖4中的開關(guān)穩(wěn)壓集成電路采用了可調(diào)節(jié)輸出芯片（LM2576-ADJ），圖中，開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的輸出電壓Vort與 R1和R2的關(guān)系如下：

Vort=1.23×（1+ R2/ R1）

第4篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：電子 制圖 驅(qū)動(dòng)

隨著電子技術(shù)、電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期不斷加快，傳統(tǒng)的職業(yè)院校電子專業(yè)課程已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)對(duì)電子專業(yè)技能人才的要求。從筆者學(xué)院近幾年畢業(yè)的電子專業(yè)學(xué)生的跟蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)迫切需要職業(yè)院校加快課程體系的建設(shè)。為此，筆者學(xué)院根據(jù)企業(yè)調(diào)研的結(jié)果，在學(xué)院的電子類相關(guān)專業(yè)增設(shè)了電子工程制圖課程。為使課程教學(xué)真正貫徹落實(shí)“堅(jiān)持以就業(yè)為導(dǎo)向，深化職業(yè)教育教學(xué)改革”的原則，筆者學(xué)院組織電子教研室與計(jì)算機(jī)教研室具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的一線教師共同開展專項(xiàng)教改課題研究，力求使課堂內(nèi)容貼近教學(xué)實(shí)際，滿足學(xué)生成才與企業(yè)電子專業(yè)崗位群的需要。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者學(xué)院已逐步將該課程建設(shè)成有特色、實(shí)用性強(qiáng)的精品課程。

一、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)任務(wù)

電子工程制圖作為職業(yè)院校電子類相關(guān)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)中首先必須把握住課程的教學(xué)任務(wù)。根據(jù)企業(yè)崗位群的需要，我們將該課程的教學(xué)任務(wù)定位于使學(xué)生掌握運(yùn)用相關(guān)軟件完成電路原理圖的繪制、電路仿真、PCB板的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查、輸出文檔報(bào)表等一系列的技能，對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)意識(shí)培養(yǎng)和職業(yè)道德教育，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與職業(yè)能力，增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)職業(yè)變化的能力，為學(xué)生職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)內(nèi)容

通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐與摸索，筆者學(xué)院逐漸建立起一套適應(yīng)學(xué)院實(shí)際教學(xué)狀況的教學(xué)模式。首先在教學(xué)軟件的選擇上，不盲目追求“品牌”，而是選擇最適合學(xué)院職校生當(dāng)前知識(shí)、能力素質(zhì)的軟件。經(jīng)過多方比較、試用、反饋，特別是征求企業(yè)一線電子技術(shù)工程師的意見，最終決定采用Protel DXP 2004軟件。該軟件是基于Windows操作平臺(tái)的一款支持中文操作的電子電路設(shè)計(jì)軟件，它具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，能夠滿足電子電路設(shè)計(jì)的需要，為用戶提供全面的設(shè)計(jì)解決方案，也是目前用戶群最大、實(shí)際工程應(yīng)用最廣泛的版本。其次在教師隊(duì)伍的培養(yǎng)上“走出去，請(qǐng)進(jìn)來”。筆者學(xué)院的許多電子專業(yè)教師是大學(xué)畢業(yè)直接分配進(jìn)入學(xué)校任教的，其中有很多老教師對(duì)于電子工程制圖的軟件應(yīng)用十分陌生，特別是都缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷。為此，學(xué)院一方面利用校企合作的模式，鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)教師利用寒暑假去企業(yè)第一線調(diào)研、培訓(xùn)，同時(shí)聘請(qǐng)企業(yè)的電子工程師、技師以及技術(shù)人員來校擔(dān)任外聘教師，這樣“兩條腿走路”，就使教學(xué)真正實(shí)現(xiàn)與企業(yè)需求的“無縫對(duì)接”。

三、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)模式

由于學(xué)院學(xué)生的層次差異較大，因此在教學(xué)中必須根據(jù)不同層次學(xué)生的需求展開教學(xué)。為了幫助學(xué)生迅速掌握Protel DXP 2004設(shè)計(jì)系統(tǒng)的使用方法和操作技巧，學(xué)院在教學(xué)中摒棄傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為主線的知識(shí)架構(gòu)，而是以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)來推動(dòng)，依托具體的工作項(xiàng)目和任務(wù)將有關(guān)專業(yè)課程的內(nèi)容逐次展開，這樣才能實(shí)現(xiàn)預(yù)定教學(xué)目標(biāo)。

1.項(xiàng)目教學(xué)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)

項(xiàng)目教學(xué)法已被證明是比較適合于職業(yè)院校專業(yè)課程教學(xué)的一種教學(xué)方法。針對(duì)電子工程制圖課程的教學(xué)特點(diǎn)，我們將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容分為九個(gè)項(xiàng)目，即初識(shí)Protel 的發(fā)展及作用、繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖、生成串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖相關(guān)報(bào)表、制作原理圖元件庫、熟悉PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作環(huán)境、制作新的PCB元件庫、制作串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路PCB板、層次原理圖的設(shè)計(jì)、制作模擬烘 手機(jī)顯示與控制電路的PCB板。各個(gè)項(xiàng)目設(shè)置不同難度的任務(wù)，如“繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖”項(xiàng)目安排設(shè)置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖環(huán)境、原理圖元件庫、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源元件、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的元件布局、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的導(dǎo)線、放置電源/接地端口等任務(wù)，在每個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)都完成后，教師布置所講授內(nèi)容的“自我測(cè)評(píng)”。這樣將完成這些項(xiàng)目任務(wù)作為目的精選課堂教學(xué)內(nèi)容，各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的分布由淺入深，從簡(jiǎn)到繁，循序漸進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性得到了充分的激發(fā)。

2.案例導(dǎo)入，理實(shí)一體

第5篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；直流穩(wěn)壓；數(shù)模轉(zhuǎn)換

一、數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源原理介紹

1.方案分析與選擇

方案一：數(shù)控部分用單片機(jī)帶動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片提供線性穩(wěn)壓電壓的參考電壓。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于單片機(jī)，系統(tǒng)工作在開環(huán)狀態(tài)，對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度要求較高，設(shè)計(jì)成本低。

缺點(diǎn)：功耗較大，LED數(shù)碼管輸出顯示不是系統(tǒng)的精確輸出電壓，須對(duì)它進(jìn)行軟件補(bǔ)償。

方案二：數(shù)控部分用AVR單片機(jī)的PWM組成開關(guān)電源，再利用AVR的AD轉(zhuǎn)換對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，利用軟件進(jìn)行電壓調(diào)整以達(dá)到穩(wěn)壓。

優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓的大部分工作由軟件完成，對(duì)單片機(jī)的運(yùn)行速度要求很高，利用手頭的ATmaga16L單片機(jī)最高8MHz工作頻率很難達(dá)到速度要求。對(duì)軟件要求較高，功耗小。

缺點(diǎn)：輸出紋波電壓較大，對(duì)軟件的要求很高。

方案二簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)起初對(duì)設(shè)計(jì)者很吸引，但是后來了解到AVR單片機(jī)的PWM的精度用于開關(guān)電源比較勉強(qiáng)，而且開關(guān)電源有個(gè)通病：紋波電壓大，考慮到設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)電源的功耗要求不是很嚴(yán)，同時(shí)為了保證紋波足夠小也鑒于自身對(duì)于51單片機(jī)和線性電源較為熟練，故選擇方案一。

2.總體設(shè)計(jì)原理

本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，利用4×4鍵盤輸入數(shù)字量，通過控制單元輸出數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，最后經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著輸出功率管的基極電壓的變化，間接地改變輸出電壓的大小。

二、數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要圍著AT89S 52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元用PROTEL 99SE設(shè)計(jì)軟件來布線的，其中還用到了模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片DAC0832、外部存儲(chǔ)芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩陣式鍵盤、數(shù)碼管等其他器件?？傮w框圖考慮到各個(gè)元件的電氣特性，例如元器件之間的干擾問題，接地問題，布線問題等，本系統(tǒng)將硬件電路設(shè)計(jì)分為數(shù)字部分和模擬部分。

（一）穩(wěn)壓電源數(shù)字部分電路

穩(wěn)壓電源數(shù)字部分電路即單片機(jī)接口電路主要包括：DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、EEPROM接口電路、鍵盤接口電路、揚(yáng)聲器接口電路、復(fù)位電路、晶振電路及數(shù)碼管顯示部分電路。

1.單片機(jī)接口總電路

單片機(jī)AT89S52與器件的接口總電路如圖1所示，下面將各部分電路介紹，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接數(shù)碼管輸出顯示部分電路，其中P0口用來輸出字段碼；P2.5-P2.7用來輸出數(shù)碼管選通位信號(hào)；P2.0、P2.2分別接外部存儲(chǔ)芯片24C01的數(shù)據(jù)線（SDA）和時(shí)鐘線（SCL）；P2.3接揚(yáng)聲器電路，為執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA/VPP必須接VCC。

AT89S52的P1口與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832相連接，用來輸出數(shù)字量信號(hào)；RST為復(fù)位腳，用來輸入復(fù)位信號(hào)，同時(shí)它還與P1.5-P1.7一起用作ISP下載端口；P3口用做鍵盤信號(hào)輸入端口，XTAL1、XTAL2接晶振電路。

2.單片機(jī)電路接口電路

主要有：24C01與單片機(jī)AT89S52接口電路、4×4矩陣鍵盤接口電路、揚(yáng)聲器電路、AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路及外部晶振電路、數(shù)碼管顯示部分電路。下面簡(jiǎn)單介紹一下存儲(chǔ)芯片。

穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中利用它存儲(chǔ)電壓輸出值，實(shí)現(xiàn)掉電保存當(dāng)前電壓值的功能。它的引腳1、2、3、4、7接地；8腳接+5V；5腳與6腳分別接單片機(jī)的P2.0、P2.2的同時(shí)接5.1K上拉電阻后再接+5V（因連接總線的器件的輸出端必須是集電極或漏極開路，以具備線“與”功能）。

3.數(shù)字部分電路PCB設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中，數(shù)字部分電路PCB采用Pro-tel99se軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖2所示：

（二）穩(wěn)壓電源模擬部分電路

穩(wěn)壓電源模擬部分電路主要包括電源部分電路，由運(yùn)放LM324、達(dá)林頓管TIP127等構(gòu)成的輸出電壓控制單元電路。另外，模擬部分電路屬于高壓部分，穩(wěn)壓管和達(dá)林頓管發(fā)熱量比較大，要帶散熱片；同時(shí)須將它與5V低壓工作的數(shù)字部分電路分開，這樣可有效地防止元件的損壞，這也是系統(tǒng)為什么將電路設(shè)計(jì)分為數(shù)字部分和模擬部分的原因。

1.電源部分電路

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到單片機(jī)及其他器件的電源供電問題，采用一個(gè)變壓器將220V交流電降壓再經(jīng)電橋整流，獲得25V左右的平穩(wěn)電壓，然后用穩(wěn)壓管78L24、78L12、78L05進(jìn)行三次穩(wěn)壓，分別獲得24V、12V和5V的穩(wěn)定電壓，24V提供的是運(yùn)算放大器LM324和達(dá)林頓管TIP127的工作電壓，5V是AT89S52單片機(jī)和DAC0832的工作電壓。圖3所示。

2.輸出電壓控制單元電路

系統(tǒng)中，矩陣鍵盤輸入數(shù)字信號(hào)經(jīng)AT89S52處理后輸出給DAC0832，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出的是電流量，因此必須將電流量接電阻后接反饋放大電路以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。本設(shè)計(jì)的模擬部分利用了LM324作為放大器，采用二級(jí)放大電路，第一級(jí)為同相比例放大電路，第二級(jí)為閉環(huán)反饋放大電路。

本設(shè)計(jì)實(shí)際用到的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源模擬部分輸出電壓控制單元電路，其中用電位器和微調(diào)電阻作為校準(zhǔn)電壓值硬件補(bǔ)償；用達(dá)林管TIP127作為調(diào)整管，由于其工作時(shí)發(fā)熱量較大，須外加散熱裝置。

三、數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是：鍵盤對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)送4位共陽數(shù)碼管，再送到8位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片（DAC0832），以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量對(duì)電壓的控制。系統(tǒng)中的主程序主要完成鍵盤掃描、判斷、處理和數(shù)碼顯示。

1.編程語言及輸入

C語言在單片機(jī)的應(yīng)用中，由于其邏輯性強(qiáng)，可讀性好，比匯編語言靈活簡(jiǎn)練，目前越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用C語言開發(fā)，市場(chǎng)上幾種常見的單片機(jī)均有其C語言開發(fā)環(huán)境。因此，在本系統(tǒng)中，考慮到匯編語言的這些缺點(diǎn)，采用了C語言作為軟件設(shè)計(jì)語言。

2.軟件補(bǔ)償編程

由于系統(tǒng)采用DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換線性穩(wěn)定度不夠好，因此系統(tǒng)實(shí)際輸出電壓值與輸出顯示值存在誤差，必須用軟件補(bǔ)償?shù)霓k法來消除誤差。為此通過測(cè)試多組實(shí)際輸出電壓值與輸出顯示值對(duì)比，然后進(jìn)行軟件補(bǔ)償，所以程序中調(diào)用軟件補(bǔ)償函數(shù)對(duì)輸出電壓值的補(bǔ)償，從而消除誤差。

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)的不足之處就是不能對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，系統(tǒng)通過加入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC0809芯片）進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。這樣一來使系統(tǒng)輸出誤差更小，效果更好，這也是系統(tǒng)將來的一種功能擴(kuò)展。

單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源由于原理簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、精度高、成本低、易實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到越來越廣泛的重視。其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，操作方便，非常適合一般教學(xué)和科研使用。

參考文獻(xiàn)

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

第6篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

我們知道，常見的衛(wèi)視接收機(jī)普遍采用的是開關(guān)電源，其設(shè)計(jì)輸出的電壓一般有以下幾組：

a. 3.3V@3A (供主芯片、SDRAM及FLASH MEMORY等)

b. 5V@1.5A(供TUNER、前面板及音頻DAC等)

c. 12V@0.5A(供音頻LPF運(yùn)放及0/12V切換輸出等)

d. 21V@0.5A(供LNB 13/18V切換輸出)

e. 30V@0.01A(TUNER容變二極管調(diào)諧)

(注：少部分機(jī)型有-12V電源，供音頻LPF運(yùn)放。在有PVR功能的接收機(jī)中，5V/12V電源需供硬盤電源)。

雖然我們可以使用常見的逆變器將12V或24V直流電源變換成220V交流電源供給接收機(jī)使用，但電源經(jīng)DCACDC多次轉(zhuǎn)換，其能源利用效率大為降低。而且很多低價(jià)格逆變器的輸出交流波形并不是正弦波。更有甚者，有的逆變器就直接用方波激勵(lì)逆變器逆變管，使輸出的交流中包含有大量的高次諧波。這種高次諧波會(huì)干擾其它電器，同時(shí)影響衛(wèi)視接收機(jī)的音視頻放送質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至?xí)蓴_衛(wèi)視接收機(jī)，造成死機(jī)等故障發(fā)生。同時(shí)，沉重、落后的逆變器不便攜帶。

當(dāng)然我們可以用線性三端穩(wěn)壓器件來滿足接收機(jī)所需要的幾組電源，但線性穩(wěn)壓電源有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū)，靠調(diào)整管的電壓降來穩(wěn)定輸出。這種線性穩(wěn)壓電源的線性調(diào)整工作方式在工作中會(huì)有大量的“熱損失”，其熱損值為P=V(調(diào)整管壓降)×I(負(fù)載電流)，工作效率僅為30%～50%。由于調(diào)整管靜態(tài)功率損耗大，需要安裝一個(gè)很大的散熱器給它散熱。衛(wèi)視接收機(jī)系統(tǒng)一般都需要幾組穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作，這樣就需要好幾個(gè)線性穩(wěn)壓器才能滿足要求，并且在相當(dāng)多的接收機(jī)中都需要有33V電源供Tuner作為調(diào)諧電壓，因此采用線性穩(wěn)壓電源方式時(shí)，其輸入電源電壓就要大于33V。同時(shí)線性電源較低的效率也會(huì)使大量的輸入電能變成熱能而白白消耗掉，在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上都不能達(dá)到朋友的要求，而且高達(dá)30多伏的輸入電源在戶外環(huán)境或移動(dòng)情況下難以實(shí)現(xiàn)。

開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源是與線性穩(wěn)壓電源不同的另一類穩(wěn)壓電源，它和線性電源的根本區(qū)別在于它是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功率器件調(diào)整管是工作在飽和及截止區(qū)，即開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)電源因此而得名。開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作，工作時(shí)要么是大電流流過低導(dǎo)通電壓降的開關(guān)管，要么是完全截止無電流流過，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá)70%～90%。在相同電壓降的條件下，開關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”，這樣，開關(guān)穩(wěn)壓電源就可以大大減少散熱片體積和PCB板的面積，在大多數(shù)情況下甚至不需要加裝散熱片。此外，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可以提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，使其可以在較大的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，這有助于提高抗輸入電壓跌落干擾的能力和可以適應(yīng)更多的輸入電源種類。

較高的輸出電壓紋波（一般大于30mV）是開關(guān)穩(wěn)壓電源不可回避的問題，在一些對(duì)電源紋波電壓有特殊要求的場(chǎng)合（如MCU內(nèi)部PLL、Tuner內(nèi)的高精度A/D轉(zhuǎn)換器等），常采用線性穩(wěn)壓電源來降低穩(wěn)壓電源輸出的紋波電壓。因此，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源相結(jié)合的形式為有特殊要求的器件供電提供了一種更好的方法。線性穩(wěn)壓芯片是一種最簡(jiǎn)單的電源轉(zhuǎn)換芯片，基本上不需要元件。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如78xx系列都要求輸入電壓要比輸出電壓高2V-3V以上，否則不能正常工作，5V到3.3V的電壓差只有1.7V，所以78xx系列已經(jīng)不能滿足3.3V或2.5V的電源設(shè)計(jì)要求。 面對(duì)這類需求，許多電源芯片公司推出了Low Dropout Regulator,即：低壓差線形穩(wěn)壓器，簡(jiǎn)稱LDO。這種電源芯片的壓差只有1.3-0.2伏，可以實(shí)現(xiàn)5V轉(zhuǎn)3.3V/2.5V，3.3V轉(zhuǎn)2.5V/1.8V等要求。同時(shí)，較低的穩(wěn)壓壓降，可維持較低的LDO自身功耗。

設(shè)計(jì)構(gòu)思與工作原理

在對(duì)線性穩(wěn)壓集成電路與開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的應(yīng)用特性進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，我們的選擇設(shè)計(jì)了DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓和LDO的組合電源。它是由AC/DC電源適配器或直流電池組提供一個(gè)直流輸入電壓，經(jīng)DC/DC及LDO變換以后在輸出端獲得接收機(jī)所需的幾組直流電壓。我們只要將衛(wèi)視接收機(jī)內(nèi)的開關(guān)電源板替換成這種組合電源，就可以在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)接收衛(wèi)視信號(hào)的目的。

由前述的接收機(jī)幾組電源參數(shù)可知，衛(wèi)視接收機(jī)主要的功率消耗在3.3V和5V兩組電源上。筆者設(shè)計(jì)了這款12V電壓輸入的衛(wèi)視接收機(jī)電源板，其電原理圖見圖一。

電源板基本技術(shù)參數(shù)：

輸入電壓 ：DC 9V～19V（推薦電壓：DC12V）

輸出電壓：

1.8V(或2.8V可選)/Max1000mA 一路

3.3V/ Max 3200mA 二路

5.0V/ Max 2500mA 二路

12V/ Max 500mA一路

21V/ Max 500mA一路

33V/ Max 20mA 一路

在這款電源設(shè)計(jì)中使用了兩類穩(wěn)壓電源器件：LDO (低壓差穩(wěn)壓器)和DC/DC開關(guān)式降壓器(升壓器)。DC/DC開關(guān)式降(升)壓器：轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)95%，屬于開關(guān)電源的一類。對(duì)于LDO，由于其為線性降壓元件，故供電效率完全取決于其輸入/輸出電壓差和輸出電流的大小。

LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V， 可調(diào)版本可以輸出小于40V的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2596的使用，極大地簡(jiǎn)化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)，我們選用固定型LM2596-5。

LM2585開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是升壓?jiǎn)纹呻娐?，能夠輸?A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性，開關(guān)頻率100 KHz。有4 種不同的輸出電壓版本：固定3.3V/ 5.0V/12V 和可調(diào)整型。我們選用可調(diào)整型LM2585-ADJ。

LT1117是三端的LDO器件，能夠輸出0.8A的驅(qū)動(dòng)電流，有4 種不同的輸出電壓版本：固定3.3V/ 2.5V/1.8V 和可調(diào)整型。我們選用固定型LT1117-3.3及LT1117-2.5(1.8)。

12V直流電壓輸入的衛(wèi)視接收機(jī)用的電源板工作原理：

12V電源電壓送入由U1(LM2596-5)構(gòu)成的DC-DC開關(guān)式降壓器輸出+5V；同時(shí)LM2596的開關(guān)脈沖進(jìn)入由D1、D2和D14三個(gè)雙二極管構(gòu)成的倍壓整流電路升至約40V直流電壓經(jīng)齊納穩(wěn)壓管D4穩(wěn)壓輸出+33V供Tuner調(diào)諧變?nèi)荻O器作調(diào)諧電壓；另一路12V進(jìn)入由U2(LM2585-Adj)構(gòu)成的DC-DC升壓開關(guān)穩(wěn)壓器輸出+21V供接收機(jī)LNB 13/18V極化切換；+3.3V由U1(LM2596-5)輸出的+5V經(jīng)U3(LT1117-3.3) LDO降壓取得。在有些衛(wèi)視接收機(jī)中還需+2.5V(或+1.8V)供CPU，在設(shè)計(jì)中增加了另一路LDO降壓，裝上U4(LT-1117-2.5/LT1117-1.8)可輸出+2.5V(或1.8V)，對(duì)于不需要+2.5V(或1.8V)的接收機(jī)，可不裝U4 LDO及其濾波感容元件。

關(guān)鍵的元器件選擇：

電路中的輸入電容C7、C21一般應(yīng)大于或等于100μF，安裝時(shí)要求盡量靠近LM2596或LM2585的輸入引腳，其耐壓值應(yīng)與最大輸入電壓值相匹配。LM2596輸出端電容C12的值取470uF；LM2585輸出端電容C24一般應(yīng)大于或等于220uF； 輸出電容C12、C24的耐壓值應(yīng)大于額定輸出電壓的1.5～2倍。對(duì)于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值大于16V的電容器。同時(shí)輸出電容的ESR會(huì)影響到調(diào)整器控制回路的穩(wěn)定性，所以電容的ESR是影響輸出波紋的一個(gè)因素，絕大多數(shù)小電容有較高的ESR，導(dǎo)致高的開關(guān)波紋，最好選用OS-CON高頻電容。

L3的取值為：47uH，L6的取值為：82uH。儲(chǔ)能電感是影響DC-DC轉(zhuǎn)換器性能的關(guān)鍵器件，主要考慮的參數(shù)有電感量、飽和電流和直流電阻以及鐵氧體材料磁芯的開關(guān)工作頻率，在體積和成本允許的情況下應(yīng)選用飽和電流比較大的電感，因?yàn)楫?dāng)磁芯接近飽和時(shí)損耗增大，會(huì)降低轉(zhuǎn)換效率。電感的飽和電流至少應(yīng)大于負(fù)載的峰值電流，電感的直流電阻會(huì)消耗一定的功率，在體積和成本許可的情況下應(yīng)盡量選用直流電阻小的電感。另外，為降低電源的EMI，最好選用具有閉合磁芯的電感。

二極管VD3的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于LM2596的最大電流限制，二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的1.25倍，推薦使用1N582x系列的肖特基二極管。二極管D5的額定電流值也應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的4倍。

U2的采樣電阻R3、R4和R5應(yīng)使用1%精度的電阻，它們的值與輸出電壓有以下關(guān)系：

VOUT = VREF〔 1 +（R4+R5）/R3〕

其中VOUT是輸出電壓、VREF是參考電壓(VREF =1.23V)

圖二為該電源板的雙面PCB板，圖三為安裝好的成品電源板，圖四為配套的220V/12V電源適配器。

這款電源板采用了雙面印刷電路設(shè)計(jì)，其PCB板尺寸僅為：9.6cm×7.4cm，小容量阻容元件選用貼片元件，電解電容一律使用耐高溫為105°C的，功率電感采用閉合磁芯的電感，防反插大功率專用電源插座。整個(gè)電源板裝好后一般不需調(diào)試，檢測(cè)輸出電壓正常后即可上機(jī)使用。

應(yīng)用實(shí)例及性能測(cè)試

了解了這塊電源板的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和原理后，我們?cè)賮砜纯此母鞣N性能和測(cè)試結(jié)果。

A：?？送?000H接收機(jī)應(yīng)用實(shí)例及性能測(cè)試

?？送?000H接收機(jī)后面板的標(biāo)貼處實(shí)際是一個(gè)為安裝12V控制的方形沖孔，用環(huán)氧敷銅板在此處打孔并固定，把電源板12V輸入插座焊下對(duì)孔固定。圖五是直流12V輸入插座安裝實(shí)體圖（左為揭開標(biāo)簽后的后面板，中為插頭安裝后示意圖，右為插座固定示意圖），“SKEW”孔正好安裝一只3.5直插插座，將兩插座并聯(lián)，可以方便的使用其他類型插頭電源的輸入。

圖六為電源板安裝在?？送?000H接收機(jī)中的實(shí)體圖。

安裝完畢，檢查連接無誤后接通220V/12V適配器電源，與原機(jī)開關(guān)電源使用220V市電一樣，熟悉的開機(jī)畫面和啟動(dòng)過程無任何異樣，其聲畫俱佳。

配用220V/12V電源適配器在機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)量?jī)x表：DT890數(shù)字萬用表（DC：10A檔）

在接收機(jī)進(jìn)入“增加節(jié)目”狀態(tài)后，其電流值顯示比在接收節(jié)目狀態(tài)時(shí)均略下降5-10mA。

B：百勝P-3800接收機(jī)應(yīng)用實(shí)例及性能測(cè)試

拆除原機(jī)開關(guān)電源板及AC220V電源線,在原AC220V電源線安裝孔裝上12V電源插座，主板各組電源與電源板一一對(duì)應(yīng)相聯(lián)，檢查無誤后通電，接收機(jī)啟動(dòng)正常。

注：本機(jī)改裝了DAC及運(yùn)放模擬音頻部分電路，同時(shí)增加一電源模塊，將原機(jī)模擬音頻部分電路由單12V供電改成正負(fù)雙12V供電。并拆除了TV RF調(diào)制器。外接12V供電電流有所增加。圖七為在百勝P－3800接收機(jī)上的安裝實(shí)體圖。

配用220V/12V電源適配器在機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)量?jī)x表：DT-8888數(shù)字萬用表（20A檔）

收視衛(wèi)星：113°E帕拉帕C2，高頻頭：嘉頓（9750/10600MHz）

C：航科CDXT430接收機(jī)應(yīng)用實(shí)例及性能測(cè)試

拆除原機(jī)開關(guān)電源板及AC220V電源插座。將電源板在原機(jī)開關(guān)電源板處安裝，將主板各組電源與電源板一一對(duì)應(yīng)相聯(lián)，檢查無誤后通電。接收機(jī)啟動(dòng)正常。

圖八：為在航料430接收機(jī)上的安裝實(shí)體圖。

航科430機(jī)接收系統(tǒng)：一個(gè)0.45米的碟形衛(wèi)星接收天線一鍋138°E、146°E雙頭雙星，一個(gè)0.6米的碟形衛(wèi)星接收天線一鍋113°E帕拉帕C2、105.5°E 3S(Ku)雙頭雙星至一22K中頻切換開關(guān)，上述各星信號(hào)饋線接至DiSEqC四切一中頻開關(guān)再接至航科430衛(wèi)視接收機(jī)。航科430系統(tǒng)軟件第一系統(tǒng)：中文南瓜，第二系統(tǒng)：英文V+V。其中138°E數(shù)碼天空、113°E真世界兩直播平臺(tái)使用CV12網(wǎng)絡(luò)共享解密系統(tǒng)，146°E馬步海夢(mèng)幻直播平臺(tái)使用ATMEGA8芯片黑色D卡解密。

配用220V/12V電源適配器在機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)量?jī)x表：DT-8888數(shù)字萬用表（20A檔）

D：應(yīng)用鎳氫可充電池作電源供應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

采用市場(chǎng)上常見到的鎳氫電池，作為直流電源，看看它的表現(xiàn)如何！

圖九為郵購價(jià)3元一只的5號(hào)鎳氫電池。電池容量標(biāo)注1600mAH，標(biāo)稱電壓1.2V。

10節(jié)鎳氫電池經(jīng)過20小時(shí)的首次充電后，串聯(lián)后測(cè)空載電壓為14V，接入已安裝在?？送?000H接收機(jī)的12V電源板的電源輸入端。

測(cè)量?jī)x表：MF47萬用表（DC：50V檔）、DT890數(shù)字萬用表（DC 10A檔）。

環(huán)境溫度：18°C

10節(jié)鎳氫電池組在連續(xù)工作1小時(shí)10分鐘后，電壓跌落加快，在跌落到5V時(shí)接收機(jī)停止工作，在電池組電壓跌落到5V的過程中，接收機(jī)始終穩(wěn)定在選定的鳳凰咨詢臺(tái)直至停止工作，未發(fā)生節(jié)目偏移現(xiàn)象。

再次對(duì)鎳氫電池充電，充滿放置4個(gè)小時(shí)后，采取間斷供電的方式，每供電20分鐘停止10分鐘，然后重復(fù)此過程，在電池組電壓跌落到10V時(shí)停止供電（此時(shí)為電池放電的保護(hù)截至電壓），累計(jì)實(shí)際供電時(shí)間為1小時(shí)20分鐘（編者注：為了增加供電時(shí)間，可選擇較大AH的電池)。

E：輸入電壓的變化對(duì)輸出穩(wěn)壓性能影響的測(cè)試

在?？送?000H接收機(jī)上，以12V電源板的最高輸出電壓32V為例，用MF47型萬用表觀察其輸出電壓相應(yīng)的跌落變化。在充電電池組電壓逐步下降的過程中，從開始的最高值逐漸跌落到10V時(shí)，其電源板輸出的32V電壓保持不變，電池組電壓跌落到9.5V時(shí)，32V電壓跌落到31V，在電池組電壓跌落到7.6V時(shí)，32V電壓跌落到25V，在電池組電壓跌落到5V以下時(shí)，32V電壓隨之迅速跌落，整個(gè)電源板停止工作。

在上述實(shí)驗(yàn)中，本電源板的各電壓轉(zhuǎn)換集成電路在沒有另加散熱器的情況下只有溫?zé)岣校瑴囟茸罡叩氖荓M2596穩(wěn)壓塊，估計(jì)表面溫度低于60°C。

注：雖然本電源板的輸入電壓設(shè)計(jì)適應(yīng)范圍為：DC 9～19V，但在用高于12V的直流輸入電源時(shí)請(qǐng)務(wù)必注意：

1、查看接收機(jī)原電源板輸出的12V電壓是否是只提供給接收機(jī)的音頻低放部分，并且音頻低放單元的最高承受電壓要大于本電源板的輸入電壓！

2、如果第一項(xiàng)是肯定的，將接收機(jī)主板中原12V電源通路的濾波電容全部更換為等于或高于25V耐壓值的電容！

3、如果接收機(jī)原電源板輸出的12V電壓同時(shí)還供給其它電路，應(yīng)檢查相應(yīng)的單元電路最高耐受電壓是否高于本電源板的輸入電壓，并且確定在此電壓下是否能可靠和正常工作。

4、選用其他直流輸入電源時(shí)，要注意其空載時(shí)的輸出電壓是否符合上述要求！

F：220V/12V電源適配器輸出電壓測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)量?jī)x表：：MF47萬用表（DC：50V檔），DT890數(shù)字表（DC：10A檔）

G：12V輸入電源的接收機(jī)用電源板轉(zhuǎn)換效率的測(cè)試

使用海克威2000H接收機(jī)，在相同的收視參數(shù)條件下，分別測(cè)試12V電源板的輸入電壓、電流以及其輸出的各路電壓、電流。

測(cè)量?jī)x表：DT9205M數(shù)字萬用表。測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：

其工作效率η=輸出總功率Pout/輸入總功率Pin=0.701

結(jié)論

第7篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

【關(guān)鍵詞】電流脈寬調(diào)制;PWM;Pspice

1.概述

電源是電子設(shè)備的心臟部分，其質(zhì)量的好壞直接影響電子設(shè)備的可靠性，電子設(shè)備故障60%來自電源，開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整工作在開關(guān)狀態(tài)，主要優(yōu)越性是高達(dá)70%-95%變換效率。

目前，空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信、雷達(dá)、電視及家用電器中的穩(wěn)壓電源已逐步被開關(guān)電源取代。開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：功耗小，穩(wěn)壓范圍寬，體積小、重量輕[1] [2]。

傳統(tǒng)的線性電源具有穩(wěn)壓性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，但工頻變壓器體積龐大，調(diào)整管工作于線性放大狀態(tài)，導(dǎo)致電源功耗大、效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。開關(guān)電源采用功率管作為開關(guān)器件，工作于開關(guān)狀態(tài)，損耗小;工作頻率在幾十到上百千赫茲，濾波電容、電感的數(shù)值較小。線性穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動(dòng)范圍為220v×（1±10%）， 對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力很強(qiáng)。另外，由于功耗小、機(jī)內(nèi)溫升低，提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

2.系統(tǒng)整體概述

開關(guān)電源可分成：機(jī)箱（或機(jī)殼）、電源主電路、電源控制電路三部分。機(jī)箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用;電源主電路負(fù)責(zé)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，通過適當(dāng)控制電路將市電轉(zhuǎn)換為所需的直流輸出電壓;控制電路根據(jù)實(shí)際需要產(chǎn)生主電路所需的控制脈沖及提供保護(hù)。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖

電源主電路通過輸入整流濾波、DC-DC變換、輸出整流濾波將市電轉(zhuǎn)為所需的直流電壓。開關(guān)電源主回路可以分為：輸入整流濾波回路、功率開關(guān)橋、輸出整流濾波三部分。輸入整流濾波回路通過整流模塊將交流電變換成含有脈動(dòng)成分的直流電，通過輸入濾波電容使脈動(dòng)直流電變?yōu)檩^平滑的直流電;功率開關(guān)橋?qū)V波所得直流電變換為高頻方波電壓，通過高頻變壓器傳送至輸出側(cè)。由輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波為所需直流電壓或電流。

控制電路為主回路提供正常功率變換所需的觸發(fā)脈沖。具有以下功能：控制脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動(dòng)電路、電壓反饋控制電路、各種保護(hù)電路、輔助電源電路[4] [5]。

3.軟開關(guān)技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)指零電壓開關(guān)（ZVS）和零電流開關(guān)（ZCS）。圖4所示為功率開關(guān)管在軟開關(guān)及硬開關(guān)下的波形：

圖2 軟開關(guān)理想波形和硬開關(guān)波形

軟開關(guān)包括軟開通和軟關(guān)斷。軟開通包括零電流開通及零電壓開通，軟關(guān)斷包括零電流關(guān)斷及零電壓關(guān)斷，可按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序來判斷。

零電流關(guān)斷：關(guān)斷命令在t2時(shí)刻或其后給出，開關(guān)器件端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。

電壓關(guān)斷：關(guān)斷命令在t1時(shí)刻給出，開關(guān)器件電流由通態(tài)值下降到斷態(tài)值后，端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。在t2前，開關(guān)器件端電壓必須維持在通態(tài)值（約等于零）。

零電壓開通：開通命令在t2時(shí)刻或其后給出，開關(guān)器件電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2前，開關(guān)器件端電壓必須下降到通態(tài)值（約等于零），電流上升到通態(tài)值以前維持在零。

零電流開通：開通命令在t1時(shí)刻給出，開關(guān)器件端電壓由斷態(tài)值下降到通態(tài)值以后，電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值，開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2以前開關(guān)器件電流必須維持在斷態(tài)值（約等于零）[6] [7]。

圖3 電源控制電路框圖

4.控制電路

根據(jù)電路功能將控制電路分為幾部分：脈沖產(chǎn)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路、輔助電源電路等[8]，控制電路如圖3所示。

脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路、保護(hù)電路及軟啟動(dòng)電路等提供的控制信號(hào)產(chǎn)生所需脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)過觸發(fā)電路的放大驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件，使開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。

控制電路輸出的PWM信號(hào)，電平幅值和功率能力均不足以驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)元件，需要選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路將控制電路輸出PWM脈沖信號(hào)經(jīng)過電隔離后進(jìn)行功率放大及電壓調(diào)整驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)管，脈沖幅度以及波形關(guān)系到開關(guān)管的開關(guān)過程，直接影響損耗，需合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管最佳開通與關(guān)斷[9][10]。

5.系統(tǒng)仿真

5.1 總電路設(shè)計(jì)

利用理想電源代替振蕩器，通過設(shè)置時(shí)鐘周期給定振蕩頻率，仿真時(shí)控制震蕩頻率外接定時(shí)電阻和電容的6、7腳均可不接。簡(jiǎn)化輸出電路，利用兩個(gè)晶體管模擬輸出級(jí)，關(guān)閉控制端用數(shù)字激勵(lì)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部邏輯利用數(shù)字仿真器進(jìn)行仿真。電路參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮上述簡(jiǎn)化對(duì)系統(tǒng)的影響[11] [12]。

圖4 總電路設(shè)計(jì)圖

5.2 PWM模塊

根據(jù)PWM產(chǎn)生的原理得到仿真模塊，用以產(chǎn)生可調(diào)的PWM信號(hào)。工頻脈沖信號(hào)，通過比較器，經(jīng)積分器產(chǎn)生三角鋸齒波，通過比較取符號(hào)產(chǎn)生一路脈沖信號(hào)，由分頻器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)脈沖，輸入調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比[13]。

圖5 PWM仿真圖

6.結(jié)論

采用組合式變換器實(shí)現(xiàn)多路輸出、多種保護(hù)。通過Pspice仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路的正確，理論性的可實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：任務(wù)；驅(qū)動(dòng)法；《模擬電子技術(shù)》；課程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）22-024-01

《模擬電子技術(shù)》是電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、操作性和應(yīng)用性。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法主要通過教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)，將教學(xué)內(nèi)容分解成一個(gè)個(gè)電子產(chǎn)品的制作任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生搜集資料，找到解決任務(wù)的方法，循序漸進(jìn)的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，來達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。它有效地培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐操作能力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。結(jié)合我校學(xué)生自身特點(diǎn)以及將來就業(yè)崗位對(duì)專業(yè)能力的要求，筆者嘗試將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法引入本課程教學(xué)，將“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，注重學(xué)生應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”以“任務(wù)”激活學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，是一種有效的學(xué)習(xí)方法。從相對(duì)比較簡(jiǎn)單的實(shí)例入手，教師給學(xué)生布置給一個(gè)個(gè)“任務(wù)”，當(dāng)學(xué)生們通過自己的努力完成時(shí)，他的心理上就會(huì)獲得一種成就感。隨著一項(xiàng)又一項(xiàng)任務(wù)的完成，學(xué)生成就感的不斷提升，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和自主學(xué)習(xí)的能力。他們從被動(dòng)學(xué)習(xí)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)而又帶動(dòng)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，同時(shí)還能培養(yǎng)他們獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的精神。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，對(duì)于教師而言，教學(xué)方式更為靈活，組織引導(dǎo)更重精當(dāng)。對(duì)于學(xué)生而言，課堂學(xué)習(xí)更為開放民主，思考、探索更需交流、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新更為主動(dòng)，使課堂教學(xué)過程充滿生命個(gè)性的閃光和智慧的靈感，將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生以完成任務(wù)為主的空間互動(dòng)式的探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生在課堂上改變“身在曹營心在漢”的夢(mèng)游，始終處于注意力集中，情緒高漲的積極學(xué)習(xí)狀態(tài)。每個(gè)學(xué)生都能懷著濃厚的興趣，帶著極大的熱情參與到解決完成“任務(wù)”的過程中。通過“任務(wù)”的完成實(shí)現(xiàn)知識(shí)的重構(gòu)。

下面是本人基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試課題中進(jìn)行實(shí)踐的教學(xué)案例。 由任務(wù)分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)反思四個(gè)要素組成，其每個(gè)要素的具體內(nèi)容如下：

一、任務(wù)分析

直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試是模擬電子技術(shù)中的一個(gè)非常重要的模塊。直流穩(wěn)壓電源在電子產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，設(shè)計(jì)此任務(wù)，能夠貼近學(xué)生實(shí)際生活，激發(fā)興趣和他們的求知欲。 學(xué)生已掌握電壓、電流等基本概念，并掌握電阻、電容、電感等常用元器件的特性和基本應(yīng)用。在技能方面，能夠熟練運(yùn)用焊接技術(shù)和使用常用儀器儀表。 通過任務(wù)分析，學(xué)生查找資料，小組討論，繪制出方框圖。

根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及要求，其電子線路設(shè)計(jì)如下：首先由變壓器 將市電 220V 交流電降為低壓；其次是二極管 VD1～VD4 組成的整流電路，利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒌蛪航涣麟娹D(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)的直流電；第三，利用電容 C1 兩端電壓不能突變的特性，濾除單向脈動(dòng)直流電中的交流成分；最后，三端式集成穩(wěn)壓器，用來穩(wěn)定由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載變化等引起的輸出電壓的變化。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

總學(xué)習(xí)目標(biāo)： 通過學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源的制作，掌握晶體二極管的單向?qū)щ娦浴⒍O管的參數(shù)選擇以及直流穩(wěn)壓電源的工作原理等相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)對(duì)電子產(chǎn)品的制作工藝的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)模塊內(nèi)容把該項(xiàng)目分解成以下幾個(gè)任務(wù)：任務(wù)一：根據(jù) 方框圖設(shè)計(jì)整流電路；任務(wù)二：手工制作PCB板；任務(wù)三：安裝三端可調(diào)穩(wěn)壓電源；任務(wù)四：整機(jī)調(diào)試與排故。

四、教學(xué)反思

第9篇：穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理范文

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓 三端穩(wěn)壓器 CW7805

在電子電路設(shè)備中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源供電，目前，很多直流穩(wěn)壓電源都是采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓原理，即通過調(diào)整輸出端取樣電阻支路中的電位器來調(diào)整輸出電壓的范圍。

1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

輸出電壓： UO= +5V UO= 0 ～ +12V （兩組電壓不能同時(shí)輸出）

輸出電流：IO= 0 ～ 500mA

2 電路的確定

整流器件采用硅橋，數(shù)字濾波器采用大容量的電解電容和小容量的有機(jī)薄膜電容器，穩(wěn)壓電路選擇用集成穩(wěn)壓器組成串聯(lián)電路。

3 設(shè)計(jì)方案

電路圖如圖1所示：

在圖1中，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S投向“固定”時(shí)，此穩(wěn)壓電路就通過三端穩(wěn)壓器CW7805輸出+5V電壓，是一個(gè)固定輸出的直流穩(wěn)壓電源；

當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S投向“可調(diào)”時(shí)，此時(shí)輸出電壓為：

UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RPUZ （1）

式（1）中：UXX ― 所用集成穩(wěn)壓器標(biāo)稱輸出電壓值，此處為+5V

UZ― 硅穩(wěn)壓管電壓，值為-5V，加穩(wěn)壓管是為了可調(diào)輸出從0V開始

ID― 集成穩(wěn)壓器的靜態(tài)工作電流

R1，RP ― 為適應(yīng)固定輸出改為可調(diào)輸出而設(shè)置的外接取樣電阻和電位器

式（1）中，UZ= UXX，輸出電壓可寫成：

UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RP

UO與RP成正比，即在RP= 0時(shí)，輸出電壓UO= 0 V，隨著RP阻值的增大，輸出電壓UO亦提高，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓從0 V起的可調(diào)。

4 元件選擇與電路參數(shù)的計(jì)算

4.1 選擇集成穩(wěn)壓器

CW7805的起點(diǎn)參數(shù)典型規(guī)范值為：

輸入直流電壓UI= 10V

輸出直流電壓 UO= 5V

4.2 確定輸入電壓

（1）當(dāng)輸出電壓最低時(shí)，此時(shí)加于CW7805輸入，輸出兩端之間的電壓最高，但不得超過允許值，即UI UOmax< 35V。

（2）當(dāng)輸出電壓最高時(shí)，此時(shí)加于CW7805輸入，輸出兩端之間的電壓最低，但要穩(wěn)壓器正常工作，即 UI UOmax > 2V。

結(jié)合設(shè)計(jì)的具體要求，選UI= 15V。當(dāng) UO= 0V時(shí)，UI UO = 15V，穩(wěn)壓器輸入，輸出端之間的電壓為超過允許值；當(dāng)UO= 12V時(shí)， UI UO= 3 V，穩(wěn)壓器亦能正常工作。

4.3 確定變壓器次級(jí)電壓有效值U2，U3

采用橋式整流電容濾波電路，則輸出電壓：

U2=（1.05 ～ 1.1）UI/1.2

得U2= 13.125V 取 U2= 14V

同理，取U3 = 5 V

4.4 選擇硅橋

在圖2中，根據(jù)橋式整流電容濾波電路的輸出電壓公式：

（1）硅橋（Bridge1）的耐壓值為：

URm1= U21.4×14V = 19.6V

硅橋的額定電流為 ：

ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA

由此，可選用500mA＼50V的硅橋

（2）硅橋（Bridge2）的耐壓值為：

URm2==7V

硅橋的額定電流為 ：

ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA

由此，可選用500mA＼14V的硅橋

4.5 確定濾波電容C1

取RLC1≥ 3 ×T/2，則有：

C1≥ =0.003F （T為交流電網(wǎng)電壓的周期）。

選取C1和C4為3300uF/25V的鋁電解電容器

4.6 確定外接取樣電阻R1

取樣電流IR1≥（3 ～ 5）ID，取IR1= 3ID，

則：R1=UXX / IR1=5V/3×3.2mA≈0.521K

可取R1= 510?

4.7 選擇可調(diào)電位器RP

當(dāng)RP的下端不接-5V輔助電源，而直接接地時(shí)，可得：

U0= UXX+ （UXX/R1+ ID） ×RP

RP=（U0- UXX）/ （UXX/R1+ ID）≈0.538K

所以，可取RP 為600?的可調(diào)電位器。

4.8 確定R2

2CW13是硅穩(wěn)壓二極管，最大工作電流 IZM=38mA，穩(wěn)定電壓UZ=5.5～6.5V，R2為限流電阻，有： R2=UZ / IZM

R2范圍為140?～ 170?，可取R2=150?。

4.9 C2，C3的選取

電路中C2，C3是為減小紋波，消除自激振蕩而設(shè)立的。

C2=C3=C5= 0.1 ～ 0.33uF

4.10 -5V輔助硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)

為抵消+5V而設(shè)置的-5V輔助硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，可以不同時(shí)輸出兩組電壓（+5V和0～+12V），電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但在輸出0～+12V時(shí)，用電位器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于電位器阻值的非線形和調(diào)整范圍窄，使直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出的電壓的精度調(diào)整。在穩(wěn)壓器公共端電流 變化時(shí)，輸出電壓會(huì)受到影響，為進(jìn)一步改善電路，可以在實(shí)用電路中加電壓跟隨器，將穩(wěn)壓器與取樣電阻隔離。

參考文獻(xiàn)

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[3]黃繼昌主編.電子元器件應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2004（07）.

[4]童詩白，華成英主編.模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001（01）.

作者簡(jiǎn)介

李翠翠（1983-），女，陜西省咸陽市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為西安汽車科技職業(yè)學(xué)院助教。研究方向?yàn)槠囯娮蛹夹g(shù)。