直流稳压电源十篇

直流稳压电源篇1

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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[2] 孟祥印，肖世德. 基于先进集成电路多输出线性直流稳压电源设计[J]. 微计算机信息，2005，21（1）： 154-155，180

[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

直流稳压电源篇2

【关键词】稳压器;电源;可调

集成稳压器又叫集成稳压电路，是指输入电压或负荷发生变化时，能使输出电压保持不变的集成电路。集成稳压器的种类有多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式等。三端可调式输出集成稳压器具有精度高，输出电压可调，电压纹波小，转换效率高等特点，因而选用该器件作为稳压电路，再加上降压、整流和调整电路可较为方便的实现连续可调式直流稳压电源设计。

1.降压电路设计

各类电子装设备及实验室中使用的一般为220V交流电，所以稳压电源设计的第一步就是要将220V高电压降为低电压。为了提高电源使用的安全性和可靠性，降压部分采用降压变压器来实现。首先，根据稳压器的输入电压确定降压变压器二次绕组电压的有效值;然后根据直流稳压电源的最大输出电流，确定降压变压器二次绕组的电流和功率;再根据降压变压器二次绕组的功率，查出变压器的效率，从而确定降压变压器的额定功率P。然后根据所确定的参数，选择降压变压器。

2.整流电路设计

整流电路的作用是把经过降压的交流电转变为脉动的直流电。一般选用单相桥式整流电路。它由四个整流二极管组成，其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终保持不变。在单相桥式整流电路中，整流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压。可以通过这两个参数来选择整流二极管。单相桥式整流电路中的四个二极管（Dl～D4）可选用IN4002。

3.滤波电路设计

整流后的脉动直流电幅值变化很大，不能直接使用。可利用电容的充、放电作用，在整流电路的输出端并联一个滤波电容，使输出电压波形变得平滑，脉动小。要实现较好的滤波效果，需选择容量较大的电解电容。在电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，其数值很小，故时间常数很小。电容放电时，回路电阻为整流电路的输出负载电阻，放电时间常数通常远大于充电的时间常数，因此滤波效果取决于放电时间。一般应使滤波电容的放电时间常数大于电容充电周期的3～5倍。对于桥式整流电路而言，电容的充电周期等于交流电网周期的一半，即C>（3～5）/2T。在滤波电路中，电容的耐压值不能小于交流有效值的1.42倍，容量与电流大小有一定比例关系。故在此选择一个2200μF的滤波电容。

4.稳压电路设计

4.1 集成稳压器选择

CW317是单片集成稳压器，它能输出1.25V～37V之间的基准电压值，最大输出电流为1.5A，最小负载电流为5mA，最大输入电压为40V，基准电压为1.25V。稳压器内部设置了过电流保护、短路保护、调整管安全区保护及稳压器芯片过热保护等电路，因此十分安全可靠。CW3l7稳压器管脚引线没有接地（公共）端，只有输入、输出和调整二个端子，采用悬浮式电路结构，输出电压连续可调，稳定度高。

4.2 基本稳压电路

由于CW3l7的输出端与调整端有1.25V固定输出电压，其输入电压可达40V，而输入输出电压差不能小于2V～3V，因此，可组成1.25V～37V输出电路。电路如图1所示。

稳压器的输出电压Uo是由电阻Rl、R2决定的。集成稳压器的内部工作电流都要流出输出端，此电流一般不小于5mA。三端稳压器的输出端与调整端之间的电压为1.25V的基准电压，要保证稳压器有10mA的输出电流，所以Rl的阻值应为120Ω。此时若Rl的下端（即调整端ADj接地，则Rl两端的1.25V电压即为稳压器的输出电压。为了使输出电压能在1.25V～37V之间连续可调，在Rl下端和ADj与地之间接一个可变电阻R2，此时输出电压Uo为R1、R2上的电压之和。

图1 1.25V～37V连续可调基本电路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考虑到 IADj 的电流很小可以忽略，则：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可见，改变R2的阻值即可改变输出电压。R2取6.8kΩ的电位器，即可实现1.25V～37V连续可调的输出电压。为了保证电源空载时也有可靠的稳压性能，电阻R1的阻值可取120Ω。即最小输出电流10mA，R2取3.9kΩ的电位器。

图2 0V～30V连续可调稳压电路

4.3 0～30V连续可调稳压电路

从上面分析可知，将R2短路接地（R2=0），稳压电源输出Uo起码也有1.25V。现要求稳压电源以0V开始输出，故应将R2接到一个负电压上。VD5、C4为半波整流电容滤波，R3、VS为并联稳压电源负电压输出。通过R3、VS可使R2接到-1.25V上，在电阻R2为0时，可实现Uo输出为0V。调节R2阻值，可实现稳压电压电源输出电压在0V～30V内连续可调，最终电路如图2所示。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， l998：221-223.

[2]熊如贵.浅析三端集成稳压器及其典型应用[J].电子制作，2007（3）：43.

直流稳压电源篇3

【关键词】数控；直流稳压电源；测试

1.引言

本文所测量的数控直流稳压电源有一定输出电压范围和功能，可预置输出电压的果，并在数码管上予以同步显示。它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高、干扰小、容易控制、可靠性高体积小的特点，其输出电压大小采用数字显示，用到单片机、数字技术中的可逆计数器、D/A转换器、译码显示等电路。可实现定时开、关机，定时变压，显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。

2.数控直流稳压源的组成及测试

此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+”，“-”两键操作，步进电压精确到0.1V控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制±15V，和±5V的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V～17V的直流电压。本设计中数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出0～9V的稳定的可调直流电压。

根据组成结构和信号电压特点，主要测试仪器使用到：万用表，示波器，直流稳压电源等。本测试以输入220v，50Hz的市电，输出为稳定的5V的直流电为例进行电路参数设计和测试。

2.1 直流稳压电源的基本组成

直流稳压电源由电源变压器﹑整流器滤波器﹑稳压器等部分组成，其框图如图1所示。

（1）交流电压变换部分

将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。万用表可以测量50Hz220V交流电是否可以通过电源变压器降压为较低电压值的交流电。

（2）整流部分

整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉冲电压。这部分采用示波器来观察整流波形。

（3）滤波部分

对整流部分输出的脉冲直流电进行平滑，使之成为含交变成分很少的直流电压。其实际上是一个性能较好的低通滤波器，且截止频率一定低于整流输出电压的输出频率，因此也使用示波器观察滤波波形。

（4）稳压部分

尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度，负载，电网电压等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。这部分可以采用万用表和示波器两种测试方法。

2.2 直流稳压电源各部分测试

（1）电源变压器

电源变压是将电网电压变换成实际电路所需的交流电压。

根据电路图，我们选择在次级线圈测量输出电压。通常使用万用表的交流220V档位进行测量。测量结果U2应当满足N1/N2=U1/U2这样的关系式。

（2）整流电路

整流是稳压电源的一个重要组成部分，主要作用是进行波形变换，即将交流信号变为直流信号。其又可分为半波整流和全波桥式整流。

整流部分的输出可以用示波器来观察输出。我们采用DS1022C数字示波器来测量。数字示波器观察波形迅速，电压频率测量方便迅速。全波整流的波形如图2所示。

（3）滤波电路

本设计采用电容滤波。

电容滤波的过程主要是将全波整流波形中较高的脉动成分滤除掉。因为电容两端的电压不会突变，所以利用这个原理使用电容将高脉动波形转变成低脉动波形。

测量方法同全波整流一样，使用DS10

22C数字示波器可以观察到滤波之后的波形，形状已经接滑，但是仍然有待改进。电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好。在测量过程中，我们分别测试了47μF，100μF和1000μF的滤波效果，结论是1000μF的滤波效果最好。

（4）稳压电路

滤波后的输出电压即使纹波很小，也仍然存在稳定性问题，因此需采用稳压电路进行稳压。最基本的稳压方法就是二极管稳压。除此以外，我们采用了三端集成稳压器LM7805和LM7905。

测量时，可以选择DS1022C示波器，使用双踪功能。CH1观察集成稳压器的1管脚，也就是滤波的波形，CH2观察3管脚即稳压后的波形，同时显示在屏幕上，可以观察到稳压之后波形比较平稳。

另外，可以用万用表来测量输入输出的直流电电压值。使用万用表直流电压20V档位来进行测量。但是无法直观的与滤波波形进行比较。以LM7805为例：

输入电压（VO=5～18V）：35V

输出电压：5V

2.3 数字显示电路的测试

2.3.1 工作原理

数字显示驱动采用两块74LS248芯片，74LS248为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的二～十进制码，驱动数码管显示数码。

74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用A3，A2，A1，A0，为8421BCD码输入，a,b,c,d,e,f,g为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查，数码管的好坏，IBR为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作输出，具体工作如上真值表所示。

测量集成电路我们主要选用万用表直流电压档，通过管脚高低电平，判断工作状态和信号的输出情况。当集成电路工作电压为5V时，高电平电压在5V左右，低电平电压一般在1V左右。

2.3.2 原件选择

与74LS248功能相同的还有，74LS247，7CD4511，74LS245等。

2.4 D/A转换电路（数模转换器）的测试

（1）DAC0832工作原理介绍

数模转换电路，采用DAC0832集成块，它是一个8位数/模转换电路，这里只使用高4位数字量输入端。由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A转换器，低位DAC输出模拟量经9:1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放，具体实现，由900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用具有调零的低噪声高速优质运放NE5534。

d7～d0：8位二进制数据输入端；ILE：输入锁存允许，高电平有效；CS：片选信号，低电平有效；WR1，WR2：写选通信号，低电平有效；XFER：转移控制信号，低电平有效；Rf：内接反馈电阻，Rf=15KΩ；IOUT1，IOUT2：输出端，其中IOUT1和运放反相输入相连，IOUT2和运放同相输入端相连并接地端；Vcc：电源电压，Vcc的范围为+5V～+15V；Vref：参考电压，范围在-10V～+10V；GND：接地端。

当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据d7～d0存入8位输入寄存器中，当WR2=0，XFER=0时，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时，电路输出量V0和输入d7～d0的关系式为：

（2）DAC0832芯片的特点

DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A转换前，需经过两个独立控制的8位锁存器传送。其优点是D/A转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。由于DAC0832输出级没有加集成运放，所以需外加NE5534相配适用。

IN-为反相输入端,IN+为同相输入端；OUT为输出端；Balance为平衡输入端,主要作用是,使内部电路的差动放大电路处于平衡状态；COMp/Bal的作用为,通过调节外接电阻,以达到改善放大器的性能和输出电压；VCC-和Vcc+为正负电源供电。

对于数字控制电路来说，测量的方法均相同，同上一个数显译码器一样，按照真值表的高低电平对应关系，使用万用表测量管脚输出电压值，与真值表一一对应检查。

3.问题和改进措施

本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应D/A转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增一组电源，对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。

数字示波器精度高，速度快，读数误差小，在观察测量电压频率上有很大优势，但是由于精度过高，在观察波形上容易受到谐波的干扰，导致自动选取XY坐标单位有误，过分放大谐波，导致误判失真波形。这方面对测试人员的测试经验要求较高，需要能在数字示波器自动测量的基础上配合手动测量调节，选取合适的XY坐标和单位进行测量，并且能较准确的判断波形的情况。

4.结束语

通过此次对数控直流稳压电源产品的测试，加强了对仪器仪表的使用熟练程度，在测试过程中对各种元器件的特性有了更深刻的把握，为今后测量其他更加复杂电路打下良好基础。

数控电源设备用以实现电能转换和功率传递，对模拟器件和数字器件的测试要求和设备要求都有很大不同。本设计在各个行业中都有广大应用，在发展的同时对数控电源的也提出了更高要求。例如增设过流保护、声光报警等，这些新技术同样可以通过测试来进行调校，对测试的精度和准确性、可靠性的要求也进一步提高。

参考文献

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直流稳压电源篇4

关键词：电子设备；电压；变化

1 技术与指标

电压的不稳定有时会造成许多不良影响，如电压不稳定产生的测量和计算误差，引起控制装置的工作不稳定，甚至根本无法正常工作。因此，为了减小或者避免上述影响，合理的设计出稳压电路是很有必要的。主要技术指标和要求：

（1）输出直流电压UO的调节范围为3-12V，且连续可调；

（2）最大输出电流小于200mA；

（3）稳压系数Sr

（4）能起到过流保护的作用。

大多数直流稳压电源包括变压、整流、滤波和稳压这四个部分。本方案也从这四个部分着手，其中，整流电路选用了单相桥式整流电路，滤波部分选用电容滤波器，稳压环节则采用三端可调集成稳压器W117。

2 总体设计方案论证及选择

2.1 降压电路

电源变压器的是变换交流电的静止电气设备，用来改变交流电压到所需电压值。实际上，理想变压器有P1=P2=U1I1=U2I2。

根据U2/U1=N2/N1，变压器通过改变次级线圈的匝数改变次级电压，由于变压器材料存在着铁损与铜损，所以它的输出功率略小于输入功率。但可以方便的实现所需电压的获得。另外，电源变压器用途广泛，变压稳定，市场购买方便。综上分析，我们选用电源变压器来实现降压功能。将220V的电网电压转换成我们所需要的电压以起到降压的作用。由变压器效率？浊=P2/P1，再根据性能指标要求：UOmin=3V，U0max=12V，选用功率为10W的变压器。

2.2 整流电路

整流电路采用互接成桥式结构的四个单向导通二极管组成。利用二极管的单向导通作用，在交流输入电压U2的正半周内，两个正向二极管导通，反向二极管截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，正向二极管截止，反向二极管导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，无论在正半周还是在负半周内，整流电路都能是负载上产生变相不变的脉动直流电压。

单向桥式整流电路中的二极管安全工作条件为：

（1）二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流。

2.3 滤波电路

电路工作原理：设变压器次级电压U2的波形为正弦波形，由于采用全波整流的方式，因此在波形的正半周期和负半周期，电源电压U2均能既对RL供电又对电容C进行充电。

现U2按正弦规律上升，当次级电压U2高于UC时，二极管导通，在给负载供电的同时也给电容器C进行充电。随后，U2按正弦规律下降，当U2低于UC时，二极管截止，电容C又经RL放电。另外，当U2先按正弦规律下降再按正弦规律上升即在负半周期时会得到与正半周期相同的充放电情况。因此，在正弦波电压U2的作用下，电容不断进行充放电，从而得到一近似于锯齿波的电压UL=UC，是负载电压逐步趋于稳定。

通过以上的分析，我们得到有关电容滤波电路的如下结论：

（1）电容放电速度的快慢取决于RLC，RLC大则放电速度慢，负载电压产生的电压波动小，负载电压趋于平稳。

2.4 稳压电路

单片集成稳压电源不但克服了稳压二极管的缺点，而且具有较小体积、较高的可靠性、价格低廉等优点。

本课题选用三端可调集成稳压器W117来调节输出电压。

其中Ci用来与电感效应相互抵消，消除自激振荡以保护电路稳定电压，这里取0.3。

C0用来消除输出电压“毛刺”，进一步完善并调整输出电压，这里取1。

3 方案的原理框图

4 总体电路图

通过上述总体方案的论证，我们选用电源变压器来实现降压功能，整流电路选用单相桥式整流电路，滤波部分选用电容滤波器，稳压环节则采用三端可调集成稳压器W117。

参考文献

[1]刘全忠.电子技术[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[2]叶挺秀，张伯尧.电工电子学[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[3]孙骆生.电工学基本教程[M].4版.北京：高等教育出版社，2008.

直流稳压电源篇5

【关键词】单片机;直流稳压电源;数控

电源技术是一种应用功率半导体器体，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术，而直流稳压电源更是电子领域重要的设备之一。从20世纪90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，直流电源转换器向着更高灵活性和智能化方向发展。本文设计一种输出电压在0.0V到9.9V之间并且可以任意设定输出电压的电压精准调整的数控直流稳压电源电路，该稳压电源不仅能克服传统电源输出电压难以精确调整的缺陷，而且还对系统的性能方面、系统的升级方面以及系统的可靠性方面进行了改善。

1.系统功能

本文设计的直流稳压电源输出电压在在0.0V到9.9V之间并且可以任意设定输出电压，主要由STC89C52RC单片机、LCD1602显示电压模块、D/A转换模块、稳压输出电路模块、电压模块和数据采集模块等部分组成。其中在电源模块方面采用键盘设定的输入方式，可用快点慢点的方式对报警和电压输出的阈值进行设置，其各种工作状态都可由LCD1602来显示，同时用STC89C52RC对输出的电压进行采样并与先前设置的目标值进行比较，一旦出现偏差可立即进行调整或发出报警信号。

2.系统的整体设计

使用STC89C52单片机最小系统为控制单元，通过DAC0832芯片的数据采样和LM324的电压放大调整可以改变系统输出电压的大小，然后进行数据处理及送LCD1602显示;使用运算放大器对电压的比较放大，这样不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成产生波形的量化数据，便可以输出多种波形;采用LCD1602，它具有两行显示，每行显示16个字符，采用单+5V供电，系统模块的整体设计如图1所示。

图1 系统模块的整体设计图

3.系统硬件设计

3.1 稳定电压输出模块

稳定电压输出控制模块采用的是有14引脚的 LM324芯片，其作用是将通过前面的数模转换模块后出来的电压给转换成用户所需的指定的稳定电压。该模块的工作原理是将所需的输出电压以下面图2中的DAC0832芯片的第11引脚的输出为参考做出一个比值，并采用串联式反馈的电路使得输出始终为所需的稳定输出电压，其具体的电路图如图2所示，在图2中U5A―LM324为比较放大器，U5B―LM324为运算放大器，D/A转换电路的输出电压OUT2接到U5A―LM324的同向端（LM324的第2脚），U5A―LM324运放的输出端（LM324的第5脚）输出的电压一边送到运放U6A―LM324的同向端（LM324的第1脚），一边反馈回DAC0832的RFE1基准电压。变位器R5作为U6A―LM324反馈电路中的反馈电阻。经数模转换模块后出来的电压在这里经过了DAC0832和LM324的比较运算放大后再经过LM324第1引脚的调整，使得输出的电压始终和LED显示器上显示的一致。

图2 电压输出原理图

3.2 按键控制模块

按键控制模块的电路图如图3所示。在该电路图中，K1-K9分别对应着0-9，且每个按键都是一脚接地一脚接在STC89C52RC的各个引脚上，K00是位数选择键（按下为十位），K11则是为选定所需电压无误后需按下的确认键。

图3 键盘控制电路图

3.3 D/A转换控制部分

在该设计中，采用DAC0832来进行模数转换，并将经过该模数转换后出来的电压作为后面稳压输出反馈回路的参考电压。8位的D/A数据口分别与单片机的P0口相连，DAC0832的片选信号和写信号分别由单片机的P32脚和P36脚控制，8位字长的D/A转换器具有256种状态。

4.系统的软件部分的设计

此设计中需用到核心单片机STC89C52RC的功能包括：键盘的扩展，程序的中断，I/O的控制。系统软件包括一个主程序、四个中断服务程序、电压处理子程序、调用写电压子程序、DAC0832处理子程序。主程序在初始化过程中，首先对单片机进行复位，然后读入数据，控制开关电路进行显示.初始化完成以后开中断，如果有外部中断请求，则首先响应中断，进入中断服务程序，如果没有中断请求，则要调用键盘扫描程序进行数据采集和处理，同时，利用对按键进行消抖。主程序流程图如图3所示。

图3 主程序流程图

5.结束语

本文设计并实现了一个基于STC89C52RC单片机的数控直流稳压电源，它具备输入方便、输出精确度高、结构紧凑、电路简化等优点，经过测试，用此单片机来控制设备的电压时，输出的响应良好，LED能正确清晰地显示，误差小，输出的范围为0到9.9v。

参考文献

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48-49.

[2]冯泽虎，朱相磊，滕春梅.基于单片机的可编程直流稳压电源设计[J].中国高新技术企业，2009（21）：36-37.

直流稳压电源篇6

关键词：“教学做”一体化；直流稳压电源；自主探究

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）08-0087-02

课程与教学理念

《电子技术基础与技能》课程 “直流稳压电源”是中职国家规划教材《电子技术基础与技能》第四章的内容。《电子技术基础与技能》是集理论、技能教学于一身的课程。针对电子技术应用专业的特点，应以在生产一线从事电子产品设计与生产的技能型人才所必需的知识、能力和素质要求为基本依据，以完成一个真实的项目为主线，整合优化本课程的教学内容，设计教学环节与教学方法，提高学生发现、分析和解决问题的能力，从而使学生形成严谨的探究意识，提升学生职业能力。

教学理念 鉴于本课程理论实践一体化的特点，应将“教学做”一体化理念贯穿整个教学过程，如图1所示。把直流稳压电源作为一个项目，分成若干个学习单元，每个学习单元又遵循学习规律，小步走，步步递进，逐步实现，最后达成教学的最终目标。在教学时，应以学生自主学习为主线，通过一个个学习任务驱动，让学生在做中体会、联系实际，激发学生的情感参与，增强学生的团结合作意识，培养学生的创新精神。

教学目标及教学重点、难点

教学目标 根据本节课的教学内容及特点，笔者参照布卢姆提出的行为目标分类体系，将本节课的教学目标划分为如下三个层次：认知领域、动作技能领域及情感领域，如表1所示。

教学重点和难点 教学重点是利用实际电路的安装和测试，学习电子技术基础理论知识和方法；教学难点是串联型稳压电路原理的探究。

教学资源准备与教学方法

教学资源准备 （1）环境资源：学生在电子电工实训室上课、学习、实训。（2）信息资源：在生活、课堂、书本之外通过多渠道获取整流电路相关信息，如图书馆、互联网。（3）设备资源：电子电工实训台、万用表、示波器、电烙铁等。（4）材料资源：万能板、直流稳压电源PCB板、焊锡丝、整流二极管、三极管、变压器、发光二极管、电阻等元器件。

教学方法 （1）项目教学、做中悟理：采用一个教学项目贯穿整个教学过程的方法。整个项目分成四个学习单元，每个学习单元前后联系，从陌生元器件识别、检测、特性的研究，到电路的组成、安装、测试，再到对测试结果进行研究、分析和讨论，最后探究电路原理。这样，做到做中学、做中教、“教学做”一体化，理论联系实践，实践探究理论，培养和提高学生学习电子技术理论和实践操作技能。（2）自主探究、引导发现：通过本项目的学习，学生不仅要掌握器件检测、安装焊接技能，更要掌握电子技术基础理论，所以，培养学生学习方法和思路显得尤为重要。自主探究、引导发现的教学方法能更好地发挥学生的主动性，促进知识内化，激发兴趣，提升学习能力。

教学过程设计与成果

教学过程设计 （1）根据直流稳压电源的组成和功能，分成四个学习单元开展教学，如图1所示。每个学习单元前后联系紧密，逐个推进，层层深入，最后实现整个教学目标。（2）每个单元具体教学过程设计如图2所示。（3）直流稳压电源电路每个单元的学生活动和教师活动如表2所示。

教学评价与反思

教学评价 以就业为导向，实施有效的评价策略，能起到更好地促进学生职业能力发展的效果。每个学习单元为一个阶段，每个阶段都进行三方面的评价：（1）知识目标达成度评价。根据直流稳压电源知识目标要求，对学生掌握情况进行评价，可以采用书面试卷的形式考核。（2）技能目标达成度评价。根据直流稳压电源电路安装与调试的技能要求，对学生的动手实践技能进行评价，可以采用自评、小组评、教师评等形式进行。（3）情感态度评价。根据情感态度目标，对学生的参与状态、协作状态、思维状态和情感状态等进行评价，也可以采用自评、他评、教师评的形式进行。最后进行总体评价，评价出“焊接技术最优”线路板和“性能最优”线路板、“知识掌握最优个人”等。

教学反思 （1）项目教学、做中悟理的教学方法，增强了学生的主体意识，提高了学生的学习积极性，学习效果事半功倍。同时，学生在完成项目的过程中，通过自由讨论，互相学习，不仅增进了相互了解，还加强了团队的合作意识。更重要的是，项目的完成改变了学生的学习模式，提高了学生的自学能力和创新能力。（2）自主探究、引导发现的教学方法，是以一个完整的项目为主线，以学生为主体，以教师为主导的教学法。因此，在完成项目的过程中，教师不仅要教授学生知识和技能，更要让学生学会自主学习和独立正确操作。（3）通过学习单元的逐个递进，不断地提出问题、分析问题和解决问题，驱动学生主动地去学习，不但可以使学生掌握许多新的基本知识与技能，同时可给他们营造了一种竞争的环境，在完成每个学习单元的过程中，使学生不断地获得学习的自信和创新的动力。

参考文献：

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[6]周德藩.走进陶行知[M].北京：高等教育出版社，2010：71-92.

[7]王树瑾，阴其越.《电工电子技术》课程“教学做”一体化教学模式的研究[J]科技创新导报，2011（4）.

直流稳压电源篇7

【关键词】DX系列中波发射机；开关电源；+24V非稳压电源组件

1.引言

电源是各种电子设备必不可少的重要组成部分，其性能优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。而开关电源是目前应用最为广泛地一种电源装置，开关电源以其损耗低、效率高、电路简洁显著优点而受到人们的青睐，并广泛地应用于计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。

输出稳定性决定电源成败。电源除了我们最关心的额定功率，以及可直接感触到的静音、散热等外部特征因素外，转换效率也越来越备受重视，但是，电压稳定性和输出纹波更能反应一个电源的品质。

2.开关电源基本原理

2.1 开关电源的工作原理

开关电源的工作原理可以简单的用图1进行说明。图1中输入的直流不稳定电压经开关S加至输出端，S为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关S按要求改变导通或者断开时间，就能把输入的直流电压变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压。

为了便于分析，定义脉冲占空比如下：

式中，T表示开关S的开关重复周期；表示开关S在一个开关周期中的导通时间。开关电源直流输出电压与输入电压之间有如下关系式：

由上面两个关系式可以看出，若开关周期T一定，改变开关S的导通时间，即可改变脉冲占空比D，从而达到调节输出电压的目的。T不变，只改变来实现占空比调节的稳压方式叫做脉冲宽度调制（PWM）。由于PWM式的开关频率固定，输出滤波电路比较容易设计，易实现最优化，因此PWM式开关电源用的较多，本文中所提到的开关电源就属于PWM式开关电源。

2.2 开关电源的组成

开关电源的组成图2所示。其中DC/DC变换器用以进行功率变换，它是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控制信号，该信号由它激或者自激电路产生，可以使PWM信号、PFM信号或者其它信号；比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值、频率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，已达到稳定输出电压的目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。

3.分立的+24V非稳压电源组件

电源性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作，传统的电源主要以线性电源为主，其工作过程为：将工频电网电压经过线性变压器降压以后，再经过整流、滤波和线性稳压，最后输出一组纹波电压和稳定度均符合要求的直流电压。这种电源的优点是：⑴电源稳定度和负载稳定度较高；⑵输出纹波电压较小；⑶瞬态响应速度快；⑷线路结构简单。这种电源的缺点是：⑴功耗非常大、效率比较低，效率一般只有45%左右；⑵重量非常重、体积庞大；⑶必须使用较大容量的滤波电容；⑷输入电压动态范围小；⑸输出电压调整麻烦，并且通过改变线性变压器初级线圈匝数，仅能步进调整输出电压。

DX系列中波发射机中使用了一种分立的+24V非稳压电源组件，它仅由一个美国Acme电气公司线性变压器（500B24HA）、一个桥式整流器（GBPC5002）及一只滤波电解电容器（33000μF/50VDC）组成。该电源组件的输入端为工频电网220V电压，输出端为标称的+24V非稳压电源，通过改变输入端的连接抽头，可以适当改变输出端的非稳压电压范围。在DX系列发射机单个功放单元（简称PB）中，这种+24V非稳压电源组件的输出送至低压电源板，经低压电源板稳压后提供给发射机可编程逻辑控制器（简称为PLC）、缓冲放大器、大部分板卡+18V/-18V/+8V的工作电源；在DX系列发射机并机网络中，这种+24V非稳压电源组件的输出分别送至低压电源板，经低压电源板稳压后提供给发射机合成器单元触摸屏（简称为MMI）、PLC、所有模式/辅助接触器、大部分板卡的工作电源。其供电情况图如图3所示。

在实际应用中，除了线性电源固有的缺点外，美国哈里斯公司设计人员未认真考虑每一部分所需要电源的实际额定功率情况，而是统一采用这种+24V非稳压电源组件；并且对于一些关键部位仍然采用+24V非稳压供电，不利于其稳定可靠运行；这种分立元件组成的非稳压电源，由于元器件老化或变质，极易出现噪声大、输出直流电压不稳定等毛病。鉴于以上不足，笔者提出利用目前市场上广泛使用的开关电源代替传统的线性非稳压电源的技改方案。

4.技改及应用情况

开关电源是近代普遍推广的稳压电源，其主要特点有：⑴内部功率损耗小，转换效率高，一般可达90%以上；⑵体积小，重量轻；⑶稳压范围宽，输出电压在一定范围连续可调；⑷滤波效率大为提高；⑸安全可靠，内部具有各种形式的保护电路，当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能可靠。

4.1 开关电源的选型

首先，确定选择专业电源供应商的台湾明纬公司的开关电源。其次，根据电压和电流范围，进一步确定所需开关电源的额定功率。下面以DX系列中波发射机并机合成器控制单元和发射机控制单元的开关电源选型为例进行说明。根据实际电路，通过测试，得到各自+24V非稳压电源组件输出的总功率如表1所示。由表1可以看出，发射机并机发射机控制单元最大总输出功率为69.96W，发射机并机合成器控制单元最大总输出功率为42.408W，因为开关电源的功率比较足，但是为了延长开关电源的使用寿命，一般要选择多30%以上输出功率的开关电源。查询台湾明纬公司的开关电源产品，根据实际冗余量的需要，最终选择SDR-120-24开关电源代替发射机并机合成器控制单元中+24V非稳压电源组件，选择SDR-240-24开关电源代替发射机并机发射机控制单元中+24V非稳压电源组件。

这两款开关电源均是单组输出导轨型具功率因素校正（简称为PFC）功能的开关电源，它们内部原理方框图如图4所示。该系列开关电源峰值功率可达150%额定输出功率，输出电压连续可调且调整范围宽，同时内部含低压保护、过载保护、过压保护、过流保护等多种保护电路。

4.2 开关电源的安装

由于相比+24V非稳压电源组件而言，开关电源的体积大大减小、重量大大减轻，所以在拆除+24V非稳压电源组件之后，再安装开关电源及其简便。安装时，事先将标准的35mm铝合金外卡导轨固定在机箱壳体上，然后将这种导轨型开关电源安装在导轨上即可。这种导轨型开关电源与普通的开关电源相比，除了安装方式不同之外，没有任何区别。

为了达到充分散热的目的，一般开关电源宜安装在空气对流条件较好的位置或者安装在机箱壳体上，通过机箱壳体将热传达出去。由于设计中仅通过自然风冷却，为了进一步提高冷却效果，笔者还自行加装了一个40W的排风扇，以利开关电源散热，延长其使用寿命。改造前后的安装效果图如图5所示。

4.3 开关电源的应用效果

在DX系列中波发射机中，+24V非稳压电源组件的地位非常重要，它几乎提供了所有板卡的工作电源，以及PLC工作电源、触摸屏工作电源、模式/辅助接触器直流马达工作电源等等。这个+24V电源输出电压的不稳定，必将造成对发射机设备或者器件或大或小的影响。比如，对于直流+24V供电的PLC而言，原则上应采用直流稳压电源供电。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。一般不能使用仅通过单相式桥式整流的直流电源直接对PLC进行供电。在系统组成较复杂时，应使用独立的稳压电源单独对PLC供电。然后，DX系列中波发射机原设计直流+24V供电的PLC电源却为单相式桥式整流的非稳压电源，设计中存在明显缺陷。经过技术改造之后，电源系统的质量得以明显改善，可以从以下两个方面进行说明：

⑴输出纹波。电源输出的直流电压是通过将交流电压整流滤波转换而来，那么在直流输出中就不可避免地含有交流成分或者周期性的杂波信号，这就是我们所说的输出纹波，纹波越小，电源品质越优秀。纹波是非常难以遏制的，电流越大，产生的纹波越大。纹波会带来的危害有：降低转换效率；形成浪涌；带来纹波噪音。而采用含功率因素校正功能的开关电源，纹波极小，明显好于普通电源。图6所示为+24V非稳压电源组件和开关电源空载时输出电压波形，从图6中明显看出开关电源产生的纹波远远好于+24V非稳压电源组件。

⑵电压稳定性。电压稳定性是电源最重要的品质之一，很多烧毁硬件的事故都是由于电压稳定性差（电压偏移幅度过大）造成的。实际电压与标准电压的偏移值越小，表示电压稳定性越好。电压稳定性的问题其实就是交叉负载能力，交叉负载表征的是电源在各种负载配比下各路电压能否保持稳定的能力。经出厂测试，+24V非稳压电源组件空载输出电压为31.0V，半载输出电压为28.4V，满载输出电压为26.7V，可知其电压稳定性较差。表2所示为+24V非稳压电源组件和开关电源分别在两种不同状态时电压偏移情况，从表中明显看出开关电源的电压稳定性远远好于+24V非稳压电源组件。

5.结束语

开关电源具有高效、稳定、可靠的特点，并且属于免维护器件，在实际应用中，取得了良好的效果。经过改造后，也节省了安装空间，根据需要还可以设计备份冗余+24V开关电源，实现双电源并联供电，提高发射机供电的可靠性。

参考文献

直流稳压电源篇8

[关键词]单片开关电源 复合式 AC/DC MAX8873

一、引言

电源是现代电力电子设备不可缺少的组成部分,其性能的优劣直接影响设备的性能。传统的电源由于笨重、效率低而逐渐被重量轻、体积小、效率高的开关电源所代替。复合式开关电源作为一种高效率的开关电源,是对线性稳压电源和开关稳压电源进行优化组合形成的一种电源设计方案,它即具有输出电压稳定程度高、纹波电压小、电源转换效率高等众多优点。本文介绍了一种新型复合式开关稳压电源,该电源采用了一种新型单片AC/DC单片开关电源作为前级稳压器,为低压差线性稳压器MAX8873提供直流输入电压,然后利用低压差线性稳压器MAX8873获得高质量的稳压输出,组成高效率、输出可调的复合稳压电源。实验证明该电路具有良好的性能,有很高的实用性。

二、AC/DC开关电源

本设计采用基于Trench DMOS工艺设计的一种AC/DC开关电源管理芯片。该芯片的工作方式为PWM即脉冲宽度调制方式;电路正常工作温度范围是-35℃至130℃;工作的开关频率为100KHz;占空比调节范围是3%～65%。其特点是宽压输入,输出电压纹波小,芯片效率高。该开关电源变换器集成了耐650V高压的功率开关管、电流限流比较器、振荡器、旁路调整器/误差放大器、高压电流源、基准源和过温、过压/欠压、过流及自动重启等保护电路,采用PWM调制模式达到在不同的负载下的高效率,采用隔离结构降低了芯片的EMI。开关电源控制集成电路的原理图如图1所示:

针对变压器原边绕组的漏感产生的高压毛刺,采用二极管D1与稳压管VR1并联接入原边绕组侧,用来吸收高压毛刺。光电耦合三极管U2的偏置电压由二极管D3与电容C3构成的整流电路提供。稳压管VR2、电阻R1、光电耦合三极管U2、电容C5组成电压反馈电路,用来确保电压稳定能都稳定输出。稳压管VR2和电阻R2保证了电源空载或轻载时输出电压的稳定性。利用电容C2降低输出直流电压的交流纹波。

电路工作原理:输入交流电先经过整流桥BR1整流,之后再经电容C1滤波,最后转变为脉动的直流电压。当MOSFET开关管导通时,电容C1两端的电压加到反激变压器的原边,流过原边绕组的电流线性增加,变压器储存能量。当MOSFET开关管关断时,电感原边电流由于没有回路而突变为零,此时稳压管VR1的击穿电压高于原边的感应电势而截止。

该AC/DC开关电源控制芯片结构示意图如图2所示,该集成电路的主要组成部分有旁路调整器/误差放大器、锯齿波/振荡发生电路、PWM比较器、基准电压源、软启动电路、上电复位电路及其它保护电路等。

从图2可以看出控制芯片的最大特色是把外置管脚数控制为三个。振荡器和功率管的内置使管脚数减少,功率管的内置还提供了启动偏置电压。控制引脚C不仅给内部供电,还提供了反馈电流信号,可用于控制电路的旁路电流和控制PWM占空比。此外,来利用功率管的导通电阻作为敏感电阻,来实现各个周期内的限流保护,这些都是该电路的特色。

三、低压差线性集成稳压器MAX8873

低压差集成稳压器是近年来应用广泛的高效率线性稳压集成电路。传统的三端集成稳压器普遍采用电压控制型,为保证稳压效果,其输入输出压差一般取2V~4V来保证正常工作。低压差稳压器采用电流控制型,选用低压降的晶体管作为内部调整管,能够把输入输出压差降低到0.6V以下,提高了电源的转换效率。产品主要有MAXIM公司生产的MAX8873系列,MICREL公司生产的MIC39500系列,TI公司生产的TPS767系列,LT公司生产的LT1528系列等。本文采用应用广泛的MAX8873芯片,MAX8873的典型工作电路如图3所示。

MAX8873是MAXIM公司生产的输出120mA的低压差线性稳压器。其中IN和OUT分别为电压输入端和输出端,GND为公共端,SET和SHDN分别为调整端和控制端。其主要特点有:组成电源元件最少,压差低,静态电流低,有关闭电源控制,输出电压固定,由外接电阻组成的分压器时输出电压可调,内部有输出电流限制、过热保护及电池反接保护等。

MAX8873有两种工作模式:工作在预置的电压模式下或工作在可调的电压模式下。在预置的电压模式下,内部电位器能够设置它的输出电压,我们通过连接SET端到地选择这种模式。在可调模式下,我们通过在SET端连上两个外部电阻作为分压器来选择输出电压,电压范围可从1.25V到6.5V。

为了减小寄生电容的影响,我们在电阻R1两端串上一个10PF到25PF的电容。而在预置电压模式下,SET端和地之间的阻值不能小于100K,否则SET端的电压将超过两种工作模式的门限值60mV。

四、新型复合式开关稳压电源的设计

本复合式开关稳压电源的原理图如图4所示。

电源输入交流宽输入电压85V-265V,双路输出电压+5V/1.5A,-5V/1.5A,输出功率15W。电路包括输入整流滤波,脉宽调制,高频变压器,电流反馈,低压差线性稳压,整流滤波输出等几部分。交流输入经整流滤波后,产生一个的直流电压加在变压器初级绕组的一端和控制芯片的源极,变压器初级的另一端由控制芯片内的高压功率管驱动。变压器两组副边经整流滤波后分别产生±5.5V的输出电压,该电压经LC滤波后输入到MAX8873中,经MAX8873输出后再通过下一级LC输出滤波得到±5V的高稳定输出。

在设计PCB板时要注意,电容C2负极应直接连反馈绕组,将反馈绕组上的浪涌电流直接返回到输入滤波电容,提高抑制浪涌干扰的能力。控制端附近的电容应尽可能靠近源极和控制端的引脚。控制芯片的源极采用单点接地法,即控制端旁路电容C12的负极、反馈电路的返回端、高压返回端应分开布线,最后在源极管脚处汇合。安全电容C13应通过宽而短的印制导线分别接至反馈绕组和次级绕组的返回端。尽量使用大尺寸的低电感引线。

五、实验结果

在市电输入下,当负载从0达到额定值时,电路的负载调整率为95%,输出电压纹波在40mV左右,输出纹波主要由变压器漏感的电压和整流管电压产生,可以通过进一步优化PCB版布局等方法来改善。

六、结束语

本文采用基于Trench DMOS工艺设计的一种AC/DC开关电源管理芯片和低压差线性稳压器MAX8873设计了一种新型通用的复合式开关稳压电源。该电源具有体积小,效率高,输出电压稳定,负载调整率好等优点,实验表明该电源是一种性能良好的高精度稳压源。

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[1]黄俊,王兆安.电力电子变流技术.北京:机械工业出版社,1999.

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[3]沙占友.新型单片开关电源设计与应用技术.北京:电子工业出版社,2004.

直流稳压电源篇9

摘要：物理教师具备《电工电子学》理论基础，搞清楚电子技术在电器中电路的对应关系，只要坚持不懈地学习就一定能征服看似“高不可攀”电器维修。

关键词：物理教师；电工学；电子技术；电源电路；低频功率放大电路；场输出放大器

物理教师拓宽课外最好方向是什么呢？在回答这个问题之前，先从我本人的经历说起，我是1985年从师范院校物理系毕业的生被分配到学校从事教学工作,正赶上中国家用电器大普及时代。学校有很多电器，特别是学生中有很多小家电发生故障但又无人会修于是就找到了我。在他们看来学物理一定是电器“高手”。其实我除了书本知识外几乎没有一点动手能力,因此只好硬着头皮揭下而阅读大量家电维修的书籍边，经过几年的努力终于将常用电器一网打尽（白色家电、黑色家电、米色家电和新兴的绿色家电）。于是根据以上经验物理教师拓宽课外知识面最好方向就是电器维修。原因一、物理系的学生学过《电工学》 、《电子技术》这两门物理专业的必修课，只不过不知道它和家电电路的关系。二、有一定的动手能力（但不强）。如果能搞清楚以前学过的理论知识和家用电器的关系，并在这方面努力，一定会有所成就。我们先来看在学校学的《电工学》《电子技术》纯理论和家用电器电路的关系。因为家用电器种类繁多五花八门现以常见电视机为例基本构成如下：

现举几个具体电路单元例说明和我们已学过电子技术中电路的关系：

一、串稳型稳压电源

电视机（早期主要是黑白电视机）低压电源采用普通的串联稳压器或改进型的串联稳压器。，电路由变压器(6B1)降压，二极管(6BGl、6BG2)，电容(6C3)整流滤波以及稳压电路稳压三部分组成。 交流市电经6B1降压，6BG1、6BG2进行全波整流，再经6C3滤波得到非稳压的直流电压(约18V)，其输出电压一路供给伴音通道0TL电路的电源，另一路加到电源调整管6BG3的集电集，再经稳压后由发射极输出+1 2v的稳压直流电压。

稳压电路由取样电路(6R4、6wl、6R5柏成的分压器)、比较放大嚣(6BG5)、基准电压

(6BG6)和调整管(6BG4和6BG3构成复合管)等组成。调整管与外负载可看成射极输出管，6R1

为调整管的偏置电阻，6BG5为误差放大器，工作在甲类状态，6R1又是它的集电极负载。稳

压管6BG6供给6BG5发射极稳定的偏置电压，取样电路又供给68G5基极偏置电压，改变6W1能控制6BG5的偏置电流，从而使6BG5集电极电压变化，则输出电压也跟着变化。由于某种原因若输出电压发生了变化，则6BG5将变化的电压(即误差信号)放大，而集电极发生相反的变化去控制6BG3的输出，使之保持不变，达到稳压目的。

小结：从上面看出它和以前学过的电路原理(如下内容)一至：

1、电源电路的功能和组成

电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。

2、整流电路

整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

（1 ）全波整流

全波整流要用两个二极管，而且要求

变压器有带中心抽头的两个圈数相同

的次级线圈，见图 2 （ b ）。负载

R L 上得到的是脉动的全波整流电流

，输出电压比半波整流电路高。

3、滤波电路

整流后得到的是脉动直流电，如果加上

滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，

就可得到平滑的直流电。

（1）电容滤波

把电容器和负载并联

正半周时电容被充电

负半周时电容放电，就可使负载

上得到平滑的直流电。

4、稳压电路

交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动，因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。

有放大和负反馈作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。它的电路和框图见图 4 （ b ）、（ c ）。它是从取样电路（ R3 、 R4 ）中检测出输出电压的变动，与基准电压（ V Z ）比较并经放大器（ VT2 ）放大后加到调整管（ VT1 ）上，使调整管两端的电压随着变化。如果输出电压下降，就使调整管管压降也降低，于是输出电压被提升；如果输出电压上升，就使调整管管压降也上升，于是输出电压被压低，结果就使输出电压基本不变。

二、低频功率放大电路

注：以下为部分电路工作原理

放大后的音额信号(可达7Vp-p)，由第l2输出去推动OTL电路。OTL功放电路为音频功放电路,5BG3、5BG4为互补输出管，组成射极输出嚣，输出功率足以推动喇叭发考。这里，还需指出的是集成电路第⑦脚的外接电路5C6、5E7、5w2构成音调调节网络。一般不调动5C6和5C7，而调节5W2以达到高低音调节但5C6为去加重电容，调节它的容量(22OOPF)可调节去加重量，从而也可改变声音的音调。

集成电路的第⑥脚为音量控制，在此脚，接一电位器，可实现音量控制。本卒电路的音量控制，是从第8脚输出的音频电压中取值，故第6脚接地。

TA7176AP和OTL，电路的电源电压均取自+12V直流电源。但TA7176AP的电压，除内部有一稳压电路外，在进入TA7176AP的第⑤脚前，还经一简单滤被电路(5R3、5C4、5C5)。而0TL电路的电源不需稳压，直接取自直流电源(19-12V)．

检修要点：电视机伴音电路如同一台高频收音机电路。伴音电路的故障，主要表弼为无声、声小重失真，检修是比较容易的。

首先确定是否是0TL．电路故障。这里可从OTL 输入端注入感应信号来判断。若是OTL电路故障,可通过测量互补管中点电压(7-8 V)是否正常，采判断是功率输出电器还是推动电路的故障。这样，再通过测量各晶体管的工作点，就不难确定故障点了。

三、场输出放大器

场输出放大器是一个由3BG2、3BG4、3BG5组成的OTL放大器。从MCl3007P第22脚输出的场锯齿波信号，经3R20加入到推动管3BG2的基极。经场输出放大器放大后的场锯齿波信号经3C6耦合到场偏转线圈3L1，去进行场扫描。

以上电路和电子技术中OTL功率放大器如下：

直流稳压电源篇10

【关键词】变压器耦合并联型；开关电源；检修

彩色电视机的电源系统包括开关稳压电源和行输出变压器脉冲整流电源两大部分。开关稳压电源具有效率高、重量轻、稳压范围宽、稳定性和可靠性高、易于实现多路电压输出和遥控开关等优点。按稳压控制方式分调宽式和调频式，按开关变压器与负载的连接方式分为串联型和并联型，按振荡启动方式分为自激式和他激式。不同类型的开关电源电路，工作方式不同，在电路结构上会有较大的差异。而且开关电源电路的损坏在彩电维修中占有很大的比例。现具体讨论变压器耦合、并联输出、自激式、调宽稳压型开关电源的检修注意事项和检修方法。

一、检修注意事项

由于开关电源工作在高电压、大电流的情况下，所以为了实现安全、快速的检修，必须注意以下几点：

1、为了避免事故发生，检修时必须才取必要的措施。在被检测电源输入端外接1:1隔离变压器，将检修整机与电网火线隔离开来。另外最好把工作台铺上绝缘胶垫。

2、检修时应注意人身、仪器的安全。由于“热底板”存在着与电网火线相通的可能，因此应注意电源部分“热底板”和“冷底板”的区域范围。

3、市电输入回路的延时熔丝管或供电回路的保险电阻烧坏，不能采用导线短接的方法进行检修，以免扩大故障范围。

4、开关电源未起振时，大部分彩电的300V供电的滤波电容会在关机后存储一定的电压，必须先将存储的电压泄放掉后再检修，以免损坏测量仪表或扩大故障范围。

5、检测开关电源不同部位的电压时，要选择好接地线。即测开关电源初级部分的关键点电压时，应选择300V供电的滤波电容负极为“地”，而测开关电源输出端电压时，应该以高频调谐器外壳或与其相通的部位为“地”，否则会导致所测电压不准。

6、开关管击穿后，必须检查故障确定原因后再通电试机，以免更换后的开关管再次击穿。

7、检修过压保护电路动作的故障时，不能轻易脱开保护电路进行检修，以免扩大故障范围。

8、需要暂时断开负载，以判断故障是在负载的行输出级还是在开关电源部分时，必须在开关电源的输出端接上一个假负载才能开机。假负载需接在B＋电压的滤波电容两端或B＋供电的整流管负极与地之间，而不能接在B＋整流管正极与地之间。当采用断开稳压电路检修时，应在交流电压输入端串接一个100W灯泡降压，防止输出电压过高而烧坏元件。

二、检修时的检测要点

不同类型的开关电源电路，由于工作方式的不同会在电路结构上有较大差异，但基本工作原理和方框结构比较相近，检测要点也基本相同。

1、输入端“交～直变换”的检测要点

输入端的“交～直变换”是指220V输入回路、整流、滤波这部分电路，它的任务是把220V的交流电压变换成直流电压，输送到开关管的集电极。因此，通过检测开关管集电极上有无250～340V左右的直流电压，来判断这部分电路工作是否正常。若此电压为零，表明电路出现断路故障，应先对其进行检修，使其达到正常后，才能检修其他电路。

2、开关振荡电路的检测要点

开关振荡电路是开关电源的关键部位，它包括开关变压器（主要是初级绕组和正反馈绕组）、开关管、启动电路和正反馈电路。

（1）开关振荡电路是否起振的判断方法如下：

1）直流电压检测法：检测开关管基极有无0.1～0.2V的负电压，有负电压即表示已经起振。

2）“dB”电压检测法：用万用表的dB挡检测开关管基极或集电极有无dB电压，有dB电压表示已经起振。如万用表没有dB挡，可在表笔上串联一个0.1μF/400V的无极性电容后，用交流电压挡去测量。

3）示波器观察法：用示波器观察开关管基极或集电极有无开关脉冲信号。注意：用示波器检测时，必须在220V输入端加接1:1隔离变压器。

（2）若通过以上检测确定开关振荡电路没有起振，则应重点检查以下电路：

1）启动电路是否开路。检查方法十分简单，用万能表的直流挡位测量开关管的B极，在开机瞬间如开关管B极电压有跳变则说明启动电路正常，如果按动开关时表笔没有摆动则说明启动电路开路了。

2）正反馈电路中有无元件开路或短路。检修时，只要对正反馈回路中的阻容元件测量或采用代换法就可以查找出故障根源。

3）由取样绕组、取样比较、误差放大和脉冲宽度调节电路组成的稳压电路是否有故障。必要时可暂时断开稳压控制电路，使振荡器单独起振。

4）保护电路是否有故障，必要时可断开保护电路。

3、输出端“交～直变换”的检测要点

输出端的“交～直变换”是指开关变压器次级绕组输出的脉冲电压经整流、滤波后形成的直流输出电压。一般开关电源有多路直流输出电压，检测各路输出的直流电压值，可以判断开关电源的工作是否正常。

4、稳压控制电路的检测要点

稳压控制电路一般包括取样绕组、取样电路、基准电压、比较放大、误差放大和脉冲控制电路几个部分。它的任务是通过自动调整开关管的导通时间，从而调整高频脉冲的占空比，使输出电压稳定在负载所要求的电压值上。检测稳压控制电路的方法是用万用表检测输出端的直流电压，然后微调稳压电路中的可调电阻，看输出端的电压能否变化，能否重新稳住，从而判断整个稳压电路中是否正常。

三、常见故障的检修方法

1、保险丝熔断

开机就烧保险丝，且烧断的保险丝内部呈现出黑色烟雾状，表明电路中有严重的短路性，且一般都发生在开关电源本身，这时应检查消磁电路、整流、滤波电路或是开关管等重要元件是否被击穿了；如果烧断的保险丝还呈透明状，通常是电流过载而造成的，多数为行输出有短路性故障。

维修方法：先采用串联灯泡法简捷地判断出是开关电源本身故障还是行输出电路的问题：在交流输入端串入一个100w／220v的灯泡，开机观察现象。如果在正常情况下，接通电源后，灯泡会瞬间很亮，随后变成暗光；如果灯泡没有发光，则说明是保险丝或是电源开关损坏；如果灯泡在瞬间很亮后就再没有发光了，则表明消磁之前的电路正常，应把重点放到整流以后的电路；如果灯泡长时间保持很亮，则说明电源部分有短路性故障，应着重检查整流电路和稳压电路；如果灯泡亮了一下，随后又变得较亮，则很大可能是行负载有短路，这时可对行输出电路进一步检查。

如果判断出是开关电源本身故障。先用观察法检查电路上有没有烧焦或是炸裂的元件，闻一闻有没有异味。经看，闻之后，再用万用表进行检查。首先测量一下电源输入端的电阻值，若太小，则说明后端有局部短路现象，然后分别测量四只整流二极管正、反向电阻和限流电阻的阻值，看其有无短路或烧坏；然后再测量一下电源滤波电容是否能进行正常充放电，再就测量一下开关管是否击穿损坏。需要说明的一点是：因是在路测量，有可能会使测量结果有误，造成误判。因此必要时可把元器件焊下来再进行测量。

2、无直流电压输出

如果保险丝是完好的，在有负载的情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路，短路现象，过压，过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。

维修方法：首先，用万用表测量开关管集电极有无300V直流电压，若没有应往前查交流输入，保险丝、整滤波等电路是否正常；若集电极电压正常，则检查开关管b极电压。测开关管b极电压或者在关机瞬间，用指针万用表R×lΩ挡，黑笔接b极，红笔接整流滤波电容负极（热地），听电源有启动声音，说明电源振荡电路正常，仅缺乏启动电压，是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声，在测be结后，迅速将表转到电压档，测c极电压是否快速泄放。若是，说明开关管及其放电回路均正常，正反馈电路存在故障，包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放，说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障。

3、有直流电压输出，但输出电压过高

这种故障往往来自于稳压取样和稳压控制电路出现故障所致。在开关电源中，直流输出、取样电阻、误差取样放大管、光耦合器、脉冲控制电路等电路共同构成了一个闭合的稳压控制环路，任何一处出问题都会导致输出电压升高。

维修方法：由于开关电源中有过压保护电路，可以通过断开过压保护电路，使过压保护电路不起作用。用分割法以稳压环路中的光耦为分水岭，对电路实行分割，确定故障范围。将光耦件热地端的两控制脚短路，观察B＋变化，B＋严重下降或停止输出，说明热底板部分正常。故障点在B＋取样电路及光耦；变化不明显或无变化，说明热底板部分有故障，要仔细检查此部分的脉冲控制电路。检查脉冲控制电路可采用调整交流电压法：用交流调压器调整交流输入电压，监测+B输出电压。然后测脉宽调整电路中各级三极管的b、e、c极电压、光耦端子间压降变化，看其是否与稳压原理相符或变化趋势一致。测到某一点与稳压原理应得值相反，说明被测点的这一级有故障，应逐一检查相关元件。注意振荡定时电容容量下降也会使输出电压过高。

对于具体的开关电源电路故障现象，可因故施修、因机施修，灵活掌握，采用不同的检修方法和步骤，以达到准确、快速、高质量地完成检修任务为目的。无论采取何种方法和步骤，原则是不能造成稳压电路开路、开关管失控，引起开关电源输出电压升高，造成大面积元件损坏，反而将故障扩大。如果掌握了开关电源各电路和元件发生故障的规律，就能够迅速地排除各种故障。

参考文献

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[2]詹新生.彩色电视机检修与技能实训[M].北京:化学工业出版社,2008.

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