直流稳压电路的设计(6篇)

直流稳压电路的设计篇1

1阻容降压稳压电路的设计与分析

1.1阻容降压稳压电路设计本文所设计的阻容降压稳压电路如图2所示，Fuse为保险丝，参数选取为1A/250V，当输入端流入大电流，保险丝熔断，从而保护阻容降压稳压电路器件不被损坏。压敏电阻R0选取14D471K，用来防浪涌，能够起到保护作用；限流电阻R1、泄放电阻R2和限流电容C1构成阻容降压电路；D1半波整流二极管，D2在市电的负半周时给C1提供放电回路；D3、R6为初级稳压电路，R3、C2组成滤波电路，R4、Q1、D4构成串联稳压电路。

1.2阻容降压及整流电路原理及分析虽然利用变压器降压，可以得到稳定的电压与较高的效率，由于变压器包含绕制线圈，会占用很大的空间，在实际布线与安装时就会造成一定的困难；另一方面，对于企业来说，利用变压器降压，成本也会增加；阻容降压的核心元件是一个电阻和电容并联，实际上就是利用容抗限流。而电容器起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色，限流（降压）电容器C1一定要选择耐压高的，通常要大于两倍的电源电压，因为当阻容降压电路空载时，输出电压只有三十多伏，市电220V电压大部分都加到电容C1上。R2为泄放电阻，当正弦波在最大峰值时刻被切断时，电容C1上残存电荷无法释放，会长久存在，如果人体接触到C1的金属部分，就会有强烈的触电可能，而电阻R2的存在，能够将残存的电荷泄放掉，从而保证人、机安全。泄放电阻的阻值和电容的大小有关，一般电容的容量越大，残存的电荷越多，泄放电阻的阻值就要选小一些的。经验数据如表1所示。D1为半波整流二极管，虽然半波整流效率仅是全波整流的一半，但不推荐使用桥式整流，因为在电路中总希望整个电路只有一个公共参考点即接地点。当采用阻容降压方式进行交直流转换时，如果采用桥式整流，在交流端和直流端不可能只有一个公共参考点，当交流端的零线和火线反接时，直流端的参考点可能会带电，因此这种做法不安全。当采用半波整流时，可以保证交直流端的参考点都接到交流端的零线上，在电路调试时可以保证相对安全一些，这非常重要，因此使用半波整流电路。

1.3稳压电路分析本文所设计的初级稳压电路模型如图3所示，在图3中，R为限流电阻，rZ为稳压管的内阻，RL为等效负载。在初级稳压电路中，利用稳压管的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，达到稳压的目的。为使Sr数值小，需增大R；但在Uo和负载电流确定的情况下，若R的取值大，则Ui的取值也会变大，这样导致Sr变大。因此初级稳压电路的Sr值一般在0.01左右，初级稳压后输出电压的纹波系数比较大，因此初级稳压性能较差。初级稳压后输出的纹波系数较大，不能满足后级芯片输入电压的要求，引入串联稳压电路，如图4所示，该电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，达到输出电压Uo在Ui变化或负载电阻RL变化时，输出电压基本不变。对于图4所示的串联稳压电路，当电网电压波动引起Ui增大，或负载电阻RL增大时，输出电压Uo将随着增大，晶体管T发射极电位UE升高；由于稳压管DZ端电压保持不变，晶体管T的UBE减小，晶体管基极电流Ib减小，发射极电流Ie也减小，从而使Uo减小；当电网电压波动引起Ui减小，或负载电阻RL减小时，输出电压Uo将随着减小，晶体管T发射极电位UE降低；由于稳压管DZ端电压保持不变，晶体管T的UBE增加，晶体管基极电流Ib增大，发射极电流Ie也增大，从而使Uo增大；因此可以保持输出电压Uo保持不变。

2电路仿真和测试

本文采用NI公司的Multisim软件对阻容降压的稳压电路进行设计和仿真。图5～图7为整个阻容降压稳压电路的瞬态分析仿真结果，瞬态分析扫描时间为1.5s。图5为市电220V经阻容降压和半波整流后的输出电压仿真波形，可以看出输出电压的纹波比较大，交流分量大（即脉动大）；并且会随负载电流的变化发生很大的波动，因此只适用于对脉动要求不高的场合。图6为初级稳压输出的仿真图，可以看出，经过初级稳压后，电压纹波变小，但稳压系数仍较大，电压稳定在24V左右，仅能满足对稳压性能要求不高的场合。图7为阻容降压稳压电路最终输出电压仿真情况，稳压电路输出电压纹波消失，输出电压最终稳定在5.0859V，同时该阻容降压稳压电路的从上电到稳压的时间约为241.7062ms，满足高性能电路的稳压需要。根据阻容降压稳压电路的原理图2，实际的阻容降压稳压电路的测试结果如图8所示，图8(a)为电路上电瞬间的输出波形，由于电路从上电到稳压的时间很短，所以波形很陡。图8(b)为最终稳压电路的输出电压，输出稳压的平均值为5.04V，最大值为5.12V，最小值为4.96V，与稳压电路仿真结果5.0859V仅相差0.0459V，因此稳压性能很好，满足对输入电压为5V专用芯片（ASIC）供电要求。

3结论

直流稳压电路的设计篇2

【关键词】数控;直流稳压电源;Proteus;设计与仿真;教学案例

1引言

Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个部分构成，其中ProteusISIS软件包含了革命性的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有的周围电子器件一起仿真[1-2]。在电子类专业核心课程的教学中，除了引导学生掌握好基础理论知识外，教师更需要加强对学生实践动手能力的培养，才能促进学生电路设计能力以及实践创新能力提高，也才能满足社会对所培养人才的专业能力需求。而将Proteus仿真软件技术应用于电子类专业核心课程的教学活动中，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术以及嵌入式系统等课程的教学，不仅能够促进教师形象生动地完成教学任务，还可以提高学生的实践动手能力，如开展创新性设计实验、毕业设计、电子设计竞赛[2]。采用Proteus进行虚拟仿真设计实验可以根据需要随时对原理电路图进行修改，并立即获得仿真结果。一边设计一边实验，调试时随时可以修改电路，要比用万能板焊接元件搭建硬件平台更为方便，避免了传统设计中元器件的浪费，节约了时间和经费，提高了设计的效率和质量[3]。本文探讨的数控直流稳压电源的设计和仿真，涉及电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、EDA技术等多方面知识，是电子电路设计与仿真教学的典型案例。

2电路的硬件设计

2.1设计方案分析

数控直流稳压电源设计是一个具有综合性的设计项目，要求具有一定的电压输出范围，输出电压能步进可调，能实时数字显示输出电压。

根据任务要求，首先该电路主体是一个电源，属于模拟电路设计，其次需要实时显示输出电压，需要译码显示电路，属于数字电路知识，还有数字到模拟的转换，需要数模转换电路，整个转换过程需要相应的时序控制，需要微控制器有序控制电压的转换、输出、显示。因此设计方案很多，本文给出一种简单实用的方案，在此方案中主要由以下几个部分组成（如图1）：

控制器部分：为了能有序控制电源的步进输出及显示，本设计选用学生熟悉又比较常用的8051系列单片机AT89C52。单片机的作用除了有效控制电压的数控输出及显示外，还可进行功能扩展。

电压输出部分：本设计对电源的输出电压电流没有太高的要求，当前已有集成三端稳压器一般能满足要求，而且这类芯片内部都有过流和过热的保护电路。例如型号为LM317集成三端稳压器，其额定电流可达1.5A，输出电压的调节范围为1.2～37V，内部有过热和过流保护电路，价格也不贵，所以采用这种芯片为主体来组成所要求的系统是比较合理的。

电压调节部分：为了能实现电源输出步进变化，结合集成三端稳压器的特点，选择模拟开关和电阻网网络构成D/A转换电路，将单片机与三端稳压器联接，实现数字信号到模拟信号的转换。控制单片机输出的数字信号即可改变三端稳压器输出电压，实现电压的数控调节。

电压显示部分：该部分选用常用的数字电路中的译码显示电路，为了节约单片机的IO端口，显示方式采用动态显示。

图1整体电路设计方案原理图

2.2各单元电路硬件设计

根据上面的设计思路，为了能快速方便的实现该设计方案，采用常用的一种仿真设计软件Proteus完成该电路的设计与仿真。Proteus软件包含了丰富的元器件库，能够很方便地调用设计方案中需要的各种元器件连接成电路，并进行仿真测试。

2.2.1单片机控制电路

单片机是数控电源的核心，它通过软件的运行来控制整个电路的工作，从而完成设定的功能。本设计中控制电路选用AT89C52单片机，它是由美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位CMOS单片机，片内含8K字节的FLASH或PEROM和256字节的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容[4]。AT89C52接收来自按键的信息，并对按键输入的信息进行处理，从而控制输出电压的变化，并将变化的结果输出到显示电路上。

2.2.2电压输出电路

该电路主要由集成三端稳压器LM317作为核心器件稳定输出电压，该芯片内部有过流和过热保护电路，电容C1、C3滤除交流杂波，二极管D1为负载电容的存储电荷提供一条放电通路[4]。LM317的稳压输出电路如下图2所示。

图2LM317稳压输出电路

图2中输出电压满足下列关系，

由于调整端的电流IADJ小于100uA，大多数情况应用时可以忽略，因此输出电压近似为，通过调节可调电阻R2可以很方便地改变输出电压。

2.2.3电压调节电路

从上面的LM317输出电压公式得知只要改变可调电阻R2的大小可以很方便地改变输出电压的大小，如果把R2设计成一个线性电阻网络，通过模拟开关进行切换，就可以实现数控输出电压的要求[5]。线性电阻调节网络如图3所示，电路中选用8个电阻值依次倍增的精密电阻，模拟开关选择常见的继电器，通过按键输入控制单片机P1口输出的数字量控制继电器的闭合与断开，实现一种类似于数字量到模拟量的转换网络，来改变接入LM317调整端电阻的大小，从而改变输出电压大小。

图3线性电阻调节网络

2.2.4电压显示电路

译码显示电路选用4位数码管的动态显示方式（如图4所示）。将单片机的P2.0和P2.1口控制数码管的段选和位选的选通，P0口实现对数码管段选和位选的数据传送。P0口既要输出位选数据还要输出段选数据，因此采用分时传送方式，分别用两个锁存器74HC573保存对应的位选数据和段选数据;两个锁存器的工作分别通过单片机的P2.0和P2.1口来控制。

图4译码显示电路

2.2.5声光指示电路

为了能指示输出电压的最大值、最小值，分别添加红、绿LED指示灯;为了能指示按键的增减，添加蜂鸣器，按键每按下一次，就发出报警声一次。

3电路的软件设计

直流稳压电源系统是以单片机为核心控制电压的调节与显示，因此需要编写相应软件程序控制单片机有序工作。

根据以上电源系统的硬件特点和实现功能，软件程序的结构可分为主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系统初始化、数码管显示、按键是否按下，并跳转到相应功能的子程序中去。主程序流程图如图5所示。子程序包括：系统初始化子程序、显示数据处理子程序、数码管显示子程序、按键中断子程序等。

图5主程序流程图

4电路的整体设计与仿真分析

单片机系统的仿真是Proteus软件的一大特色。首先在Proteus中将上面硬件设计的各单元电路连接成一个完整的数控直流稳压电源仿真电路（如图6所示）;然后创建源代码程序文件，并编辑该电源系统的程序源代码;接着将源代码编译生成为目标代码，将目标代码添加到图6中的单片机元件的属性中，相当于在实际电路中对单片机下载目标程序;最后进行电路的调试仿真[7]。

图6整体设计仿真电路图

图6所示电路的仿真结果如下：当电路上电工作后，由于电阻网络中没有电阻接入LM317的调整端，数码管上显示出电压为1.25V。当电压增加按键按下时，单片机的外部中断0产生中断，蜂鸣器报警，电压计数值增加1，接入的电阻网络中的电阻值增加一个单位，相应的输出电压增加0.1V;保存数码管结果的计数器值加1，P2.0端口选通译码显示电路的位选锁存器，送入相应的位选数据;P2.1端口选通译码显示电路的段选锁存器，送入段选数据;数码管上显示结果值增加0.1。当电压增大到15V时，红灯亮，显示电压值不变化，输出电压值也不再增加;当电压减小到1.25V时，绿灯亮，显示电压值不变，输出电压也不再减小。

在仿真电路中增加虚拟测试仪器，如图6中在稳压输出端Vout添加直流电压表或者电压探针，可以在仿真中实时观测输出电压的变化数据[3]。

电路仿真输出的理想结果是：电压输出大小从1.25V到15V变化，变化步进单位为0.1V;但实际上仿真结果是：数码管上显示结果与LM317输出端接的电压探针测量的电压值有一点误差。仿真测试数据如表1所示。

表1仿真测试数据对比表

显示值测量值误差显示值测量值误差显示值测量值误差

1.351.356-0.0065.555.5270.02311.5511.4750.075

1.551.554-0.0045.955.9240.02611.9511.8710.079

1.951.951-0.0016.556.5200.03012.5512.4650.085

2.352.3490.0016.956.9160.03412.9512.8610.089

2.552.5480.0027.557.5110.03913.3513.2570.093

2.952.9460.0047.957.9080.04213.5513.4550.095

3.353.3430.0078.558.5030.04713.9513.8500.100

3.553.5410.0098.958.9000.05014.3514.2470.103

3.953.9390.0119.559.4940.05614.5514.4440.106

4.354.3350.0159.959.8910.05914.7514.6420.108

4.554.5350.01510.5510.4850.06514.8514.7410.109

4.954.9320.01810.9510.8810.06914.9514.8400.110

从仿真结果上看，随着电压的增加，数码管输出的理想结果与电压探针输出的结果误差将逐渐增加，最大相对误差为0.11V，即数码管上显示电压值为14.95V时，电压探针实时测量电压值为14.840V。仿真结果说明该电路在精度要求不是很高的场合足以适合应用。

分析误差的原因：（1）仿真软件中的电路元件毕竟是模拟元件，不是真实电路，即使真实电路也会有一定的误差;（2）显示结果是直接将控制继电器的数字信号通过单片机软件显示出来，而电压探针测量的是LM317输出端的电压值，两种的显示位数、精度不同。当然实际输出端的结果还取决于连接的电阻网络中的电阻值的合理选取。通过仿真不但可以观察输出结果，还可以在仿真软件中很容易修改电路并分析结果。

5小结

本文利用Proteus软件实现了一种数控稳压直流电源的设计与仿真，无论设计过程还是仿真测试结果都达到了满意的效果。该电路的设计与仿真作为电子类专业的综合课程设计典型教学案例，在教学过程中应用Proteus仿真软件对电路的设计方案及结果进行实时的仿真测试与分析，一方面仿真设计操作简单，搭建电路、测试结果方便，修改设计快捷;另一方面在教学中增加了学生电路设计上的感性认识，便于对电路设计理论的理解，提高了学生的兴趣。总之，利用Proteus仿真软件能较好地完成设计任务，将之应用到相关课程教学中是一种新的教

学方法，有助于教师的教学和学生的自主学习。

参考文献：

[1]王勇，曹磊.Proteus虚拟电子实验室在教学中的应用研究[J].中国电力教育，2014（03）：124-125.

[2]侯向锋，周兆丰.Proteus在模拟电子技术教学中的应用[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2012（04）：114-118.

[3]周润景，张丽娜，丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真（第二版）[M].北京航空航天大学出版社，2010.

[4]蔡顺燕.基于AT89C52的数控直流稳压电源设计[J].成都师范学院学报，2014（03）：112-115.

[5]唐金元，王翠珍.0～24V可调直流稳压电源电路的设计方法[J].现代电子技术，2008（04）：12-14.

[6]周立功.单片机实验与实践[M].北京航空航天大学出版社，2006.

直流稳压电路的设计篇3

关键词：单片机80c31数模转换器dac0832三端集成稳压器

1数控直流电源的应用及特点

本课题研究一种以单片机为核心的智能化高精度简易数控直流电源的设计。数控直流电源是一种常见的电子仪器也是电子技术常用的设备之一，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。以单片机系统为核心设计的新一代数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用输入键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值，且兼备双重过载保护及报警功能，特别适用于各种有较高精度要求的场合。

2硬件电路的设计

2.1数控直流电源的组成简易数控直流电源由稳压电源部分、数字显示部分、输出部分、数控部分、“+”“-”按键五部分组成。

2.2单元电路的设计

2.2.1输出电路输出电路是由三端固定输出稳压器件7805、运算放大器a和dac电路所组成的输出电路。在该电路中u23=5v，uo=u23+u3，若dac的输出为－5v～＋4.9v，则uo=0～9.9v。该电路的稳压性能7805保证，步进电压由dac输入的数字量控制。这种电路输出电压的精度取决于7805输出电压的误差；运放的跟随误差以及dac的积分非线性。步进值的误差直接与dac的位数有关。

2.2.2数控部分数控部分应具备的功能有：输出电压可预置，且能以“步进”或“扫描”的工作方式加（“+”）或减（“－”）。数控部分的输出应直接控制数码电阻网络各个开关。

微控制器（mcu）又称单片机，数控部分为mcu电路。mcu的芯片品种繁多，芯片的选择应考虑价格，软件成熟，满足功能要求等因素，因此本设计选用80c31单片机。

两位bcd码拨盘开关将预置量输入到mcu并口，两位led显示电路由mcu串口送入数值（输出电压）。单独设置的“+”“-”二个按键由并行口进行检测。dac接收mcu数据总线传送的数据，并据以确定输出电压。在软件的控制下，mcu开机后先将预置值读入，在送去显示的同时，送入dac，并产生相同的输出电压。然后不断循环检测“+”“-”两键是否按下。若检测到有键按下，将使显示值和输出电压相应增减0.1v。若检测到按键时间超过0.5s，则认为需连续增减，即处于“扫描”方式。

由于80c31片内ram仅有128b容量不够所以要扩展片外ram，因此由80c31、74ls373和8kb容量的2764组成mcu最小系统。

2.2.3稳压电源从电路简单、经济考虑，本设计采用三端固定输出集成稳压器。采用7805、7815、7915作为它们的输出电压分别为＋5v、＋15v、－15v，输出电流为1.5a。

直流稳压电源采用桥式全波整流，单电容滤波，三端固定输出集成稳压器件。输出电路由7815提供+15v电压，从而大大提高了电压调整率和负载调整率等指标。

2.2.4显示电路显示电路由两个数码管和两个74ls164组成。两个数码管分别组成显示电路的十位、个位，由于两个数码管至少需要14根i/o线，为节约资源，采用串行输入并行输出的74ls164进行驱动输出。单片机的两个并行分别作为信号输出口和时钟控制信号。采用单片机的p3.2、p3.3作为控制加减的控制。该实现方式是通过80c31串行输入，再并行输出到74ls164，再经过74ls164并行输出到数码显示管。

显示方式采用静态显示方式，80c31串以移位寄存器来驱动两位led共阴极数码显示器，占用资源少，仅二根线。

3软件设计

两位bcd码拨盘开关k3、k4，用以设置输出电压。k3、k4输入的p1口由电阻网络rn上拉。设置为低电平有效。“+”“－”键由10k电阻上拉，低电平有效输入至p3.2和p3.3口线。软件采用查询方式访问这两个键。

3.180c31资源分配

txd、rxd以串口方式0输出接移位寄存器/显示器。

p3.2“+”键

p3.3“－”键

p0.0～p0.3预置数bcd码输入（低位—十分位）

p0.4～p0.7预置数bcd码输入（高位—个位）

fffehdac地址

42hd输出电压数值寄存

41h40h显示缓冲寄存，bcd码。

3.2程序流程设计复位后首先进行初始化工作，然后从bcd拨盘开关取输出电压预置值，经取反和十—二进制数转换后存入寄存器42h。预置值经串口输出送往显示器。由于输出电压数值是以0.1v做为基本单位的（即5v为50），所以送往显示的数值自动在高位加入小数点。以后输出电压值经标度变换后送dac，由输出电压形成对应的输出电压。

程序将检测有无键按下，若无键按下，则不断地继续检测，直到有键按下。检测到有键按下后，首先延时20ms进行去抖处理，再判别是“+”还是“－”键若为“+”键，则42h中的数据加1，再判断是否已加至100，若是则42h复0，否则将数据送去显示和输出。若判别为“－”键，则数据减1，再判断是否已减至ffh，若是则42h赋值为99；否则将数据送去显示和输出。

只要点动“+”“－”键的时间小于0.5s，则每次步进增减0.1v。若一直按键，只要时间超过0.5s，则不停的步进，直到松开按键为止。

4结论

本设计主要对简易数控直流电源电路进行了简单的设计与阐述。本设计系统主要由硬件部分和软件两部分组成，以单片机为核心，控制整个电路工作。数模转换器和集成运算放大器构成的具有深度负反馈的数字式可控直流电源。

本设计还存在许多不足，不当之处在所难免，望广大读者提出意见。

参考文献：

直流稳压电路的设计篇4

【关键词】开关型直流稳压电源探究电路设计

【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）04-0163-02

在电力电子技术的不断发展与技术革新下，开关型直流稳压电源以其自身的工作表现与其可靠性成为我国电力系统中广泛使用的一种设备。在实际应用中，开关型直流稳压电源自重轻，工作内故障低，工作效率高，且其性价比占优势，并具有功耗晓得良好表现。相比于其他开关型电源，开关型稳压电源应用范围广，竞争力强，特别是对于粒子加速器等电源应用范围来说，开关型稳压电源具有着良好的专业性与稳定性。通过对于开关型稳压电源的技术标准研读与相关的影响因素分析，目前此类技术研究区域人员都是采用移相控制桥来对DC/DC变换小信号模式进行开关型稳压电源的电路设计。

1.对于动态小信号模型的相关阐述

对于动态小信号模型来说，不同的模型选取进而得到的设计结果都会存在差异。所以，在模型的选取上，应根据其实际情况进行分析与配置。对于开关电源来说，其本质是作为一个非线性的控制对象在进行工作，如果要对其进行成功的设计与分析，那么在进行指导建模时，应以近似建立在其稳态时的小信号扰动模型为依据。这一思路一方面取决于小信号扰动模式稳态时具有与设计目标相近的工作表现；另一方面也是由于这样的模型对于大范围扰动时的拟态不够精准，会造成相应结论的误差或偏差。基于此，以小信号扰动模型来进行开关型稳压电源的电路设计是保证其最终设计结果满足设计要求的必要条件。

2.开关型稳压电源的相关性能指标

2.1性能指标之稳定性。通过相关数据与实践结果研究表明，在不同的开关型稳压电源系统设计下，会产生不同程度的鲁棒性。而在暂态特性方面，其表现也会相应提高。但对于直流新稳压电源来说，其系统下对于增益余量的要求是大于或等于40dB，对于相位余量的要求则是大于或等于30dB。

2.2性能指标之瞬间响应指标。当开关电源处于非稳定状态下，由于其所受的干扰，输出量会出现相应的抖动现象。且其抖动量会随着其干扰而变化，当干扰停止时，则其最终也会回到稳定值，基于此，在对开关型稳压电源进行这方面的性能指标确定时，是以过冲幅度与动态恢复时间的长短来衡量其系统的动态特性的。在此定义下，瞬态响应指标内容主要是表现为，如果穿越频率越高，则其系统恢复到动态平衡点的时间就越短，另一方面，系统在干扰情况下所表现的过冲幅度与其相位余量呈相关性。

2.3性能指标之电源精度。在电源精度方面，其控制要求严格，一般其最终的电源精度误差需要控制在设计目标的1‰以下，且其纹波不得在1‰以上。考虑到纹波自身的分类有高频与低频两种，而这两种纹波是基于开头频率表现的。如高频纹波就是受到开头频率的影响，必须通过滤波器进行控制。而低频纹波则是受到电网波动的影响，必须通过系统的负反馈来进行控制。

3.关于开关型稳压电源的电路设计

3.1关于系统下的补偿网络与相关相关设计应用。目前来说，对于开关型直流稳压电源系统来说，其补偿网络是通过PI或者PID的算法来设计与制作的。也就是说，PI调节器的主要作用是对抗高频纹波影响，也就是提高系统对于高频干扰能力的抵抗性，但对于PI调节器来说，动态性差的缺点是无法忽视的。目前来说，实际应用中通过引入微分算法后可以有效提高系统的响应速度。但其缺点也显而易见：一方面是由于零点的大量引入直接造成系统对于高频信号的敏感度大幅度提高，放大器在此情况下，很容易产生堵塞现象；另一方面则是当开关纹波的放大倍数得到增大时，放大器也会随之进入非线性区，这结果只会造成整个系统的不稳定。目前来说，对于这些缺陷是以超前滞后的方法来进行补偿的。

3.2关于开关型稳压电源的电路设计原理

3.2.1理想性技术指标如下：（1）输入交流：电压220V（50―60Hz）；（2）输出直流：电压5V，输出电流3A；输入交流电压在180―250V区间变化时，输出电压相对变化量应小于2%；（4）输出电阻R0

3.2.2关于开关型稳压电源的基本工作原理。当线性自流稳压电源处于低频率工作状态下时，那么调整管的工作由于其体积大，则其效率相应低，但当其调整管工作处于开关状态下时，那么其的工作表现就为体积小，效率高。

3.3开关型稳压电源的电路设计探究。从以上论述可以看出，开关型直流稳压电源系统其低功耗的特点是由于晶体管位于开关工作状态下时，对于功率调整管的功耗要求低。特别是对于理想状态下的晶体管来说，当其处于一种截止状态时，晶体管所经过的电流为0，相应的功耗也就为0；另一方面，由于开关型稳压电源系统的穿越频率较高，所以对于电路的动态响应速度得以提高，而且整个系统的响应速度不受低通滤波器的影响；另外，相对于直流470V的电压来说，并环穿越频率远未达到这一频率，输出只为48V，特别是其电压稳定性方式，经过测试，其低频纹波稳定率都在0.996以上，完全满足了设计要求。

4.结语

综上所述，在进行开关型稳压电源的电路设计时，小信号的模型选择是关键点。为了进一步提高开关型稳压电源系统的稳定性，超前滞后网络补偿原理有效地弥补了精度电源的纹波限制高的问题。通过实践也表明，开关型稳压电源的适用性非常强，必将为人们生活提供更好的服务。

参考文献：

[1]汤世俊.浅谈高性能开关型直流稳压电源[J].学术探讨，2011，（10）.

[2]樊思丝.高性能开关型直流稳压电源的设计探究[J].企业技术开发，2011，（03）.

[3]王滔.开关型稳压电源[J].科技风，2012，（11）.

直流稳压电路的设计篇5

【关键词】声电转换电路;光电转换电路;声光双控;电子技术

Abstract：Soundandlight-controlledlightingcircuitcomposedbythepowercircuit，theacoustic-electricconversioncircuit，amplifiercircuit，aprocessingcircuit，aphotoelectricconversioncircuitandacontrolcircuit.Thispaperisdesignedforeachcircuitdiagramandcomponentparameters，Itdescribestheperformance、thescopeandprincipleofsoundandlightcontrollightingcircuits.Ithasobvioussavingeffect，canapplicabletoresidentialareas，factories，officebuildings，schoolbuildingsandotherpublicplaces.

Keyword：Acoustic-electricconversioncircuit;photoelectricconversioncircuit;soundandlightdualcontrol;electronictechnology

1.绪论

随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切。在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。用声光双控路灯代替住宅小区楼道上的开关路灯，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其他声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控制路灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂，办公楼，教学楼等公共场所。

2.总体方案设计

图1原理框图

声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器，处理器将幅度、频率不同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，与光电信号一起输入控制电路。当白天或傍晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，电路的通断受控于声控部分。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮照明灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，照明灯熄灭。

3.电路设计与参数选择

3.1电源电路的设计与分析

3.1.1电源电路的设计

直流稳压电源一般由降压器、整流器、滤波器和稳压器四大部分组成。为了既可以达到设计要求的目的又要尽量使电路简洁经济，本设计使用稳压二极管作为稳压电路，输出为+9V的稳压直流电源电路如图2所示。

图2电源电路

降压稳流部分由R1C1、全桥电路QD和滤波电容C2组成，经DW稳压后得到+9V的电压，为路灯控制电路提供了工作电压。

3.1.2元器件的选择与参数的计算

（1）桥式整流电路

，所以QD的反向击穿电压选用1A300V以上的器件，以确保安全。

（2）稳压二极管

本设计采用+9V稳压直流电源，所以采用比较常用的2CW57，稳定电压为8.5～9.5V，稳定电流为10mA，最大稳定电流为26mA，反向漏电流≤0.5mA，动态电阻20Ω，最大耗散功率0.25W。

（3）降压电容

为保证降压电容可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压，选用耐压400V以上的金属化纸介电容器，大小为0.47?。泄放电阻的选择必须保证在要求的时间内泄放掉降压电容上的电荷，泄放电阻选560kΩ。

（4）其它元器件

滤波器主要由电容C2组成。按RC时间常数近似等于3～5倍电源半周期估算，可选择R2为200Ω，C2为220?。C3为滤波电容，选择47?大小。

3.2信号放大整形电路的设计与分析

3.2.1电路的设计

图3信号放大整形电路图

拾音器采用电压蜂鸣器HTD35A-1，当有音响作用到压电陶瓷片上时，声震导致的绕曲变形就会产生相应的电效应。由于声＼电效应较小，设计了VT1，VT2，直耦式音频放大器，将信号放大，并由D2，D3，C7倍压整流再经T3倒相放大，触发单稳态电路。

3.2.2元器件的选择与参数计算

（1）压电蜂鸣器HTD35A-1

声电传感器是一种能将声波的振动转换为电压和电流输出的声电转换元件。本设计采用灵敏度高、结构简单、价格便宜的压电陶瓷片作为声电传感器。

谐振频率：2.9KHz;谐振电阻≤150Ω;电容量<40000pF（性能参数）;

金属片直径D：35mm;陶瓷片直径d：25mm;总厚度t：0.55mm（尺寸）。

（2）其它元器件

VT1管选用C485，β的值不少于150倍。VT2和VT3用9014或3DG8型硅NPN小功率晶体管，要求电流放大系数β≥100。

D2和D3的选择没有特殊要求，一般元器件即可。其它电阻与电容的阻值选择如下：R4=430k;R5=4.3k：R6=2.7k;R7=1.8k;R8=5.6k;C4=4.7?;C5=10?;C6=10?;C7=0.68?。

3.3控制电路的设计与分析

3.3.1电路的设计（如图4所示）

555和R9、C8、VT4、VT5等组成光控单稳态电路，即利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路555的4脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。当白天或傍晚光线较亮时单稳态触发器输出低电平处于强制复位状态，此时不管2脚有多大的触发电平，555均不会翻转置位。可控硅不会触发倒通，电灯无电不亮。夜晚光线较暗时，555的4脚呈高位，使555触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，触发单稳态触发器，使其由稳态翻转到暂稳态，输出高电平，可控硅触发倒通，电灯亮，并延时一段时间。图示电路的单稳态时间为120s，即电灯点亮后2分钟熄灭。

图4控制电路

（上接第27页）

3.3.2元器件的选择与参数计算

电路中三极管VT4选择3DK2;由于本设计要求路灯点亮后延时2分钟后自动熄灭，则在单稳态触发电路中定时元件R9与C8需满足;则选R9=1.1M;C8=100?。

电路中其它电阻值的选择如下：R10=22K;R11=20K;R3=300;电容是滤波电容，故选择C9=0.01?的小电容，滤掉高频干扰。

3.4光电传感器及开关电路的选择

3.4.1光电传感器

本设计采用简单经济的光敏三极管3DU5实现光电转换。3DU5的性能参数如下：光谱响应范围500～1000;最高工作电压6～8V（ID小于额定允许值）;暗电流ID（?A）2.0（在最高工作电压RL=1000Ω条件下）;光电流IL（mA）1（在照度1000lx、U=10V、RL=0Ω下）;响应时间<10-5s;最大使用功率2000Mw。

3.4.2开关

本设计采用双向可控硅实现开关控制，选择额定通态电流为1A，断态重复峰值电压为400V的3CTS1双向可控硅。

3CTS1的参数如下：（Tamb=25℃）

a.断态重复峰值电压（VDRM）：400V;

b.通态平均电流（IT（AV））：1A;

c.通态不重复浪涌电流（ITSM）：10A;

d.通态峰值电压（VTM）：1.7V（ITM=1.2A）;

e.断态重复峰值电流（IDRM）：100A（VDRM=

400V;RGK=1kΩ）;

f.维持电流（IH）：50mA（VD=12V;IGT=0.1A）;

g.控制极触发电流（IGT）：10～50mA;

h.控制极触发电压（VGT）：1.5V。

4.总电路图（如图5所示）

电路可实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通过声控电路使灯泡自动点亮，并延时一段时间后自动熄灭的功能。

参考文献

[1]汉泽西，张欣.数字逻辑[M].西安：西安交通大学出版社，2004：66-75.

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，2006：60-65.

[3]杨旭东，刘行景，杨兴瑶.实用电子电路精选[M].化学工业出版社，2007：90-95.

[4]华成英.电子技术[M].北京：中央广播电视大学出版社，2006：103-110.

[5]童诗白.模拟电子技术基础》清华大学电子学教研组编[M].北京：高等教育出版社（第三版），2004：36-45.

[6]康华光.电子技术基础》数字部分[M].北京：高等教育出版社出版（第四版），2006：23-30.

直流稳压电路的设计篇6

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】

Powerwhichisthecoreofthecircuitistheessentialequipmentformakingelectroniccircuit.ItwillgettwicetheresultwithhalftheeffortifagoodDCpowerissuppliedfortheproductionofcircuit.Generallyspeaking,DCpowersupplyismainlycomposedoftransformer,rectifying,filteringandvoltage-stabilizing.ThisarticledescribesasimpleandpracticalconstructionofDCpowersupply.

【Keywords】

DCRegulatedPowerSupply;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4.21ms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1.42U2，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】

[1]田智文.一种带有保护电路的直流稳压电源的设计[D].西安：西安电子科技大学，2011

[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