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直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)范文第1篇

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：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

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?，F(xiàn)設(shè)計(jì)精度簡易直流電源，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。

(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; 如果按下的是步長鍵，則可設(shè)置步長值; 如果按下的是步進(jìn)鍵，則對DAC設(shè)定值按所設(shè)置的步長增或減，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)際測量值的精度要求經(jīng)過測試，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

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)場合的需求。

參考文獻(xiàn)

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直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：Multisim 直流穩(wěn)壓電源

中圖分類號：G719.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0181-04

Study of Circuit Design with Multisim Based on the Series

DC Regulated Power Supply

Li Yuelan

（Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce，Yinchuan Ningxia，750001，China）

Abstract：This article is to analyse the series DC regulated power supply with multisim，there are lot of advantages with multisim，The first，quick and easy to build the circuit；The second，it can make theory touch with practice and make students improved comprehension greatly to theory.The third， it can make teaching steps be had the working process of the complete，the same to say， designing―welding―assembling―debugging，it is important basis for students to design circuit.

Key Words：Multisim；Series DC Regulated Power Supply

本文撰寫的背景是，《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》是《電子技術(shù)》這門課程在工學(xué)結(jié)合課程模式下所產(chǎn)生的一門新課程，在新模式下所產(chǎn)生的《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程與以往的《電子技術(shù)》課程相比優(yōu)點(diǎn)在于：瓦解以前學(xué)科式章節(jié)模式，重新組合教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容以工作過程為導(dǎo)向，項(xiàng)目為載體；整個(gè)課程內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)能力訓(xùn)練、工作經(jīng)歷相結(jié)合的教育模式；注重角色的變化，體現(xiàn)了學(xué)生為主體，教師為指導(dǎo)的角色扮演。高等職業(yè)教育開設(shè)《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該具備改造、設(shè)計(jì)電路；焊接、組裝電子產(chǎn)品；調(diào)試、維護(hù)產(chǎn)品的能力?，F(xiàn)如今《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程內(nèi)容設(shè)計(jì)和組織課堂過程發(fā)現(xiàn)，這門專業(yè)核心課程整個(gè)內(nèi)容注重學(xué)生組裝與調(diào)試能力突出，而改造、設(shè)計(jì)電路能力欠缺，甚至沒有。對于大專層次的學(xué)生，如果改造、設(shè)計(jì)電路能力不加重視，從而培養(yǎng)出來的學(xué)生與中專層次的學(xué)生就沒有了區(qū)別。為此，在《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》課程中采用Multisim軟件，對每一電子產(chǎn)品原理圖的仿真分析可以提高學(xué)生對電路原理的理解，開拓學(xué)生電路設(shè)計(jì)的思路及其培養(yǎng)學(xué)生對電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力。

1 Multisim簡介

Multisim源于加拿大后期被美國NI公司（美國國家儀器公司）收購，其具有數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，虛擬測試儀器儀表種類齊全，可以設(shè)計(jì)、測試和演示各種電子電路。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法比較，具有設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際元器件，實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)速度快，效率高，設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用等特點(diǎn)。其解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問題，并很好的將設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展現(xiàn)在教學(xué)中。

2 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路整體設(shè)計(jì)分析

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路為基礎(chǔ)，利用晶體管的電路放大作用，增加負(fù)載電流；在電路中引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定；并且通過改變的反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。本文以具有放大環(huán)節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路為例進(jìn)行分析，如圖1所示。

2.1 穩(wěn)壓設(shè)計(jì)原理

當(dāng)由于某種原因（如電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化等）使輸出電壓U0升高（降低）時(shí)，取樣電路將這一變化趨勢送到集成運(yùn)放的反向輸入端，并與同相輸入端電位UZ進(jìn)行比較放大；集成運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（升高）；因?yàn)殡娐凡捎玫纳錁O輸出形式，所以輸出電壓UO必然降低（升高），從而使UO得到穩(wěn)定。

2.2 輸出電壓的可調(diào)范圍

在理想運(yùn)放條件下，凈輸入電壓為零，即，則電位器滑到最上端時(shí)，輸出電壓最小，為：

，則電位器滑到最下端時(shí)，輸出電壓最大，為：

2.3 調(diào)整管的選擇

根據(jù)電路中元件選擇，變壓器二次側(cè)電壓有效值39.239 V，橋式整流及電容濾波電路得到V。調(diào)整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數(shù)，

，

。

3 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路模塊設(shè)計(jì)分析

串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路如圖1所示，電路主要由整流濾波模塊，同相比例運(yùn)算電路模塊，電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路模塊，射極輸出器模塊組成。

3.1 橋式整流電容濾波電路

橋式整流電路工作原理如圖2所示，設(shè)變壓器二次側(cè)電壓為當(dāng)為正半周時(shí)，電流由2點(diǎn)流出經(jīng)1點(diǎn)到R1，再經(jīng)4點(diǎn)到達(dá)3點(diǎn)，負(fù)載R1上的電壓當(dāng)為負(fù)半周時(shí)，電流由3點(diǎn)流出經(jīng)1點(diǎn)到R1，再經(jīng)4點(diǎn)到達(dá)2點(diǎn)，負(fù)載R1的電壓。輸出電壓的平均值為。

橋式整流電容濾波電路工作原理如圖3所示，當(dāng)二次側(cè)電壓處于正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓時(shí)，電流一路經(jīng)負(fù)載R1，另一路對電容C充電，理想情況下，當(dāng)上升到峰值后開始下降，電容通過負(fù)載R1放電，其電壓開始下降，趨勢與基本相同，但由于電容按指數(shù)規(guī)律放電，所以當(dāng)下降到一定數(shù)值后，的下降速度小于，使得大于，從而導(dǎo)致二極管截止，電容C繼續(xù)通過R1放電，按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)?shù)呢?fù)半周與以上原理相同。由圖3中波形圖可以看出，經(jīng)濾波后的輸出電壓不僅變得平滑，而且平均值也得到提高。為了獲得較好的濾波效果，在實(shí)際電路中，應(yīng)選擇濾波電容的容量滿足的條件，此時(shí)電容的耐壓值應(yīng)大于。

3.2 同相比例運(yùn)算電路

同相比例運(yùn)算電路工作原理如圖4所示，左圖中根據(jù)理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，滿足“虛短”和“虛斷”的概念，

，

右圖中，由基本原理可推到出

3.3 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路

同相比例運(yùn)算電路和電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路是一體，但此電路承擔(dān)兩種功能，工作原理如圖4所示，左圖中由于R1是輸入端與輸出端的連接元件，所以R1是反饋網(wǎng)絡(luò)。其是從輸出電壓取樣，通過反饋網(wǎng)絡(luò)得到反饋電壓，然后與輸入電壓相比較，求得差值作為凈輸入電壓進(jìn)行放大，故此反饋類型是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由可得此反饋類型僅僅決定于，而與負(fù)載電阻無關(guān)，因此，可以將電路的輸出看成為電壓控制的電壓源，且輸出電阻為零。右圖中電阻是反饋電阻并且類型是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，由：

可得是控制的電壓源，穩(wěn)定輸出電壓。

3.4 射極輸出器電路

共集電極放大電路工作原理如圖5所示，共集電極放大電路是從發(fā)射極輸出的，所以簡稱射極輸出器，此電路的電壓放大倍數(shù)。

因此，小于1但近似等于1，即略小于，電路沒有電壓放大作用，此外，跟隨變化，故電路又稱為射極跟隨器。

3.5 采樣-電壓比較-穩(wěn)壓-放大電路

采樣-電壓比較-穩(wěn)壓-放大模塊也就是以上同相比例運(yùn)算電路構(gòu)成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路、射極輸出器電路綜合體模塊。主要采用集成運(yùn)放構(gòu)成了深度電壓負(fù)反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當(dāng)穩(wěn)定。輸出電壓如圖6所示，輸出電壓通過三極管構(gòu)成的射極輸出器將其穩(wěn)定，其穩(wěn)壓電源可通過電阻R3調(diào)節(jié)其輸出電壓范圍，最大約為30 V，最小10 V。

4 結(jié)語

由上述仿真結(jié)果可知，先是具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路整體設(shè)計(jì)思路作以分析，然后對電路的每一模塊進(jìn)行詳細(xì)的分析，電路的元器件其取值都將影響穩(wěn)壓電源性能，從變壓、整流、濾波、電壓比較、穩(wěn)壓到最終輸出電壓的可調(diào)，體現(xiàn)了電路整個(gè)設(shè)計(jì)思想和工作原理，結(jié)論與理論相一致。

現(xiàn)如今各高職院校在教學(xué)中，仿真軟件應(yīng)用有兩種形式：Multisim以一門單獨(dú)EDA即電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)課程展開教學(xué)；《電子技術(shù)》課程在實(shí)驗(yàn)部分有所應(yīng)用，（教材中以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)編寫，但真正很少實(shí)現(xiàn)）。問題所在：軟件和實(shí)體沒有有效的結(jié)合起來，理論中電路原理教學(xué)沒有應(yīng)用到仿真軟件，不能快速有效提高學(xué)生理解能力；Multisim實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)，在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于軟件的配備、時(shí)間的分配等問題的存在不能夠?qū)崿F(xiàn)仿真教學(xué)；《電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試》作為一門基于工學(xué)結(jié)合的課程，現(xiàn)還是試探和完善階段，Multisim的應(yīng)用還是個(gè)空白。

如果在教學(xué)中采用Multisim軟件，如以上串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路的分析過程，可以解決以上的問題。仿真軟件Multisim的引入，能夠快捷方便的搭建電路，預(yù)測電路的結(jié)果；大大縮減理論知識的教學(xué)時(shí)間，較短的時(shí)間將理論融會(huì)貫通，提高學(xué)生對電路工作原理的認(rèn)識與理解的能力；使整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有一個(gè)完整的工作過程，即設(shè)計(jì)―焊接―組裝―調(diào)試的過程，更加完善工了學(xué)結(jié)合課程模式；為電路的改造和設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，為學(xué)生將來的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)范文第3篇

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，對文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學(xué)生對實(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，簡單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對中職院校學(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，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，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識的能力，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，所以我們設(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娦裕呀涣麟奤2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和《電子電路的安裝與調(diào)試》實(shí)驗(yàn)部分知識。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)踐的方式使本人對直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)過程有了一些新的認(rèn)識，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)生對學(xué)院的此種教學(xué)改革適應(yīng)快，容易接受，對教師所設(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.

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)范文第4篇

關(guān)鍵詞: 仿真 電源 Protel 99

中圖分類號: TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1007-3973 (2010) 04-066-01

1 前言

直流穩(wěn)壓電源是能夠保證在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí),輸出穩(wěn)定的電壓的常用的電子設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于儀器儀表、工業(yè)控制及測量領(lǐng)域中。故設(shè)計(jì)、制造一個(gè)低紋波、高精度的直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。采用電路設(shè)計(jì)仿真工具對直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)理念和輸出進(jìn)行仿真驗(yàn)證是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低研制成本、縮短研制周期的有效手段,在電源設(shè)計(jì)工作中有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

仿真即對所設(shè)計(jì)的電路板進(jìn)行電器特性的分析,檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)者的要求。如果沒有防震功能,在設(shè)計(jì)階段就無法檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的好壞,只能進(jìn)行無力的實(shí)驗(yàn),這樣,一旦設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)重大失誤,那么一切只能重新再來,造成時(shí)間和物質(zhì)上的極大浪費(fèi)。對于復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)來說更是如此??。

Protel 99 SE系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的電路仿真功能,能夠提供模/數(shù)信號的混合電路仿真,本文利用Protel 99 SE軟件模擬設(shè)計(jì)并仿真了直流穩(wěn)壓電源電路,理論計(jì)算了該電路的主要參數(shù),模擬分析了該電路工作過程,仿真計(jì)算了該電路工作狀態(tài),直觀地驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果,并得到相關(guān)結(jié)論。

2 理論分析

直流穩(wěn)壓電源電路如圖1所示,其中仿真信號源為頻率為50Hz,幅值為311V的正弦波信號,三極管電流放大倍數(shù)為205,穩(wěn)壓管D2穩(wěn)定電壓6.8V,其他參數(shù)如圖所示。

圖1 直流穩(wěn)壓電源電路圖

該電路理論計(jì)算如下:

(1)輸入電壓:

(2)經(jīng)變比為5:1的變壓器變壓后,變壓器副線圈兩端電壓:

(3)經(jīng)D1全橋整流后,再經(jīng)C1濾波后, 由經(jīng)驗(yàn)公式??估算電路兩端輸出電壓平均值應(yīng)為:

(4)由于穩(wěn)壓管D2穩(wěn)定電壓為6.8V,故三極管基極與集電極電壓即電阻R1兩端電壓為:

(5)三極管工作在線性放大區(qū),故輸出電壓為:

3 計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果

圖2 輸入波形圖圖3 a、b兩點(diǎn)電位波形圖

圖4 c點(diǎn)電位波形圖圖5 輸出電壓波形圖

由以上分析結(jié)果可以看出:計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的結(jié)果中圖3與理論計(jì)算中的相符合,圖4與理論估算中的相符合,圖5與理論計(jì)算中的相符合。

4 結(jié)論

(1)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果不但結(jié)果更精確,而且速度非?？?大大減輕了電子線路設(shè)計(jì)人員的計(jì)算強(qiáng)度,尤其在需要經(jīng)常改變電路元件參數(shù)時(shí)或計(jì)算復(fù)雜電路時(shí),計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的快捷、方便、精確的優(yōu)越性就更顯得突出。

(2)利用計(jì)算機(jī)方針軟件設(shè)計(jì)分析電子線路可以省去很多新產(chǎn)品調(diào)試時(shí)間,也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤,避免浪費(fèi),即節(jié)約了成本有提高了效率。

(3)利用Protel 99 SE軟件對一個(gè)電路進(jìn)行仿真時(shí),一般步驟是先放置信號源,再設(shè)置好自己想要仿真的內(nèi)容,最后啟動(dòng)仿真程序,輸出結(jié)果。

(4)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果很接近,直觀的體現(xiàn)了理論計(jì)算結(jié)果。因此,計(jì)算機(jī)仿真電路的技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

(項(xiàng)目基金:遼寧省教育廳科研項(xiàng)目2009A788)

注釋:

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】三端集成線性穩(wěn)壓電源 ISD1420P集成芯片

本設(shè)計(jì)通過信號發(fā)生器獲取輸入信號，通過ISD1420P系列單片機(jī)語音錄放電路，實(shí)現(xiàn)信號的存儲(chǔ)與回放功能，最終用數(shù)字示波器進(jìn)行輸出。

1 總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是波形采集、存儲(chǔ)與回放功能，易用單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。這里以ISD1420P系列單片機(jī)為主控元件，自身電路結(jié)構(gòu)非常簡單，因此在操作的時(shí)候方便使用；由于它具有零功率信息存貯的特點(diǎn)，因此在使用時(shí)可以省去備用電源；ISD1420P芯片較強(qiáng)的選址能力，使其在管理方面凸顯出強(qiáng)大的優(yōu)越性；存儲(chǔ)在此芯片上的信息可以保存10年以上之久，可反復(fù)錄放達(dá)10萬次之多，并且相關(guān)的元件少，只需單一電源供電，因此成本較低。綜上所述，由于ISD1420P芯片與其他同類電路相比具有以上的優(yōu)點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)中進(jìn)行選用。

2 單元模塊設(shè)計(jì)

2.1 電源電路

在本次設(shè)計(jì)中選用直流穩(wěn)壓電源―三端集成線性穩(wěn)壓器作為供電設(shè)備，提供+5V電壓輸出。選擇三端集成線性穩(wěn)壓電源的原因是其具有的基本功能和特性指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.1 基本功能

（1）輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下任意設(shè)定和正常工作。

（2）輸出電流的穩(wěn)流值能在額定輸出電流值以下任意設(shè)定和正常工作。

（3）直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓與穩(wěn)流狀態(tài)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換并有相應(yīng)的狀態(tài)指示。

（4）對于輸出的電壓值和電流值要求精確的顯示和識別。

（5）對于輸出電壓值和電流值有精準(zhǔn)要求的直流穩(wěn)壓電源，一般要用多圈電位器和電壓電流微調(diào)電位器，或者直接數(shù)字輸入。

（6）具有完善的保護(hù)電路。

2.1.2 特性指標(biāo)

（1）輸出電壓范圍。

符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。

（2）最大輸入-輸出電壓差。

該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入-輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。

（3）最小輸入-輸出電壓差。

該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入-輸出之間的電壓差值。

2.1.3 優(yōu)點(diǎn)

三端集成線性穩(wěn)壓電源具有調(diào)整管工作在線性工作區(qū)，穩(wěn)定性好、精度高、噪聲力小、效率高、體積小的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也極其廣泛。

2.2 ISD1420P芯片

2.2.1 芯片基本構(gòu)成單元

ISD1420P芯片由時(shí)鐘振蕩器、128K字節(jié)E2PROM、微音放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、差動(dòng)功率放大器構(gòu)成基本功能電路。芯片存儲(chǔ)時(shí)間為20秒。

2.2.2 芯片操作模式

此芯片的A0～A7引腳功能由A6、A7引腳的電平輸入狀態(tài)決定。當(dāng)A6、A7引腳中有一個(gè)輸入的是低電平時(shí)，A0～A7的輸入全部解釋為地址位，將其功能作為起始地址使用；當(dāng)A6、A7引腳輸入同為高電平時(shí)，A0～A7的輸入全部解釋為模式位，即代表不同操作模式。在使用中藥注意，地址位只能作為輸入端，在使用中不能輸出內(nèi)部地址信息。

使用操作模式有兩點(diǎn)要注意： 所有初始操作地址端都是從0開始，一旦電路進(jìn)行錄放音轉(zhuǎn)換或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)復(fù)位為0；當(dāng)PLAYE、PLAYL或REC 變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)A6，A7為高電平時(shí)，執(zhí)行對應(yīng)操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止，這一刻現(xiàn)行的地址/模式信號被取樣并執(zhí)行。

操作模式中A0端為信息檢索，A1端為刪除標(biāo)志，A3端為循環(huán)重放信息，A4端為連續(xù)尋址，A2、A5兩端未用。

3 設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)左端A通道加入外接信號源獲得高電平為4V、低電平為0V、頻率約1kHz的單極性信號，將其通過輸入電路送入到ISD1420P電路中，進(jìn)行存儲(chǔ)。完成存儲(chǔ)功能后，斷電并取消外接信號源的輸入，在系統(tǒng)右端A通道加入示波器，繼續(xù)供電后，通過輸出電路觀察波形，將得到與輸入端相同的波形，以證明此系統(tǒng)可以完成波形的采集、存儲(chǔ)與回放功能。B通道的工作原理與A通道完全相同，僅輸入信號有區(qū)別，在B通道中輸入峰峰值為100mA，頻率為10HzD10kHz的雙極性信號，以驗(yàn)證系統(tǒng)的采集、存儲(chǔ)與回放性能。

4 系統(tǒng)功能、測試說明

4.1 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)可完成將外接信號源進(jìn)行波形采集、存儲(chǔ)與回放的功能。在輸出端顯示波形時(shí)可進(jìn)行不同的需求選擇。

（1）進(jìn)行一段式輸出波形，最長時(shí)間為20秒。

（2）進(jìn)行循環(huán)輸出波形，按一下PE鍵可循環(huán)輸出，按PL鍵停止；或按住PL鍵輸出，松開即停止。

（3）按順序連續(xù)分段輸出，每段輸出長度不限。

（4）按PE鍵可快速選擇輸出波形。

4.2 測試說明

（1）在A通道通過外接信號發(fā)生器輸入一個(gè)頻率為1kHz的單極性正弦波，接通電源，20秒內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行波形采集和存儲(chǔ)過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為1kHz。

（2）在B通道通過外接信號發(fā)生器輸入一個(gè)頻率為100Hz的雙極性正弦波，接通電源，20秒內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行波形采集和存儲(chǔ)過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為100Hz。

5 設(shè)計(jì)總結(jié)

通過以上報(bào)告的說明，本設(shè)計(jì)主要完成了波形的采集、存儲(chǔ)與回放功能，雖然波形有部分失真情況發(fā)生，但是已達(dá)到設(shè)計(jì)目的和要求。

設(shè)計(jì)有待改進(jìn)的地方為此設(shè)計(jì)只能存儲(chǔ)一次采集的信號，并且A、B兩路信號周期不同時(shí)，不能進(jìn)行連續(xù)回放，需要進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

[1]李國鋒，王寧會(huì).電源技術(shù)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2010（05）.

[2]唐慶玉.電工技術(shù)與電子技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004（07）.

作者簡介

汪小琦（1984-），女，甘肅省臨夏回族自治州人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院信管系講師。研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>