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直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓電源；設(shè)計(jì)；參數(shù)

任何電子設(shè)備的工作都離不開直流電源，晶體管、集成電路正常工作都需要直流電源供電。提供直流電的方法主要有干電池和穩(wěn)壓電源兩種。干電池具有輸出電壓穩(wěn)定便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)但是其容量低壽命短的缺點(diǎn)也十分明顯。而直流穩(wěn)壓電源能夠?qū)?20V交流電轉(zhuǎn)換為源源不斷的穩(wěn)定的直流電.它由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分電路等組成。參考電路如圖1所示。

1.變壓

穩(wěn)壓電源的輸出電壓一般是根據(jù)儀器設(shè)備的需要而定的，有的儀器設(shè)備同時(shí)需要幾種不同的電壓。單獨(dú)的穩(wěn)壓電源，其輸出電壓在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)范圍較大時(shí)，可分幾個(gè)檔位。因此，需要將交流電通過電源變壓器變換成適當(dāng)幅值的電壓，然后才能進(jìn)行整流等變換，根據(jù)需要，變壓器的次級(jí)線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出電壓的需要，變壓器選用應(yīng)遵循以下原則：

（1）在220V±15%情況下應(yīng)能確保可靠穩(wěn)定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波后的直流電壓可以按下面情況確定：

一是要考慮集成穩(wěn)壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差；二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個(gè)二極管正向?qū)ǖ膲航?；三是要留有一定的余量。輸出電壓過高會(huì)增加散熱量，過低會(huì)在輸出低壓時(shí)不穩(wěn)定，由此來確定直流電壓.

（2）變壓器要保留20%以上的電流余量。

2.整流

是將正弦交流電變成脈動(dòng)直流電，主要利用二極管單向?qū)щ娫韺?shí)現(xiàn)，整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數(shù)采用橋式整流電路，橋式整流由4個(gè)二極管組成，每個(gè)二極管工作時(shí)涉及兩個(gè)參數(shù)：一是電流，要滿足電源負(fù)載電流的需要，由于橋式整流電路中的4個(gè)二極管是每?jī)蓚€(gè)交替工作，所以，每個(gè)二極管的工作電流為負(fù)載電流的一半；二是反向耐壓，反向電壓要大于可能的最大峰值。

（1）電流負(fù)載ID>IL；

（2）反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD>V2。

3.濾波

濾波的作用是將脈動(dòng)直流濾成含有一定紋波的直流電壓，可使用電容、電感等器件，在實(shí)際中多使用大容量的電解電容器進(jìn)行濾波。圖中C2和C4為低頻濾波電容，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理中的有關(guān)公式和電網(wǎng)變化情況，設(shè)計(jì)、計(jì)算其電容量和耐壓值，選定電容的標(biāo)稱值和耐壓值以及電容型號(hào)（一般選取幾百至幾千微法）。

C1和C3為高頻濾波電容，用于消除高頻自激，以使輸出電壓更加穩(wěn)定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范圍內(nèi)。

（1）低頻濾波電容的耐壓值應(yīng)大于電路中的最高電壓，并要留有一定的余量；

（2）低頻濾波電容C2選取應(yīng)滿足：C2≥（3～5）；RL為負(fù)載電阻，T為輸入交流電的周期。對(duì)于集成穩(wěn)壓后的濾波電容可以適當(dāng)選用數(shù)百微法即可；

（3）工程上低頻電容C2也可根據(jù)負(fù)載電流的值來確定整流后的濾波電容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.穩(wěn)壓

經(jīng)過整流和濾波后的直流電壓是一個(gè)含有紋波并隨著交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化的不穩(wěn)定的直流電壓，電壓的不穩(wěn)定會(huì)引起儀器設(shè)備工作不穩(wěn)定，有時(shí)甚至無法正常工作。為此在濾波后要加穩(wěn)壓電路，以保障輸出電壓的平穩(wěn)性。穩(wěn)壓方式有分立元件組成的穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路。分立元件組成的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方式有串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓和開關(guān)型穩(wěn)壓等，其中較常用的是串聯(lián)穩(wěn)壓方式。

（1）串聯(lián)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)穩(wěn)壓電路工作框圖如圖2所示，它由采樣電路、基準(zhǔn)電壓電路、比較放大電路和調(diào)整電路組成。

（2）集成穩(wěn)壓器

隨著集成工藝技術(shù)的廣泛使用，穩(wěn)壓電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩(wěn)壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。

三端穩(wěn)壓器按輸出電壓方式可分為四大類：

①固定輸出正穩(wěn)壓器7800系列，如7805穩(wěn)壓值為+5V。

②固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器7900系列。

③可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器LM137、LM237、LM337等。

直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：無級(jí)；可調(diào)直流電壓源；晶振測(cè)試

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0235-02

The Design of Stepless DC Regulated Power Supply with Crystal Test

ZHENG Qi ， SHANG Dong-mei ， BAI Yun ， AN Jing-yu ， HAN Juan

（Xi'an University of Science and Technology，Engineering Training Center， Xi'an 710000， China）

Abstract： As an important part in quality-oriented education of undergraduate education practice， our school is a compulsory training course in science and engineering， electrical and electronic design in this course， with no exception of adjustable regulated power supply is used， as well as the crystal vibration tester. In order to meet the urgent needs of the electrical and electronic training courses in our school， has been developed with the test crystals stepless adjustable dc regulated power supply. This paper mainly introduces the stepless adjustable with the test crystals is main part of dc regulated power supply， working principle and application.

Key words： stepless. adjustable dc voltage source； crystal vibration test

作為理工科類大學(xué)生鍛煉動(dòng)手能力的最基礎(chǔ)的電工電子實(shí)訓(xùn)課程-電工電子設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程是我校面向理工類本科生的必選基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)課程，覆蓋面大、學(xué)生多、工作量大。提供給學(xué)生選擇及要求學(xué)生選做的多個(gè)實(shí)訓(xùn)套件需要的電源不同。為了能夠提供實(shí)訓(xùn)中不同套件的電源，需要具有可調(diào)直流電源。本文所述電源分為無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源及測(cè)試晶振兩個(gè)模塊?；谠搶?shí)訓(xùn)課程需要的所購(gòu)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源成本較高，數(shù)量有限，故研制該儀器以解決現(xiàn)存問題。該帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源比專門的儀器相比，體積小巧，價(jià)格低廉、使用方便。晶振測(cè)試可用于51單片機(jī)12MHZ晶振的測(cè)試，市面上測(cè)試晶振的儀器比較少、且價(jià)格較高，51單片機(jī)的晶振經(jīng)測(cè)試后再焊，可避免焊上壞的導(dǎo)致不易拆除、更換。

1 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的主要性能

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源能夠任意輸出1.3-36V以內(nèi)的直流電壓，誤差達(dá)到10%左右；實(shí)訓(xùn)所用晶振的測(cè)試誤判率5%左右。

2 電原理圖、方案及設(shè)計(jì)

2.1 無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源模塊

電路主要應(yīng)用了LM317。LM317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。其輸出電壓范圍是1.2V-37V，最大負(fù)載電流為1.5A。使用時(shí)只需外接兩個(gè)電阻即可設(shè)置輸出電壓。它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率比標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器好。LM317過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高得多的紋波抑制比。典型線性調(diào)整率0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，安全區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。

Vout≈1.25V*（1+R3/R2）

用LM317制作可調(diào)穩(wěn)壓電源，常因電位器接觸不良使輸出電壓升高而燒毀負(fù)載。如果增加一只三極管（如下圖所示），在正常情況下，T1的基極電位為0，T1截止，對(duì)電路無影響；而當(dāng)W1接觸不良時(shí)，T1的基極電位上升，當(dāng)升至0.7V時(shí)，T1導(dǎo)通，將LM317T的調(diào)整端電壓降低，輸出電壓也降低，從而對(duì)負(fù)載起到保護(hù)作用。

2.2 晶振測(cè)試模塊

主要通過三極管和周邊元件構(gòu)成電路滿足“巴克豪森準(zhǔn)則”（即公式a），（環(huán)路增益不能太大，否則也不起振，）形成震蕩，使晶振起振，如果不起振，那么晶振就是壞的，從而鑒別晶振的好壞。

|H（jω0）|R1

2.3 儀器設(shè)備硬件設(shè)計(jì)電原理圖

2.3.1晶振測(cè)試模塊電路原理圖如圖1所示。 印制板為PCB板1。

2.3.2可調(diào)直流電壓源模塊電原理圖如圖2所示。印制板為PCB板2。

3 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用及使用

3.1 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用

該設(shè)備可作為需要直流電壓源套件的電源：收音機(jī)電源、門鈴電源、報(bào)警器電源、功放電源、收音機(jī)電源、51單片機(jī)電源，另外晶振測(cè)試模塊可用于51單片機(jī)晶振測(cè)試。

3.2 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的使用

輸出端正極（紅鱷魚夾）接電路正極，輸出端負(fù)極（黑鱷魚夾）接電路負(fù)極。將220V的電源線插頭插在市電插座上。打開開關(guān)1，直流電壓源指示燈（紅）亮，調(diào)節(jié)旋鈕，輸出電壓變化，其值顯示在電壓表頭上；另外，打開開關(guān)K2，測(cè)試晶振，晶振電源指示燈（紅）亮，如果晶振是好的，晶振質(zhì)量綠指示燈亮，否則綠指示燈不亮。

3.3 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試

調(diào)試過程：測(cè)試晶振的電源指示燈串聯(lián)的限流電阻阻值1.8K，原先過于偏低，發(fā)光二極管發(fā)燙，經(jīng)過多次試驗(yàn)最終選定合適值為5.1K；無級(jí)可調(diào)直流電壓源原先設(shè)計(jì)的可調(diào)電位器（用于調(diào)節(jié)輸出電壓）為4.7K，電壓輸出偏低，經(jīng)過調(diào)試，最終確定為6.8K，電壓輸出符合要求；LM317選用鐵殼封裝，否則溫度過高容易高溫?fù)p壞。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜愛婷，楊毅，楊靜. 高頻開關(guān)直流屏的設(shè)計(jì)[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2013（12）：41-38.

直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】開關(guān)型 直流穩(wěn)壓電源 探究 電路設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）04-0163-02

在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與技術(shù)革新下，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源以其自身的工作表現(xiàn)與其可靠性成為我國(guó)電力系統(tǒng)中廣泛使用的一種設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源自重輕，工作內(nèi)故障低，工作效率高，且其性價(jià)比占優(yōu)勢(shì)，并具有功耗曉得良好表現(xiàn)。相比于其他開關(guān)型電源，開關(guān)型穩(wěn)壓電源應(yīng)用范圍廣，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，特別是對(duì)于粒子加速器等電源應(yīng)用范圍來說，開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有著良好的專業(yè)性與穩(wěn)定性。通過對(duì)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研讀與相關(guān)的影響因素分析，目前此類技術(shù)研究區(qū)域人員都是采用移相控制橋來對(duì)DC/DC變換小信號(hào)模式進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)。

1.對(duì)于動(dòng)態(tài)小信號(hào)模型的相關(guān)闡述

對(duì)于動(dòng)態(tài)小信號(hào)模型來說，不同的模型選取進(jìn)而得到的設(shè)計(jì)結(jié)果都會(huì)存在差異。所以，在模型的選取上，應(yīng)根據(jù)其實(shí)際情況進(jìn)行分析與配置。對(duì)于開關(guān)電源來說，其本質(zhì)是作為一個(gè)非線性的控制對(duì)象在進(jìn)行工作，如果要對(duì)其進(jìn)行成功的設(shè)計(jì)與分析，那么在進(jìn)行指導(dǎo)建模時(shí)，應(yīng)以近似建立在其穩(wěn)態(tài)時(shí)的小信號(hào)擾動(dòng)模型為依據(jù)。這一思路一方面取決于小信號(hào)擾動(dòng)模式穩(wěn)態(tài)時(shí)具有與設(shè)計(jì)目標(biāo)相近的工作表現(xiàn)；另一方面也是由于這樣的模型對(duì)于大范圍擾動(dòng)時(shí)的擬態(tài)不夠精準(zhǔn)，會(huì)造成相應(yīng)結(jié)論的誤差或偏差?；诖耍孕⌒盘?hào)擾動(dòng)模型來進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)是保證其最終設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求的必要條件。

2.開關(guān)型穩(wěn)壓電源的相關(guān)性能指標(biāo)

2.1性能指標(biāo)之穩(wěn)定性。通過相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)踐結(jié)果研究表明，在不同的開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的魯棒性。而在暫態(tài)特性方面，其表現(xiàn)也會(huì)相應(yīng)提高。但對(duì)于直流新穩(wěn)壓電源來說，其系統(tǒng)下對(duì)于增益余量的要求是大于或等于40dB，對(duì)于相位余量的要求則是大于或等于30dB。

2.2性能指標(biāo)之瞬間響應(yīng)指標(biāo)。當(dāng)開關(guān)電源處于非穩(wěn)定狀態(tài)下，由于其所受的干擾，輸出量會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的抖動(dòng)現(xiàn)象。且其抖動(dòng)量會(huì)隨著其干擾而變化，當(dāng)干擾停止時(shí)，則其最終也會(huì)回到穩(wěn)定值，基于此，在對(duì)開關(guān)型穩(wěn)壓電源進(jìn)行這方面的性能指標(biāo)確定時(shí)，是以過沖幅度與動(dòng)態(tài)恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短來衡量其系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的。在此定義下，瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)內(nèi)容主要是表現(xiàn)為，如果穿越頻率越高，則其系統(tǒng)恢復(fù)到動(dòng)態(tài)平衡點(diǎn)的時(shí)間就越短，另一方面，系統(tǒng)在干擾情況下所表現(xiàn)的過沖幅度與其相位余量呈相關(guān)性。

2.3性能指標(biāo)之電源精度。在電源精度方面，其控制要求嚴(yán)格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設(shè)計(jì)目標(biāo)的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上?？紤]到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現(xiàn)的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進(jìn)行控制。而低頻紋波則是受到電網(wǎng)波動(dòng)的影響，必須通過系統(tǒng)的負(fù)反饋來進(jìn)行控制。

3.關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)

3.1關(guān)于系統(tǒng)下的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用。目前來說，對(duì)于開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)來說，其補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是通過PI或者PID的算法來設(shè)計(jì)與制作的。也就是說，PI調(diào)節(jié)器的主要作用是對(duì)抗高頻紋波影響，也就是提高系統(tǒng)對(duì)于高頻干擾能力的抵抗性，但對(duì)于PI調(diào)節(jié)器來說，動(dòng)態(tài)性差的缺點(diǎn)是無法忽視的。目前來說，實(shí)際應(yīng)用中通過引入微分算法后可以有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但其缺點(diǎn)也顯而易見：一方面是由于零點(diǎn)的大量引入直接造成系統(tǒng)對(duì)于高頻信號(hào)的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；另一方面則是當(dāng)開關(guān)紋波的放大倍數(shù)得到增大時(shí)，放大器也會(huì)隨之進(jìn)入非線性區(qū)，這結(jié)果只會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。目前來說，對(duì)于這些缺陷是以超前滯后的方法來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?/p>

3.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)原理

3.2.1理想性技術(shù)指標(biāo)如下：（1）輸入交流：電壓220V（50―60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180―250V區(qū)間變化時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量應(yīng)小于2%；（4）輸出電阻R0

3.2.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本工作原理。當(dāng)線性自流穩(wěn)壓電源處于低頻率工作狀態(tài)下時(shí)，那么調(diào)整管的工作由于其體積大，則其效率相應(yīng)低，但當(dāng)其調(diào)整管工作處于開關(guān)狀態(tài)下時(shí)，那么其的工作表現(xiàn)就為體積小，效率高。

3.3開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)探究。從以上論述可以看出，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)其低功耗的特點(diǎn)是由于晶體管位于開關(guān)工作狀態(tài)下時(shí)，對(duì)于功率調(diào)整管的功耗要求低。特別是對(duì)于理想狀態(tài)下的晶體管來說，當(dāng)其處于一種截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，晶體管所經(jīng)過的電流為0，相應(yīng)的功耗也就為0；另一方面，由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穿越頻率較高，所以對(duì)于電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度得以提高，而且整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度不受低通濾波器的影響；另外，相對(duì)于直流470V的電壓來說，并環(huán)穿越頻率遠(yuǎn)未達(dá)到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩(wěn)定性方式，經(jīng)過測(cè)試，其低頻紋波穩(wěn)定率都在0.996以上，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)時(shí)，小信號(hào)的模型選擇是關(guān)鍵點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，超前滯后網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償原理有效地彌補(bǔ)了精度電源的紋波限制高的問題。通過實(shí)踐也表明，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的適用性非常強(qiáng)，必將為人們生活提供更好的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)范文第4篇

關(guān)鍵詞：串聯(lián)穩(wěn)壓電源 Multisum2010 仿真

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）10（a）-0055-02

最為簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源――穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源因?yàn)橛泄潭ù笮∠拗频妮敵鲭娏?，所以，在很多?chǎng)合下無法滿足用電器要求，又兼電壓固定不可調(diào)節(jié)，無法呈現(xiàn)元件的變化特性，使得應(yīng)用比較單一。然而將穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源當(dāng)作基礎(chǔ)，加以有放大電流作用的晶體管，就可以增加負(fù)載電流。同時(shí)晶體管的負(fù)反饋也可以穩(wěn)定電路電壓，輸出電壓也可以通過改變反饋而來的參數(shù)來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，從而適合更多的條件場(chǎng)合。這樣改進(jìn)過的串聯(lián)穩(wěn)壓直流電源，操作簡(jiǎn)單靈活，成本低廉輕便，方便使用人員學(xué)習(xí)操作，也方便針對(duì)電路進(jìn)行維修檢修，減少了工作量，極大地提高了工作效率，也能應(yīng)用于教學(xué)舉例分析，極大地?cái)U(kuò)大了適用受眾。而利用Multisum2010電路仿真分析工具，可以對(duì)串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行較為完全詳盡的仿真分析。通過模擬相關(guān)測(cè)量?jī)x器對(duì)電源內(nèi)部不同部位的輸入電壓的示波器顯示模型，輸出電壓的示波器顯示模型，從而計(jì)算分析出相關(guān)輸入電壓值、輸入電流值、輸出電壓值、輸出電壓值等不同參數(shù)。進(jìn)而可在教學(xué)中作為驗(yàn)證相關(guān)定理定律的有效工具手段。

1 運(yùn)用Multisum2010對(duì)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的仿真分析

通常實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用的是較為簡(jiǎn)化的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，基本涵蓋了最主要的4個(gè)部分，即整流部分、濾波部分、串聯(lián)穩(wěn)壓部分、保護(hù)部分。

1.1 整流電路分部

由于Multisum2010電子電路仿真工具能夠較好地還原電路實(shí)況，也能很好地模擬出給定的不同場(chǎng)景條件，相對(duì)所需的反應(yīng)時(shí)間也比較短，所以，我們假定在特定模擬電路不同位置中加入整流二極管4只，（如圖1），并將信號(hào)輸出端用合適的成像示波器模擬出波譜形狀，來對(duì)不同情況下的假設(shè)做出鑒定。

通過仿真分析的譜圖可知，無論哪個(gè)部位的整流二極管發(fā)生開路，都會(huì)破壞原有完好的全波整流，形成新的只有一半周期的不完整半波整流，輸出電壓的大小也會(huì)變成原有的一半，仿真模擬得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)前的理論預(yù)測(cè)十分契合，也從側(cè)面證明了該模擬仿真的相似度十分高，可以作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相信代入計(jì)算。

根據(jù)如上舉例，還可以舉一反三探究其他相關(guān)問題，比如：若是任意一個(gè)位置整流二極管發(fā)生短路，又或是兩個(gè)位置同時(shí)發(fā)生短路等，均是很有研究探討價(jià)值的問題，在此不作重復(fù)演示。

1.2 濾波電路分部

將濾波電容也加入到整流電路中，由于電容器具有儲(chǔ)存電荷的特性與容抗特點(diǎn)，會(huì)阻礙電壓降與電流的改變趨勢(shì)，所以會(huì)使得輸出電壓的波動(dòng)幅度減小，相對(duì)增大平均輸出電壓。根據(jù)計(jì)算公式可知，電阻R值越大，相同電容量的電容器放電時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，放電速度也相對(duì)減緩，輸出的電壓變動(dòng)曲線也愈發(fā)平滑緩和，平均輸出電壓值也就越大。當(dāng)R值無窮時(shí)，平均輸出電壓的平方值正好是最大輸出電壓平方的一半，而濾波電容一定時(shí)，負(fù)載電阻R阻值越大，同理輸出電壓曲線也變的平緩，平均值也同比增加。

1.3 串聯(lián)穩(wěn)壓電路分布與保護(hù)電路分部

穩(wěn)壓電路分部是通過晶體管的負(fù)反饋?zhàn)饔脕硐魅踺斎腚妷簩?duì)輸出電壓波形與平均值的影響。

保護(hù)電路分部的作用主要是在電路中串聯(lián)負(fù)載過了底線值時(shí)，又或者輸出發(fā)生短路時(shí)，通過限流型保護(hù)分部和截流型保護(hù)分部，通過截?cái)嚯娐吠ǖ?，來保護(hù)相關(guān)電子元件。

2 運(yùn)用Multisum2010電子電路模擬軟件模擬晶體管負(fù)反饋串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源

以電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)EWB為前身的Multisum2010電子電路模擬仿真，最為突出的改進(jìn)莫過于增加了虛擬儀表讀數(shù)觀察的直觀性，與各類電子元件、集成電路芯片庫(kù)的豐富性，并且擁有較為友好的用戶操作界面。使得整個(gè)軟件的處理信息功能強(qiáng)大卻便于操作，是新入門的電子操作設(shè)計(jì)，電路檢修人員增加理解熟悉操作的首選工具。其擁有虛擬儀器涵蓋了示波器以及顯示分析裝置、函數(shù)模擬發(fā)生器、萬用表、波特圖圖示儀器、針對(duì)失真度、譜頻、邏輯、網(wǎng)絡(luò)等必要參數(shù)的分析裝置等專業(yè)儀器，極大地方便了實(shí)驗(yàn)要求與設(shè)計(jì)。

2.1 創(chuàng)建模擬電路

注意：（1）要選擇AC_VOLTACE_SOURSE此選項(xiàng)作為交流電源，并且接地。（2）在元件庫(kù)中選好相應(yīng)的變壓器、橋堆，2只穩(wěn)壓二極管，2只三極管，相應(yīng)阻值的6只電阻，合適的2只電容，并按照示意圖連接好電路，在如圖位置放置好選擇2只萬用表作為測(cè)量用表。

2.2 仿真分析負(fù)反饋穩(wěn)壓

雙擊交流電源按鍵，調(diào)整電壓值為220 V，頻率為50 Hz，將萬用表調(diào)整到量程為15 V的電壓表模式，讀取電壓值為12 V。另取萬用表2，調(diào)整量程為15 V的壓表，分別連接入電路測(cè)得電壓值如表1。通過對(duì)R4阻值的調(diào)整可以發(fā)現(xiàn)，其阻值的改變會(huì)相應(yīng)的輸出電壓值。

當(dāng)輸出電壓顯示值升高時(shí)，同樣操作調(diào)整相關(guān)參數(shù)為240 V，50 Hz，改變?nèi)f用表2位置，進(jìn)行對(duì)相關(guān)阻值的測(cè)量，并且記下萬用表1的電壓讀數(shù)。

當(dāng)輸出電壓顯示值降低時(shí)，同樣操作調(diào)整相關(guān)參數(shù)為200 V，50 Hz，改變?nèi)f用表2位置，進(jìn)行對(duì)相關(guān)阻值的測(cè)量，并且記下萬用表1的電壓讀數(shù)。

通過表1可以看出，當(dāng)輸入電壓的波動(dòng)范圍控制在20 V以內(nèi)的時(shí)候，晶體管串聯(lián)得到的穩(wěn)壓電源能夠很好地利用晶體管負(fù)反饋的特性，將輸出電壓維持在固定數(shù)值保持不變。

假若調(diào)整輸入電壓以及其他電子元件參數(shù)數(shù)值，按照同樣的電路結(jié)構(gòu)，就可以類似得出不同參數(shù)的晶體管，以及晶體管數(shù)量安裝方式不同時(shí)改造的串聯(lián)型穩(wěn)恒電壓的最大波動(dòng)幅度和穩(wěn)定性，可以作為改進(jìn)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的深入性探究，具有很大的教學(xué)與商業(yè)價(jià)值。

3 結(jié)語

串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源因其穩(wěn)恒的輸出電壓，簡(jiǎn)單的構(gòu)造、方便的操作在精密儀器、電子元件領(lǐng)域扮演著不可替代的角色，對(duì)它的分析改進(jìn)也一直是教學(xué)之重和企業(yè)創(chuàng)新賣點(diǎn)。然而在現(xiàn)階段，高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室與中小型的企業(yè)電子電路實(shí)驗(yàn)室依然存在儀器老舊不完備等缺陷，故而不能很好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)與設(shè)計(jì)檢修等工作。通過Multisum2010電子電路的模擬分析，能較好地理解掌握相關(guān)的原理，也能相對(duì)地熟悉操作，從而將串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的作用發(fā)揮到更好。提高教學(xué)質(zhì)量并且激發(fā)學(xué)生興趣，也能再次促進(jìn)電子電路設(shè)計(jì)維修行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞：線性穩(wěn)壓器；開關(guān)穩(wěn)壓器；電源

中圖分類號(hào)：TP303+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）11-2656-04

Abstract： Analyzes the basic principles and characteristics of the DC-DC regulator， analyzes and compares the performance and structure of the principle of linear regulator and switching regulator， and provides a variety of important factors in the actual situation of the DC-DC design. Describes to the basic method of power chip selection， and provides a reference for the DC power circuit design.

Key words： linear regulator； switching regulator； power supply

電源的應(yīng)用無處不在，所有的電子系統(tǒng)都需要恒壓電源或者恒流電源的支持。輸出直流稱為直流電源，由前端直流轉(zhuǎn)后端直流的稱為DC-DC變換器，而直流轉(zhuǎn)交流的變換器稱為逆變器。所以，DC-DC變換器是用于提供DC電源的電路或模塊。

1 DC-DC變換器的主要分類

1.1 線性型（Linear）

線性型變換器：可以從電源向負(fù)載連續(xù)輸送功率的DC-DC變換器。線性型變換器通過在線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor或FET），電路的輸入電壓中減去超額電壓，調(diào)節(jié)從電源至負(fù)載的電流流動(dòng)，從而產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。

1.2 開關(guān)電源型（Switcher）

開關(guān)電源型變換器：以脈寬方波的形式從電源向負(fù)載輸送功率。其特點(diǎn)是開關(guān)器件的周期性開通和關(guān)斷（定頻型、變頻型、定變混合型）。將原直流電通過脈沖寬度調(diào)制PWM（Pulse Width Modulation）或脈沖頻率調(diào)制PFM（Pulse Frequency Modulation）來控制有效的直流輸出。PWM調(diào)制穩(wěn)定電壓的方式是，在開關(guān)頻率不變化的前提下，依靠脈沖寬度的增大或縮小改變占空比例，進(jìn)而調(diào)節(jié)電壓達(dá)到穩(wěn)定，它核心部件是脈寬調(diào)制器。在PFM調(diào)制方式運(yùn)作的時(shí)候，脈沖寬度是固定的，開關(guān)頻率的增加或減少控制了占空比，使得電壓保持穩(wěn)定，脈頻調(diào)制器是它的核心部件[1]。

2 線性穩(wěn)壓器（Linear Regulator）

線性穩(wěn)壓器如78XX系列三端穩(wěn)壓器等，是一種無需使用開關(guān)元件而能提供恒定電壓恒定電流輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

2.1 線性穩(wěn)壓器的工作原理

線性穩(wěn)壓器和輸出阻抗形成了一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)。線性穩(wěn)壓器等效于受控的可變電阻器，可根據(jù)輸出負(fù)載自行調(diào)解以保持一個(gè)穩(wěn)定的輸出。輸出電壓通過連接到誤差放大器反相輸入端的分壓電阻采樣，誤差放大器的同相輸入端連接到一個(gè)參考電壓Vref。誤差放大器試圖使其兩端輸入相等2.2 線性穩(wěn)壓器的類型

線性穩(wěn)壓器中的元件是雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET。雙極型線性穩(wěn)壓器具有較高的壓降電壓，并能支持較高的輸入電壓并擁有更好的瞬態(tài)響應(yīng)。MOSFET低壓差線性穩(wěn)壓器LDO（Low Dropout Regulator）能支持非常低的壓降，低靜態(tài)電流，改善噪聲性能和低電源抑制。為使線性穩(wěn)壓器處在正常工作狀態(tài)之下，Vin和Vout之間最小壓差稱為壓降電壓（Drop-out Voltage），不同的穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的壓降電壓，這也是幾種線性穩(wěn)壓器的最大區(qū)別。如LM340和LM317這些穩(wěn)壓器使用NPN達(dá)林頓管，稱其為NPN 穩(wěn)壓器（NPN Regulator）。然而低壓差（Low-dropout）穩(wěn)壓器（LDO）和準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器（Quasi-LDO）為新型電源設(shè)計(jì)提供了更高性能[2]。

2.3 LDO的應(yīng)用選擇

開關(guān)穩(wěn)壓器是一種采用開關(guān)組件與能量存貯部件（電容器和感應(yīng)器）一起輸送功率的DC-DC轉(zhuǎn)換器，它提高了電源轉(zhuǎn)換效率和設(shè)計(jì)靈活性。開關(guān)穩(wěn)壓器主要分為以下兩類：電感儲(chǔ)能開關(guān)穩(wěn)壓器和無電感型開關(guān)穩(wěn)壓器（充電泵）。

3.1 電感儲(chǔ)能開關(guān)穩(wěn)壓器的工作原理

電感用于儲(chǔ)存能量及向負(fù)載釋放儲(chǔ)能，電感在開關(guān)管開通狀態(tài)下從Vg獲得能量。

4 DC-DC變換器的應(yīng)用選擇

5 結(jié)論

通過分析比較最常見的兩類三種直流穩(wěn)壓電源，了解了直流穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成原理，提出了電源電路環(huán)路控制的設(shè)計(jì)方案，為直流穩(wěn)壓電路正確合理的設(shè)計(jì)提供了參考方案。根據(jù)不同的實(shí)際設(shè)計(jì)需要和參數(shù)選用不同類型直流穩(wěn)壓電源，有利于整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)安全的工作。

參考文獻(xiàn)：

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