稳压电源
稳压电源范文第1篇
关键词 直流稳压电源；线性电源；开关电源
中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-134-01
1 线性直流稳压电源
1）晶体管串联式直流稳压电源：晶体管串联式直流稳压电源工作在线性放大状态，因而具有反应迅速，电压稳定度和负载稳定度高，输出纹波电压小，噪声小。在电路技术方面，其控制电路所用的元件少。对调整管的开关特性，滤波器的高频性能等无特别要求，所以可靠性高。
串联式稳压电源的严重缺点是效率低。要提高效率就必须降低调整管上的压降，减少在调整管上的损耗。解决的办法：①PNP和NPN晶体管互补：串联式稳压电源输出电源电流较大时，通常调整管都要接成共集电极的达林顿组合管。因为在晶体管电参数相同情况下在保持电流放大倍数相等的情况下，互补连接的组合调整管的集射极压降减少了，因而电源的效率得到提高；②偏置法：一般共集电极组合管集射间的压降一定程度上取决偏置电流。采用偏置连接法当输出电流一定时可以有效的提高电源效率；③开关稳压器作前置予调节：在输入-输出电压差比较大，输出电流也比较大的场合，采用开关稳压器作串联式稳压器的前置予调节也是提高电源效率的有效办法。开关予调节还可以设置在电源变压器的原边。
2）集成线性稳压器发展：早期市场集成稳压器的厂家很多，产量大、应用广泛。主要有半导体单片式集成稳压器和混合式集成稳压器两大类。它们的电路形式、封装、电压及电流的规格都是多种多样的。集成稳压器可分为定电压的，可调的，跟踪的和浮动的。但是不管哪一种形式，它们通常由基准电压源，比较放大器，调整元件即功率晶体三极管和某种形式的限流电路组成。有些集成稳压器内部还有逻辑关闭电路和热截止电路。集成稳压器与由分立元件组成的稳压器比较，集成稳压器的优点非常明显，成本低，体积小，使用方便，性能好，可靠性高。
3）恒流源网络稳压电源技术：采用恒流网络稳压是目前串联稳压电源的有一特点。采用恒流网络可以有效地提高电源的稳定性。集成稳压器中普遍采用了恒流网络。分立元件组成的串联稳压器也愈来愈多地运用恒流技术。使用晶体管场效应管和恒流二极管等元件可以实现恒流。恒流二极管在分立元件的串联稳压器中使用更为方便。
2 开关直流稳压电源
开关式直流稳压电源指其功率调整元件以“开”、“关”方式工作的一种直流稳压电源。早期的磁放大器开关直流稳压电源是利用铁芯的“饱和”、“非饱和”两种状态进行“开”、“关”控制，那是一种低频磁放大器。在此过程中出现的可控硅相控整流稳压电源也属于开关直流稳压电源。随后，高频开关功率变换技术得到了快速发展，这主要是指变换器方式的高频开关直流稳压电源。上个世纪90年代电力电子技术、PWM等技术的日趋成熟，直流开关电源和交流开关电源已成为主导市场。电力电子技术是利用电力电子技术对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件 、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电 子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。
1）无工频变压器化：省掉工频电源变压器而采用直接从电网整流输入方式是开关电源减少体积和重量的一个重要措施。无工频变压器化已成为当代先进开关电源的一个特点。无工频变压器的开关电源与各种有工频变压器的直流稳压电源相比，其突出优点是体积小、重量、效率高。开关电源的电路形式已多种多样了。就调制技术而言有脉宽调制型、频率调制型、混合调制型，其中脉宽调制占绝大多数。目前出现了完全无变压器的开关电源，即连高频变换器都不需要。这种电源的最大特点是体积还可比现在的无工频变压器开关电源小的多，而且没有绕制的变压器这一类器件，可以集成电路工艺制作。
2）开关电源高频化：现代开关电源的一个显著特点是开关频率不断提高，不管是晶体管开关电源、可控硅开关电源还是场效应管开关电源都是向高频化方向发展。随着功率IGBT和MOSFET的出现，开关电源的工作频率已从早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范围甚至G赫范围。
3）控制电路集成化：早期开关电源的控制电路是用分立元件构成的。这样，电路设计复杂，调试维修麻烦，影响开关电源的推广应用。为了适应开关电源的迅速发展，集成化的开关电源控制电路被研制成功，而且功能愈加完善。开关电源控制电路集成化，大大简化了开关电源的设计，提高了开关电源的电性能和可靠性，而且体积小，降低成本。
4）主要元器件高频化：为了适应开关电源迅速发展的需要，开关电源所用的主要元器件的发展也很快，其主要目标是高频化。开关电源中的开关元件-功率晶体管、可控硅和场效应管都在提高看工作频率方面取得了成绩。但是最引人注目的是功率管IGBT复合管，MOSFET场效应管的出现，它不仅开关频率提高到1MHz-1GHz，而且开关特性好，所需驱动功率小，不存在二次就穿，能防止热奔等特殊优点。另外大电流肖特基势垒的出现大大改善了低电压电流开关电源的整流效率，它具有开关速度快、反向恢复时间短，正向压降地等优点。在滤波过程中，电容器等器件也要在材料、结构工艺诸方面进行研制，以适应开关电源高频化的要求。
5）全数字化控制：开关电源的控制已经由模拟控制，模数混合控制，进入到全数字控制阶段。全数字控制是一个新的发展趋势，已经在许多功率变换设备中得到应用。但是过去数字控制在DC/DC变换器中用得较少。近两年来，开关电源的高性能全数字控制芯片已经开发，费用也已降到比较合理的水平，欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。全数字控制的优点是：数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量，芯片价格也更低廉；对电流检测误差可以进行精确的数字校正，电压检测也更精确；可以实现快速，灵活的控制设计。
参考文献
稳压电源范文第2篇
【关键词】单片机;数字控制;过流保护
1.总体设计方案
数控稳压电源主要由整流稳压模块[1]、D/A转换模块、LCD显示模块、单片机控制模块、按键模块、过流保护模块、运算放大器模块、蜂鸣器模块组成。总框图如图1所示。
图1 系统总体框图
方案一：采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套十进制计数器完成系统的控制功能，一方面完成电压译码显示，另一方面输出作为EPROM的输出经MCP4921（D/A）转换去控制误差放大的基准电压，以控制输出。
方案二：采用单片机AT89C52作为整机的主要控制器件，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过MCP4921进行数模转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。利用51系列单片机为主控制器，通过按键来设置直流电源的输出电压，并可由LCD液晶显示实际输出电压值和电压设定值。
综上所述，经比较，方案二硬件电路简单，利用程序控制来完成。采用方案二来完成本项目。
2.硬件电路设计
2.1 电源模块
采用桥式整流经过电容滤波、7815、7905、7805稳压得15V、+5V、-5V电压，提供给单片机、MCP4921、运算放大器等供电，如图2所示。
图2 电源模块
2.2 D/A转换模块
如图3所示，采用MCP4921对单片机信号进行数模转换[2]，MCP4921芯片的VREFA脚由TL431提供基准电压。VOUTA脚输出模拟电压，其计算公式（1）如下：
（1）
=外部基准电压;=DAC的输入代码;n=12（DAC分辨率）;G=增益选择（G=2时<>位=0;G=1时<>位=1）。
图3 D/A转换电路
2.3 过流保护模块
采用TL074构成的比较器，当比较器输出端为低电平时，三极管导通从而给单片机一个信号，从而起到过流保护[3]，如图4所示。
图4 过流保护电路
3.软件系统流程
3.1 主程序
本设计的总程序流程图如图5所示，主控程序首先进行系统初始化，然后读入预置电压值，输出相应的电压控制字，等待按键输入。[4]根据按键的不同输入，转入相应的应用程序。
图5 总程序流程图
3.2 外部中断程序
过流保护由外部中断0实现，在中断服务程序中进行保护操作[5]，中断服务程序框图如图6所示。
图6 中断流程图
4.测试方案及测试结果分析
4.1 按键测试
通过按键能设置直流电源的输出电压，具体按键功能如表1所示。
表1 按键功能表
按键 功能
S1 每按键一次加1
S2 每按键一次减1
S3 每按键一次移位一次
S4 按键一次确认输出
4.2 输出电压的方法
方法1：通过不同的调节电位器粗调如图7和微调图8输出电压[6]。
图7 粗调 图8 微调
方法2：通过按键设置12V输出，如图9所示，液晶显示12V。
图9 液晶显示
5.设计结论
数控稳压电源可以实现以下功能：
（1）用LCD液晶显示输出电压且输出电压范围0-12步进值为0.1V。
（2）电路调压，可直接对电位器调节，也可以利用单片机进行数字控制。
（3）具有过流保护和短路保护功能。
参考文献
[1]张明锐，姜以宁.基于51单片机的多功能数控电流源设计[J].电子设计工程，2012，20（1）：132-133.
[2]王维斌.数控直流电流源的设计[J].科技信息，2011：412-413.
[3]李银祥.数控电流源[J].现代科学仪器，2001（6）：52-53.
[4]赵东坡.基于单片机的数控直流电流源设计与实现[J].2008（6）：58-60.
稳压电源范文第3篇
【关键词】单片机 稳压电源 连续可调 ADC
经过前期的调查研究统计，发现大多高校的电工实验设备在进行戴维南定理验证实验过程当中当两个电源同时作用时造成低电压电源输出升高的问题，例如我校的电工实验设备在进行该实验的过程中，当电源一（6V）与电源二（15V）两电源同时作用一系统时往往会造成电源一电压升高从而造成实验结果不正确。而且大多高校使用的电工实验设备与我校的电工实验设备原理相同，都存在上述问题。遂开发出基于STC89C51单片机的数字化控制的电工实验用可灌入式稳压电源，使实验过程中电源一输出稳定，从而保证实验结果准确。
该项目最大的特色及创新点是创造性的以单片机为核心，组成数据处理电路，在检测与控制软件支持下，通过对电源电压进行数据采样与设定数据比较，从而调整和控制电工实验设备中电源的输出。
采用模拟电路的可调稳压电路是用一个多档开关来控制输出电压，而所谓的显示系统只是再多档开关的每个档的旁边注明电压值。随着电子行业的发展，他不耐用的弊端已经使它逐渐离开了历史的舞台。
一、系统硬件部分
（一）STC89C51主控部分。
STC89C51主控部分是系统控制核心，主要负责对电工实验设备的输出电压进行采样并与手动设定的参考电压进行对比，而后通过控制数字电位器的阻值来实现对稳压电源的调节，并且对输出的电压值进行实时显示。STC89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术工艺，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC的STC89C51是一种高效微控制器。
（二）采样电路。
图2 采样电路
（三）变压稳压电路。
变压电路将工频220V/50Hz电压经过降压、整流、滤波后输入给稳压芯片。LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。LM317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用，故本设计采用LM317为稳压芯片。
（四）直流稳压输出控制电路。
数字电位器也称数字可编程电阻器，是采用CMOS工艺制成的数字-模拟混合信号处理集成电路，能在数字信号的控制下自动改变滑动端的位置，从而获得所需要的电阻值。数字电位器本身就是一个包含控制接口、存储器和电阻的系统，它是通过软件和控制接口进行编程的，因此，在调节过程中不会产生电噪音。故本项目采用数字电位器控制输出电压。
二、结束语
本系统操作自动化，系统的整个测量过程如数据的采集、传输与处理以及显示等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。本设计具有友好的人机对话能力。与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。
参考文献：
[1]谭浩强，张基温，唐永炎.C语言程序设计教程[M]. 北京：高等教育出版社，1992.
[2]张友德等.单片微型机原理、应用与实验[M]. 上海：复旦大学出版社，2006.
[3]尹建华，张惠群.微型计算机原理与接口技术[M]. 北京：高等教育出版社，2003.
稳压电源范文第4篇
关键词：开关电源 保护电路 系统设计
1引言
直流开关稳压器中所使用的大功率开关器件价格较贵，其控制电路亦比较复杂，另外，开关稳压器的负载一般都是用大量的集成化程度很高的器件安装的电子系统。晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差。因而开关稳压器的保护应该兼顾稳压器本身和负载的安全。保护电路的种类很多，这里介绍极性保护、程序保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护以及过热保护等电路。通常选用几种保护方式加以组合，构成完善的保护系统。
2极性保护
直流开关稳压器的输入一般都是未稳压直流电源。由于操作失误或者意外情况会将其极性接错，将损坏开关稳压电源。极性保护的目的，就是使开关稳压器仅当以正确的极性接上未稳压直流电源时才能工作。利用单向导通的器件可以实现电源的极性保护。最简单的极性保护电路如图1所示。由于二极管D要流过开关稳压器的输入总电流，因此这种电路应用在小功率的开关稳压器上比较合适。在较大功率的场合，则把极性保护电路作为程序保护中的一个环节，可以省去极性保护所需的大功率二极管，功耗也将减小。为了操作方便，便于识别极性正确与否，在图1中的二极管之后，接指示灯。
3程序保护
开关稳压电源的电路比较复杂，基本上可以分为小功率的控制部分和大功率的开关部分。开关晶体管则属大功率，为保护开关晶体管在开启或关断电源时的安全，必须先让调制器、放大器等小功率的控制电路工作。为此，要保证正确的开机程序。开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间，滤波电容器会流过很大的浪涌电流，这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化，并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器，使之寿命缩短，过早损坏。为此，开机时应该接入一个限流电阻，通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作，而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它，使直流电源直接对开关稳压器供电，如图2所示。这种电路称之谓开关稳压器的“软启动”电路。
开关稳压器的控制电路中的逻辑组件或者运算放大器需用辅助电源供电。为此，辅助电源必须先于 开关电路工作。这可用开机程序控制电路来保证。一般的开机程序是:输 入电源的极性鉴别，电压保护开机程 序电路工作辅助电源工作并通过限流电阻 R对开关稳压器的输入电容器C充电 开关稳压器的调制电路工作，短路限流电阻开关稳压器 稳定工作。
在开关稳压器中，刚开机时，因为其输出电容容量大，充到额定输出电压值需要一定时间。在这段时间内，取样放大器输入低的输出电压采样，根据系统闭环调节特性将迫使开关三极管的导通时间加长，这样一来，开关三极管就会在这段期间内趋于连续导通，而容易损坏。为此，要求在开机这一段时间内，开关调制电路输出给开关三极管基极的脉宽调制驱动信号，能保证开关三极管由截止逐渐趋于正常的开关状态，故而要加设开机保护以配合软启动。
4过电流保护
当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时，会引起流过稳压器中开关三极管的电流过大，使管子功耗增大，发热，若没有过流保护装置，大功率开关三极管就有可能损坏。故而在开关稳压器中过电流保护是常用的。最经济简便的方法是用保险丝。由于晶体管的热容量小，普通保险丝一般不能起到保护作用，常用的是快速熔断保险丝。这种方法具有保护容易的优点，但是，需要根据具体开关三极管的安全工作区要求来选择保险丝的规格。这种过流保护措施的缺点是带来经常更换保险丝的不便。
在线性稳压器中常用的限流保护和电流截止保护在开关稳压器中均能应用。但是，根据开关稳压器的特点，这种保护电路的输出不能直接控制开关三极管，而必须使过电流保护的输出转换为脉冲指令，去控制调制器以保护开关三极管。为了实现过电流保护一般均需要用取样电阻串联在电路中，这会影响电源的效率，因此多用于小功率开关稳压器的场合。而在大功率的开关稳压电源中，考虑到功耗，应尽量避免取样电阻的接入。因此，通常将过电流保护转换为过、欠电压保护。
转贴于 5过电压保护
开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。开关稳压器所使用的未稳压直流电源诸如蓄电池和整流器的电压如果过高，使开关稳压器不能正常工作，甚至损坏内部器件，因此，有必要使用输入过电压保护电路。用晶体管和继电器所组成的保护电路如图3所示。
稳压电源范文第5篇
关键词：串联稳压电源 Multisum2010 仿真
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0055-02
最为简单的直流稳压电源――稳压管直流稳压电源因为有固定大小限制的输出电流，所以，在很多场合下无法满足用电器要求，又兼电压固定不可调节，无法呈现元件的变化特性，使得应用比较单一。然而将稳压管直流稳压电源当作基础，加以有放大电流作用的晶体管，就可以增加负载电流。同时晶体管的负反馈也可以稳定电路电压，输出电压也可以通过改变反馈而来的参数来达到调节的目的，从而适合更多的条件场合。这样改进过的串联稳压直流电源，操作简单灵活，成本低廉轻便，方便使用人员学习操作，也方便针对电路进行维修检修，减少了工作量，极大地提高了工作效率，也能应用于教学举例分析，极大地扩大了适用受众。而利用Multisum2010电路仿真分析工具，可以对串联直流稳压电源的内部结构进行较为完全详尽的仿真分析。通过模拟相关测量仪器对电源内部不同部位的输入电压的示波器显示模型，输出电压的示波器显示模型，从而计算分析出相关输入电压值、输入电流值、输出电压值、输出电压值等不同参数。进而可在教学中作为验证相关定理定律的有效工具手段。
1 运用Multisum2010对串联型稳压电路的仿真分析
通常实验室运用的是较为简化的串联型直流稳压电源，基本涵盖了最主要的4个部分，即整流部分、滤波部分、串联稳压部分、保护部分。
1.1 整流电路分部
由于Multisum2010电子电路仿真工具能够较好地还原电路实况，也能很好地模拟出给定的不同场景条件，相对所需的反应时间也比较短，所以，我们假定在特定模拟电路不同位置中加入整流二极管4只，（如图1），并将信号输出端用合适的成像示波器模拟出波谱形状，来对不同情况下的假设做出鉴定。
通过仿真分析的谱图可知，无论哪个部位的整流二极管发生开路，都会破坏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，输出电压的大小也会变成原有的一半，仿真模拟得到的结果与实验前的理论预测十分契合，也从侧面证明了该模拟仿真的相似度十分高，可以作为实验数据相信代入计算。
根据如上举例，还可以举一反三探究其他相关问题，比如：若是任意一个位置整流二极管发生短路，又或是两个位置同时发生短路等，均是很有研究探讨价值的问题，在此不作重复演示。
1.2 滤波电路分部
将滤波电容也加入到整流电路中，由于电容器具有储存电荷的特性与容抗特点，会阻碍电压降与电流的改变趋势，所以会使得输出电压的波动幅度减小，相对增大平均输出电压。根据计算公式可知，电阻R值越大，相同电容量的电容器放电时间会更长，放电速度也相对减缓，输出的电压变动曲线也愈发平滑缓和，平均输出电压值也就越大。当R值无穷时，平均输出电压的平方值正好是最大输出电压平方的一半，而滤波电容一定时，负载电阻R阻值越大，同理输出电压曲线也变的平缓，平均值也同比增加。
1.3 串联稳压电路分布与保护电路分部
稳压电路分部是通过晶体管的负反馈作用来削弱输入电压对输出电压波形与平均值的影响。
保护电路分部的作用主要是在电路中串联负载过了底线值时，又或者输出发生短路时，通过限流型保护分部和截流型保护分部，通过截断电路通道，来保护相关电子元件。
2 运用Multisum2010电子电路模拟软件模拟晶体管负反馈串联型直流稳压电源
以电子实验平台EWB为前身的Multisum2010电子电路模拟仿真，最为突出的改进莫过于增加了虚拟仪表读数观察的直观性，与各类电子元件、集成电路芯片库的丰富性，并且拥有较为友好的用户操作界面。使得整个软件的处理信息功能强大却便于操作，是新入门的电子操作设计，电路检修人员增加理解熟悉操作的首选工具。其拥有虚拟仪器涵盖了示波器以及显示分析装置、函数模拟发生器、万用表、波特图图示仪器、针对失真度、谱频、逻辑、网络等必要参数的分析装置等专业仪器，极大地方便了实验要求与设计。
2.1 创建模拟电路
注意：（1）要选择AC_VOLTACE_SOURSE此选项作为交流电源，并且接地。（2）在元件库中选好相应的变压器、桥堆，2只稳压二极管，2只三极管，相应阻值的6只电阻，合适的2只电容，并按照示意图连接好电路，在如图位置放置好选择2只万用表作为测量用表。
2.2 仿真分析负反馈稳压
双击交流电源按键，调整电压值为220 V，频率为50 Hz，将万用表调整到量程为15 V的电压表模式，读取电压值为12 V。另取万用表2，调整量程为15 V的压表，分别连接入电路测得电压值如表1。通过对R4阻值的调整可以发现，其阻值的改变会相应的输出电压值。
当输出电压显示值升高时，同样操作调整相关参数为240 V，50 Hz，改变万用表2位置，进行对相关阻值的测量，并且记下万用表1的电压读数。
当输出电压显示值降低时，同样操作调整相关参数为200 V，50 Hz，改变万用表2位置，进行对相关阻值的测量，并且记下万用表1的电压读数。
通过表1可以看出，当输入电压的波动范围控制在20 V以内的时候，晶体管串联得到的稳压电源能够很好地利用晶体管负反馈的特性，将输出电压维持在固定数值保持不变。
假若调整输入电压以及其他电子元件参数数值，按照同样的电路结构，就可以类似得出不同参数的晶体管，以及晶体管数量安装方式不同时改造的串联型稳恒电压的最大波动幅度和稳定性，可以作为改进串联型稳压电源的深入性探究，具有很大的教学与商业价值。
3 结语
串联型直流稳压电源因其稳恒的输出电压，简单的构造、方便的操作在精密仪器、电子元件领域扮演着不可替代的角色，对它的分析改进也一直是教学之重和企业创新卖点。然而在现阶段，高校大学物理实验室与中小型的企业电子电路实验室依然存在仪器老旧不完备等缺陷，故而不能很好地实现教学目标与设计检修等工作。通过Multisum2010电子电路的模拟分析，能较好地理解掌握相关的原理，也能相对地熟悉操作，从而将串联型稳压电源的作用发挥到更好。提高教学质量并且激发学生兴趣，也能再次促进电子电路设计维修行业的发展。
参考文献
[1] 关朴芳.基于Multisim2001的串联型稳压电源故障仿真[J].常州信息职业技术学院学报，2013（5）：23-25.
[2] 黄忠堂.串联型稳压电源的设计[J].广西教育B（中教版），
