直流稳压电源电路设计范文第1篇

【关键词】电子 线路实验 分析

一、电源的应用背景

电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50HZ电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源，如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种：一类是能直接供给直流电流或直流电压，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压，这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220V、50HZ的单向交流电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而，由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路。

二、总体设计

（一）设计的目的和任务

1、设计目的

（1）了解整流、电容滤波电路的工作原理；（2）掌握集晶体管稳压电源设计方法；（3）掌握仿真软件EWB使用方法；（4）掌握稳压电源参数测试方法。

2、设计任务

（1）稳压电源的主要技术指标：① 电网供给的交流电压为220V，50Hz；② 输出电压为6～12V；③ 输出电阻《0.4Ω；④ 最大允许输出电流2A； ⑤ 稳压系数S《8*10-?；⑥ 输出纹波电压《10mv（当Io=2A）；⑦ 具有限流保护功能，输出短路电流

（2）设计要求：① 根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。② 完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。③ 完成电路的安装、调试、使作品能达到预期的技术指标。④ 给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。

（二）设计原理

1.设计原理

电子线路在多数情况下需要用直流电源供电，而电力部门所提供的电源为220V、50HZ交流电，故应首先经过变压，整流，然后在经过滤波，和稳压，才能够获得稳定的直流电稳压电路稳定后再提供给负载，框图如下：

2.串联型晶体管稳压电路

晶体管串联稳压电源的组成，220V交流市电经过变压，整流，滤波后得到的是脉动直流电压Vi，他随市电的变化或直流负载的变化而变化，所以，Vi是不稳定的直流电压，为此，必须增加稳压电路。稳压电路取样电路，比较电路，基准并电压，和调整元件等部分组成

（三）总体设计方案

1.变压环节

通电为电压220V，频率为50Hz，为了保证后面可调范围为6～12V，选择初次级线圈匝数比为2000：141的pq4-10

2.整流、滤波环节

实验选择4个IN4002的二极管作为整流电路

因为市电频率是50Hz为低频电路，选择RC滤波电路。本实验选择的电容为1200μF

3.稳压环节

（1）调整元件。作为一个理想的电源，其内阻应该尽量小才能保证具有稳压的效果，根据晶体管放大器的知识可知：共集电极电路的输出阻抗最小。所以选择共集电极电路来实现，且尽量选择β值较大的晶体管，但是后来会发现并不是如此。由于电流和功耗等的影响，所以最好采用复合管来实现该要求，且有一个大功率管就可，本实验该电路选择的晶体管型号为2N3414（早期电压为51V，测试前高电流拐点为4.6A，功率很大），其它两管为小功率管MRF9011

（2）取样电路。这部分由两个电阻和电位器来实现，通过调整电位器的使输出电压的可调范围从6V到12V。

4.参数计算

输出电压 V0=5.982～12.15V

最大输出电流2A

R0计算：Ro=ΔVo/ΔIo*Vo

RL=50 Vo=7.177V，Io=143.5mA

RL=100 Vo=7.181V，Io=71.82mA

R0=0.35

稳压系数：s=0.038

Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0

当vi=23.16v时候，v0=7.176

当vi=20.86v时候，v0=7.146

通过计算可得S=0.038

符合要求

纹波电压20.1mv

输出电流=3.016A

三、结束语

通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对串联直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。在电路的仿真过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣，理论与实践得到了很好的结合，加深自己对实用价值和理论的统一的了解，但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。

直流稳压电源电路设计范文第2篇

【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.

直流稳压电源电路设计范文第3篇

关键词： 太阳能； 电源； Multisim； 多功能太阳能移动电源箱

中图分类号： TN710?34； TM502 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）18?0157?03

0 引 言

太阳能的设计应用在市场上已经司空见惯，但立足于地区生态环境的保护，结合当地人民生活现状的太阳能产品并不多见。本文从环境保护和地区人们的生活习惯的角度出发，结合太阳能发电技术，设计了一款环保可靠的太阳能多功能移动电源箱。可以说，本设计将解决边远地区人民的用电难问题。

1 设计理念

太阳能是天然可再生能源。它资源丰富，既可无限制的免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。目前雪域高原是我国污染最轻、环境保护最好的地区，作为我国乃至亚洲重要的生态安全屏障，生态环境的保障至关重要。本设计基于地区丰富的太阳能资源和藏区人们的生活现状的的考虑，利用太阳能供电并结合人们日常生活所需而设计。既符合环保要求又方便携带，解决了地区人民基本的日常用电需要，可作为绿色环保产品推广，具有一定的市场价值。

2 硬件电路设计

2.1 硬件框图结构设计

本文整体设计硬件框图结构如图1所示，电源箱有太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过220 V电源给蓄电池充电。两种输入方式相结合，方便而且环保。将两种输入能量通过滤波稳压电路，然后给蓄电池进行充电。其中的过充过放保护电路主要是利用继电器电路模块检测蓄电池的电量；当过充的时候断开充电主回路；当蓄电池电压降到一定范围的时候接通充电回路；当检测到过放的时候断开用电器电路，防止过充过放，起到对蓄电池保护的作用，整个电路都是由蓄电池供电。该系统有多路输出端口，既可供LED照明和为手机、MP3、收音机等多种数码产品充电还可输出220 V交流电压供小功率家用电器工作[1]。

2.2 市电供电模块

本设计所有电路均基于Multisim仿真软件的应用[2]。图2为市电充电模块电路，当电源接通后红色指示灯LED1点亮，否则熄灭。此电路通过变压器和电桥电路将220 V市电转为28.4 V直流电压，再经过RC振荡电路进行滤波稳压后送入LM7815三端稳压模块，输出稳定的直流15 V电压，然后通过过冲保护电路给蓄电池充电。开关Key1为供电模式手动选择开关，当开关J1连接时为选择市电充电，则红色LED1亮。开关J2连接时为选择太阳能充电，则红色LED2亮，如图3所示。

2.3 太阳能供电模块

在图3所示的太阳能供电模块电路中。当Key1接J2时，选择太阳能系统供电，此时红色LED2点亮。电路首先通过整流二极管1N5404整流，然后经RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管1N47744将电压稳定为直流15 V，再通过过充保护电路为蓄电池充电。其中1N5404硅整流二极管 ，其最大反向峰值电压为400 V，最大半波整流电流为3 A。稳压二极管1N4744最大功耗为1 mW，稳定电压为15 V，最大电流是57 mA。

2.4 过充过放电路

如图所示为过充过放保护电路，本设计主要基于三端可调分流基准源TL431[3]和继电器[4]的应用，实现对铅蓄电池充放电保护。如图4所示，为过充保护电路，供电模块通过继电器为蓄电池充电，当电路检测到蓄电池电压大于13 V时，绿色LED4亮，继电器将开关向下吸合，断开充电回路，实现过充保护。如图5所示，为过放保护电路，蓄电池电压大于12 V时LED6灯亮，继电器向下吸合为负载提供能量，当蓄电池电压低于10.5 V时继电器向上断开放电回路，实现过放保护[5]。

2.5 输出端口

图6所示为电源箱的输出端口部分设计图，其主要采用LM78XX系列三端集成稳压器来得到稳定电压的输出。

当LM78XX系列三端集成稳压器输出电流较大或工作时间较长，LM78XX散热较大，应加散热器。图6（a）是输出稳定9 V供收音机工作。图6（b）为USB接口电路，实际电源箱将输出多个不同类型的接口供数码产品充电，例如图6（b）手机USB充电部分，三端集成稳压器LM7805得到稳定直流5 V输出，由于手机充电需要的电压为（5±0.5） V，此时刚好适合手机进行充电，当红色LED3亮起时说明此时可以为手机充电了。图6（c）和（d）均接照明负载，当开关Key2和Key3接通时，通过调节滑动变阻器R2，R3可改变光照强弱，进而达到使用者所需的光照强度，增加了设计的人性化。

3 电路仿真分析

3.1 LM7815稳压模块仿真

图7为三端稳压集成电路LM7815的仿真结果，C1，C2分别为输入端和输出端滤波电容，R1，R2分别为输入输出端保护电阻。

当输出电流较大时，LM7815散热较大，应加散热器。LM7815三端稳压IC来组成稳压电源所需的元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用可靠、方便。由于三端固定集成稳压电路的使用方便，电子电路中经常采用。当三端稳压集成电路LM7815输入电压大于15 V时，通过LM7815稳压模块可输出稳定的15 V电压。

3.2 市电供电模块仿真

由图8中可以看出，由于变压和稳压模块连接后，电气互相影响，测得输入到LM7815稳压模块的电压为28.4 V左右，输出15 V稳定电压通过过冲电路为蓄电池充电。

3.3 太阳能供电模块仿真

太阳能供电模块仿真见图9，利用25 V直流电压源和5 V，20 Hz的交流电源串联来模拟太阳能板输出电压，模拟信号在18～32 V之间变化，其波形如图9中示波器所示，经电路滤波稳压输出稳定的15 V直流电压。在日光下，用万用表测得实际中太阳能板发出电压幅度在17～25 V之间变化，结合太阳能板输出电压波形见图10。证实模拟电源很接近现实中太阳能板产生的电压信号。实物图见图11。

4 结 语

本文主要完成太阳能多功能移动电源箱内部电路设计，解决了市电和太阳能供电模块以及对蓄电池过充过放的保护电路模块。本设计主要考虑到地区拥有丰富的太阳能资源和藏族地区人们生活的需求，设计了此款电源箱。

参考文献

[1] 黄盼盼.便携式太阳能多功能电源设计及测试[J].电子测量技术，2012（6）：16?18.

[2] 邓木生.基于PWM技术蓄电池充放电与检测系统设计[J].现代电子技术，2011，34（14）：207?210.

[3] 公茂法.基于TL431的太阳能LED路灯控制器设计[J].电子技术应用，2011（6）：65?67.

[4] 鹿泽伦.中间继电器构成的断相保护电路[J].自动化技术与应用，2008（12）：110?111.

[5] 李云胜.电源的截止型过流保护电路设计[J].实验科学与技术，2010（1）：1?3.

直流稳压电源电路设计范文第4篇

关键词：电子束曝光机； 高压电源； 制版精度； 复合补偿

中图分类号：TN710-34； TM46 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0014-04

A Precision High-voltage Power Supply with Compound Regulation Mode

CHEN Zhen-sheng1, LIU Bo-qiang2, YIN Shu-xia1, QI Shuang1

(1. Shandong Kaiwen College of Science & Techlology, Jinan 250200, China;

2. Shangdong University, Jinan 250061, China)

Abstract： In order to ensure the high static accuracy and the high dynamic stability of high-voltage power supply used for elctron beam exposure apparatus, two schemes of compound regulation (in combination with direct regulation and indirect regulation) and compound compensation (in combination with centralized compensation and dispersed compensation) are adopted in the high-voltage powe supply. Some reasonable circuit design items and effective processing measures are used to guarantee the achievement of high stabiliy and the low ripple voltage. The testing of the performace indexes and the practical usage show that the power supply can satisfy the high precision requivements of the electron beam exposure apparatus. All of its performance indexes can reach or exceed the original design reqirements.

Keywords： elctron beam exposure apparatus; high-voltage power supply; plate making accuracy; compound compensation

由于电子束曝光机的高压电源波动对曝光机的束流大小、束斑直径及扫描尺寸都有直接影响，因而提高高压电源的稳定性和可靠性，降低高压电源的纹波，是保证电子束曝光图形高精度的必要措施［1］。为了满足新型电子束曝光机对高压电源高精度的要求，在电源系统的设计中，采用了直接调整和间接调整相结合的系统调整方案，还采用了集中补偿和分散补偿相结合的系统补偿方式，对关键技术采取了针对性的有效措施，研制出了输出电压高达30 kV的精密高压稳压电源。

1 主要设计特点

30 kV精密高压电源原理框图如1所示。主要设计特点体现在以下几个方面。

1.1 采用交流预稳与直流预稳

如图1所示，220 V工频电压经稳压变压器交流预稳压后再给高压电源系统各单元电路进行交流供电。稳压变压器的电压调整率小于等于1%，负载稳定度小于等于2%，它对甚低频、音频和高频干扰都有比较强的抑制作用。稳压变压器还有过载保护特性，当输出电流达到保护值时，输出电压急聚下降。稳压变压器的采用，对电源系统的稳定性、抗干扰性和可靠性起到重要的保证作用。

图1 30 kV精密高压电源原理框图本电源系统有5个前级稳压电源，分别为各相应单元电路提供直流电源。这些稳压电源必须有足够高的稳定性，才能保证高压输出高技术指标要求。其中，基准电压源和前置放大器K1的工作电源性能指标要求最高，电压调整率小于等于2×10-4,负载调整小于等于5×10-4,纹波电压有效值小于等于1 mV,温度系数小于等于5×10－5 ℃-1。

1.2 采用复合调整方案

复合调整方案指直接调整和间接调整相结合的电源系统调整方案。直接调整是在高压回路内进行的直接调整方式。它的调整闭合环路由图1中的取样分压器、比较放大器（K1，K2，K3）、补偿网络Ⅰ、倍压整流滤波器和调整管组成。直接调整具有调整速度快，动态稳定性好的优点，可在高环路增益和具有交流负反馈的情况下不自激，从而有利于实现高静态精度的要求［2］。间接调整是调整器件设置在低压侧的调整方式，调整闭合环路由取样分压器、比较放大器、补偿网络Ⅱ、跟随器、5 kHz振荡器和倍压整流滤波电路等组成。间接调整通过调整5 kHz正弦振荡器的输出幅度，进而使倍压整流滤波器的输出电压得到前级预稳，使直接调整环路中调整管有一个尽可能低的管压降设计值。这样既能改善系统性能，又能延长调整管的使用寿命。间接调整环路是一个大闭环系统，为防止自激，保证系统的稳定性，间接调整环路增益应适当低。

1.3 采用复合补偿电路方案

复合补偿是指集中补偿和分散补偿相结合的电路结构，其目的是为了解决因直接调整环路的高增益设计而带来的动态稳定问题。集中补偿是通过将放大器K2设计为PID放大器而实现的，电路见图2所示。为了减小各参数之间的影响，使C2C1,R1R2,PID放大器的传输函数为［3］：G1(s)≈(T1s+1)(T2s+1)T0s

(1)式中:T1，T2为微分时间常数， T1＝C1R1 ，T2＝C2R2；T0为积分时间常数，T0＝C1R0。

图2 PID放大器原理图分散补偿是指在比较放大器的输出端（K2的输出端）分别对两调整环路设置两个电路结构相同，但参数不同的补偿网络，其电路如图3所示。网络的传输函数为:G2 (s)≈T1′s + 1T2′s + 1

(2)式中:T1′为微分时间常数，T1′＝R2C ；T2′为积分时间常数，T2′＝（R1+R2）C。

1.4 逆变器选用5 kHz正弦振荡器

通常，高压电源均采用高效率的饱和式逆变器，但它不适合高精度高压稳压电源，原因是输出波形中有大的尖峰脉冲，会使高压输出呈现出很大的纹波电压［4］ 。为此，采用5 kHz正弦振荡器，将700 V直流电压变换为振幅高达320 V的5 kHz正弦电压。正弦电压再经升压变压器升压、倍压整流滤波器后，可获得33 kV的高电压。由于正弦振荡器输出不存在尖峰脉冲，这就有效地降低了高压输出中的纹波电压。

图3 分散补偿网络结构1.5 采用交流平衡器

为了抑制高压电源输出工频纹波，采用了交流平衡器，它可输出幅度和相位均可调的工频电压。该电压经比较放大器放大后，传递到电源输出端，可有效地抑制抵消输出端的工频纹流电压。

1.6 采用双通道放大器作为比较放大器

直流通道由K1，K2构成，交流通道由K3，K2构成。采用双通道放大器可兼顾直流增益和交流增益的不同要求，使电源系统既有高的静态精度和好的动态稳定性，又能有效地降低输出纹波电压。

2 提高稳定度的措施

稳压电源的精密度和稳定性主要取决于基准电压的精度、比较放大器的增益高低及其稳定性、取样分压比的稳定性［5］。为此，采取了以下针对性措施。

2.1 比较放大器的增益核定

由于电源系统采取前级交流预稳和直流预稳，并且比较放大器前置级和基准电压源都置于电磁屏蔽恒温槽内，再加上采样电阻采用绝缘油冷脚，因此输出电压受输入工频电压和温度的影响可以忽略。这样放大器的增益仅由电源的负载效应核算即可。根据直接调整环路Ⅰ，可得图4所示的信号流图。

图4 调整环路Ⅰ信号流图图中：Rd为调整管内阻；Ri为整流滤波器内阻；ΔUo为输出电压变化量；μ为调整管放大系数；n为取样分压比；K为比较放大器增益绝对值；P为补偿网络的衰减系数；ΔUg为调整管栅阴电压变化量；ΔIh为负载电流变化量；ΔId为整流电路输出电流变化量；图4中，μKnPμ1，RiRd。由图4可推出：K≈Ri|ΔIh|μnPUo|ΔUo|/Uo

(3) 设计要求在|ΔIh|=100 μA时， |ΔUoUo|≤2×10－5,K应满足下式：K≥Ri|ΔIh|2×10－5μnP|Uo|

(4) 由式（4）计算出输出电压为20 kV的K值应满足K≥3×105。为留有余量，K的设计值为6×105。

2.2 比较放大器前置级设计

对多级直流放大器来说，零点漂移、噪声系数、增益稳定性等重要技术指标主要由前置级决定，并且前置级增益越高，其决定作用就越强［6-7］。因此前置级放大器的精密度对比较放大器的精度起决定作用。前置放大器电路如图5所示。电路中运算放大器选用目前精密极高的斩波稳零集成运放ICL7650［8］,其失调电压温漂小于等于0.01 μV/℃,输入失调电流大于等于0.5 pA，开环增益大于等于5×106,共模抑制比小于等于1×106。电路所用电阻均用精度为0.01%的Rx700.5 W型高精密电阻。前置级增益设定值应尽可能高，设定值为2×104。把前置级电路置于电磁屏蔽恒温槽内，以减小增益温漂和电磁干扰。

2.3 采用精密电压基准源

采用REF102型高精度电压基准源，其输出电压10 V，温漂小于等于2.5 PPM/℃,长时间稳定为10 PPM/100 h，在0.1～10 kHz频段内，噪声电压小于等于6 μV［9］。对REF102的电路进行严格的低温漂、低噪声设计，并将整个电压基准电路设置在电磁屏蔽恒温槽内，进一步减小基准电压的温漂和电磁干扰［10］。

2.4 保证取样分压比的稳定性

取样分压器的高压臂电阻全部选用4 MΩ，2 W的Rx70型精密电阻，并将其全部镶入密封的有机玻璃圆筒内，再把圆筒放入绝缘油箱内。低压臂电阻选用0.5 W的Rx70型精密电阻。低压臂电阻全部放入电磁屏蔽恒温槽内。分压器高压端电阻的电晕放电将严重影响分压比的稳定性和可靠性。为防止分压器电晕放电发生，在分压器的高压端装有直径为400 mm,表面光洁度在7以上的椭圆球，使高压端的最大场强小于2.6 kV/cm。这一措施，切实有效地消除了电晕放电发生，保证了分压比的稳定性。

3 技术指标测试与测试结果

测试电路如图6所示。图中负载电阻RL的电流用来模拟电子束曝光机电子枪的束流。调整RL可调节高压电源负载电流。μA表用来检测电源负载电流；自耦变压器用来调整设定高压电源工频输入电压。

图6 性能指标测试电路3.1 技术指标测试

（1） 纹波电压测试

电源输入电压Ei维持220 V不变,在额定负载电流100 μA情况下，高压输出经过0.035 μF，35 kV的高压电容隔直后，其交流分量耦合到10 MΩ电阻上，用LM400型示波器测量其上的纹波电压。

纹波的主要成份为5 kHz分量，其次是50 Hz分量。考虑高压电容的容抗以及示波器的输入阻抗，根据上述情况可由测得的4 MΩ上的纹波电压换算出输出纹波系数。

（2） 电压调整率的测量

维持额定负载电流100 μA不变，输入工频电压Ei改变±10%。输出高压经分压器分压得一低值电压。用7位半数字电压表HD3455A测量这一低值电压。由此可换算出电压调整率。

（3） 负载调整率的测量

维持输入的工频电源电压Ei为220 V不变，改变负载电流100 μA,用数字电压表测量分压器的输出电压，由此换算出负载调整率。

（4） 长期稳定度的测量

维持工频输入电压不变和额定负载电流不变。用数字电压表HD3455A连续测量9 h，由此测算出长时间稳定度。

3.2 测得技术指标

输出电压：20 kV,25 kV,30 kV。

输出电流：额定值100 μA,最大值300 μA。

电压调整率(～220 V＋10%)：

20 kV :≤3.5×106；

25 kV :≤2×106；

30 kV :≤3×106。

负载调整率（负载电流变化100 μA）:

20 kV :≤2×106；

25 kV :≤4×106；

30 kV :≤3×106。

纹波系数（负载电流为100 μA）:

P-P/Uo≤5×10－6

长期稳定度（负载电流为100 μA）:

≤2.5×105／h；

≤4×105／4h。

3.3 高压电源的实际应用

高压电源给电子束曝光机电子枪提供加速电压。高压输出的正级与电子枪阳极相接、负极与电子枪阴极相接。投入实际应用1年多以来，性能稳定，效果良好，提高了电子束曝光机的制版精度。对于4 mm×4 mm的扫描场，因高压电源波动引起的扫描场波动仅有0.01 μm，精度可达0.3×105。由于加速电压的长期稳定性好，大大提高了电子束曝光机长时间工作时的制版合格率。

4 结 语

本文提出了既采用直接调整与间接调整相结合，又采用集中补偿与分散补偿相结合，使实现高压稳压电源系统既有高静态精度，又有高动态稳定性的切实有效的设计方案。对前置级放大器、基准电压源和取样分压器的高精度设计是提高高压电源精密度的关键措施。采用交流平衡器、交流负反馈和交直流前级预稳，是实现低纹波输出的强有力措施。

参 考 文 献

［1］ 顾文琪.电子束曝光微纳加工技术［M］.北京：北京工业大学出版社，2004.

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［4］ 丛艳娟，李敏远.基于模糊自整定控制的400 Hz逆变电源系统［J］.电力电子技术，2011，45（5）：95-97.

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［10］ 管佳伟，吴虹，孙伟峰.无电阻低压温漂的CMOS基准电压源［J］.电子设计工程，2010,18(3):84-86.

作者简介: 陈振生 男，1946年出生，山东东平人，教授。从事电子技术应用及精密高压电源的研究工作。

刘伯强 男，1956年出生，山东枣庄人，博士研究生，教授。从事电工电子技术及计算机控制技术的研究工作。

直流稳压电源电路设计范文第5篇

关键词： 电子负载； 负载调整率； 自动测试； 小功率直流稳压电源

中图分类号： TN710?34； TP274 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）10?0159?03

0 引 言

电子负载具有体积小，调节方便，工作方式灵活，性能稳定，精度高等优点，被广泛应用于电源类产品和各类电子元器件的实验、测试、检定和老化环节[1]。该方案基于51单片机，设计了一种智能电子负载，与其他同类设计[1?7]相比，具有直流稳压电源负载调整率自动测试功能。

1 系统原理

整个智能电子负载系统由单片机、恒流控制电路、功率负载器件、电压电流检测电路、过压保护、供电电源等构成，系统原理框图如图1所示。

2 硬件电路设计

2.1 恒流及电压电流检测电路

2.2 模/数、数/模转换电路

为了使系统达到一定的精度，且节省单片机I/O口资源，分别选用12位串行模/数、数/模转换器，分辨率达[212=4 096]。[U1]，[U3]分别为模/数、数/模转换器提供稳定的参考电压。模/数转换器选用TCL2543[8?9]，数/模转换器选用TCL5618[10?11]。

2.3 过压保护电路

3 系统程序设计

系统程序采用模块编程、主程序调用各模块的方式实现。主要由定电流、被测电源输出电压检测、被测电源输出电流检测、负载调整率自动测试、按键检测、显示驱动等模块组成。

4 结 语

以51单片机为主控芯片设计了一种新型智能电子负载，使运算放大器工作在深度负反馈条件下实现功率负载恒流，选用12位串行的模/数和数/模转换器，设计过压过流保护电路，通过软件编程实现直流稳压电源负载调整率自动测试功能。实际设计与制作表明，该方案满足设计要求。

参考文献

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