双路输出直流稳压电源

摘要 (2)

一、电源概述 (2)

1.1电源简介 (2)

1.3本电源选择 (3)

二. 电路原理及图像 (3)

A.电源变压器 (4)

B.整流电路 (4)

C．实验电路 (6)

三、课程设计总结 (6)

参考文献 (6)

附录 (7)

摘要

本直流电源由四个基本模块组成：电源部分，控制部分，功率放大部分，数字显示输出电流电压电路。采用硬件电路和单片机的编程控制，实现了在传设计一个电压在-18-+18V，电流0-2 A可调的双路直流稳压电源。实现传统基本直流稳压电源的突破和创新-电压电流的连续可调的和过压过流流保护。电源变压器：采用降压变压器将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电源。此交流电压经过整流后可获得电子设备所需要的直流电压。整流电路：利用单相桥式整流电路把方向和大小都大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高，纹波电压较小，整流二极管所承受的最大反向交流电流流过，变压器的利用率高。滤波电路：利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质，采用RC滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除，得到比较平滑的直流电。稳压电路：使整流滤波后的直流电压不随交流电网和负载的变化扰动而变化控制电路：为适应不同场合的需要而将电压电流置为可调。保护电路：当电压电流过大超过量程利用单片机控制清零来实现电路保护。数字显示部分：采用三位半的LED数字显示，挺高了精度和准确性，从而克服了模拟表头的造成的读数误差。利用8032单片机控制，可以实现精度。由于采用大量高性能的集成模块，从而简化了电路的结构，突出了电源变换问题中的关键部分。通过努力的调试与检测，电路整体性能良好，可以较好的实现设计目的。本电源不仅可以单独使用，还可以置于其它电子设备中作为变压稳压或稳流源使用。

一、电源概述

1.1电源简介

电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类。所谓线性稳压电源，是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。将220V、50Hz的工频电压经过线性变压器降压以后，经过整流、滤波和稳压，输出一个直流电压。 2.2两类电源比较

线性稳压源的优点是：电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快；线路结构简单，便于维修；没有开关干扰。缺点是：功耗大、效率低，其效率一般只有35~60%；体积大、质量重、不能微小型化；必须有较大容量的滤波电容。其中，交换效率低下是线性稳压电源的重要缺点，造成了资源的严重浪费。在这种背景下，开关稳压电源应运而生。

任何电子设备均需直流电源来供给电路工作。特别是采用电网供电的电子产品。为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化，更需要具备适应这种变化的直流稳压电源。随着电子技术的发展，人们对如何提高电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积，减轻重量进入了深入的研究。开关电源应运而生。七十年代，便应用于电视机的接收，现在已经广泛用于彩电，录像机，计算机，通讯设备，医疗器械，气象等行业。开关稳压电源的调整管工作在开关状态，主要优越性是交换效率可高达70~95%。开关稳压电源的优越性还体现在：功耗小、效率高。晶体管在激励信号的激励下，交替的工作在导通-截止的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右。开关晶体管的功耗很小，电源的效率可以大幅度的提高，达到80%以上。体积小、重量轻。开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。调整管上的

耗散功率大幅度降低以后，省去了较大的散热片。稳压范围宽。开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制，在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有效的稳定输出电压。开关稳压电源实现稳压的方法也较多，可以根据实际应用的要求，灵活的选用各种类型的开关稳压电源。电路形式灵活多样。开关稳压电源的主要问题是电路比较复杂。输出纹波电压较高，瞬态响应差，并且存在较为严重的开关干扰。当今，开关稳压电源的进一步推广应用的困难是它的制作技术难度大，维修麻烦和成本较高。开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的。开关稳压电源中采用了开关变压器，使之由一组输入，得到极性，大小各不相同的多组输出。要进一步提高效率，必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路元器件的要求，有了进一步的提高。这是需要解决的第二个问题。工作在线性状态的稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因而串联线性稳压电源不产生开关干扰，且纹波电压输出较小。但是，在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和输出电流会通过电路中的元器件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰会进入市电电网，影响邻近的电子设备的正常工作。克服这一缺点，进一步提高它的使用范围，

是要解决的第三个问题。

1.3本电源选择

根据比较，我们选择线性电源。绝大多数电子电路工作时都需要直流电源，直流电源是电子电路工作状态的保证和能源的提供者。但大多数固定电源允许输出电压±10％的范围内变化，这还不能满足有些电路要求，于是我们设计了输出可调的或允许更大变化范围的电源。本电源的性能：采用全集成电路设计制成，具有短路过载自动保护功能， V18~0、VV0~18两路，由四个LED分别显示两路输出。精度高，电流性能稳定，连续可调。可用于多路实验用电。 2.4其性能指标： 1．工作模式几乎所有的直流电源都工作在恒压源模式，也就是说在整个电流变化范围内输出电压可保持不变。本电源还可以在一定范围内工作在直流源模式。 2．分辨率技术参数限定的输出电压或电流的最小可调增量=1/256 3．可程控性通过改变直流电压或电阻值使电源输出具有可程控性。 4．过载保护因为一个电源要供给不同的电路使用，这些电路的电流的流量可能是未知的，为了避免对电源的损坏，需设置保护电路的范围。电源还具有以下特点：本程控电源可用程序设定输出范围外，在超出输出范围时，就自行清零保护。也就是说，当外电路需要的电压或电流超过设置极限时，数码管可自动地显示零输出。散热片可用于防止由于电源持续工作在过载状态或冷却无效而烧坏电源。

二. 电路原理及图像

A.电源变压器

电源变压器提供最初的电源，需要进过整流、滤波、稳压才能满足要求，一般为工频电流或家用电流。

B.整流电路

整流电路的作用是将经过变压器压降以后的交流电压变成直流电压。变压器的选择，除了应满足要求外，它的次级输出电压V2应略高于要求稳压电路输出的直流电压值。对于高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路。整流电路常见的有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，和单相全波整流电路。

1.工作原理

单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图a所示。在分析整流电路工作原理时，整流电路的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图1（a）可知：当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。在负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一方向的单相脉冲电压。

2.参数计算

根据图1（b）可知，输出电压是单向脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为

流过负载的平均电流为

流过二极管的平均电流为

二极管所承受的最大反向电压为

流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此时谐波分量中的二

次谐波幅度最大。脉动系数S定义为二次谐波的幅值平均值得比值。

C．实验电路

电源电压220v，C1、C3、C5为1000微法，C2、C4为0.1微法，C6为100纳法；R1为50欧，R2为307欧，R3为230欧。

三、课程设计总结

所学模拟电子技术和数字电子技术和单片机等基础课程的知识，我们成功的在电子制作中得到了验证。深刻的体会到理论联系实践，指导实践和服务于实践的内涵。只有灵活的掌握知识，才能真正的应用于实践。同时理论知识与实践还是有差距，理论设计能实现的电路原理，实际调试运行时不一定行得通——需要考虑各种扰动噪声等无法达到的工艺水平限制精度的提高的因素。动手能力得到了锻炼和提高。每一个出现的问题都需要认真分析找出原因。这次电子制作，各位同学充分发挥各自的优势和特长，协力合作终于得到比较理想的结果。我们进一步体会到团队精神的重要。这次电子制作中，我们查阅了大量的资料，了解到当前最新的电源技术和发展方向，激发我们进一步深入学习和研究。

参考文献

[1]康华光，陈大钦，张林.电子技术基础．北京：高等教育出版社，2006，1：381-403.

[2]杨帮文. 新型实用功率放大电路集锦.北京：人民邮电出版社，2003，3：129-131.

附录

各元器件：

元器件数值数量

R1 50 1

R2 307 1

R3 230 1

R4 80 1

R5 5 1

C1、C3、C5 1000u 3

C2、C4 0.1u 2

C6 100n 1

MC7805CT 1

LM317H 1

1B4B42 1

D1、D2、D3、

D4