1、概述
1.1简易可编程稳压电源目的及意义
在当代科技与经济高速发展的过程中，电源起到关键性的作用。电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一[3]。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，因此电源的数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,人们对它的要求也越来越高,要想为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展。
本题采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个简易可编程可调稳压电源。能够设定输出电压值、电压值输出显示、存储等功能。通过此系统的设计，让开发者更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步提高C语言的硬件编程能力。
1.2本人在设计中任务
在本次设计中积极配合每个组员工作，对整个设计也做了详细的了解。我在设计中主要做了用Proteus软件画电路图并仿真验证本方案设计的正确性，并和组员一起完成实物连接和调试。
1.3 系统的主要功能
（1）、利用DA转换芯片输出可控的3—12V电压信号。
（2）、可设定输出电压信号值并用数码管显示出来。
（3）、输出电压调节，可实现步进0.1V。
2、硬件电路的设计及描述
2.1方案的选择及设计思想
（1）方案选择。
方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。
缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。
方案二：数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源，再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压[4]。系统框图如图2.1
图2.1方案二框图
优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。
缺点：输出纹波电压较大，对硬件的要求很高。
经比较方案一和方案二，方案一满足本次课程设计要求，并且实现相对方案二简单和更容易实现，软件要求也相对低一些，所以选用方案一。
（2）设计思想
以AT89C51为核心的单片机控制，通过编程，并通过按键来进行数据的改变，并通过P2口将数据传给DA0832芯片输出电流信号，再通过LM324芯片将电流转换称电压并放大再经过滤波作为LM317的基准电压实现可调的稳压直流电源复杂，同时单片机P0口输出相应代码使数码显示相应的电流值。设计的关
键调好DA0832的基准电压，作品的精度就能过实现。
2.2 简易可编程稳压电源原理框图及各单元逻辑关系
（1）简易可编程稳压电源原理框图
（2）简易可编程稳压电源原理框图逻辑关系
AT89C51单片机和按键电路是控制部分，通过按键可调节和设定输出给DAC0832转换的数字量，达到控制输出基准电压的目的，以实现控制LM317三端可控稳压电路的输出电压，同时控制数码管显示LM317三端可控稳压电路输出电压的对应电压值。
2.3 简易可编程稳压电源工作原理
在本设计用按键控制设定输出电压值和步进调节值，用编程定义电压控制字为步进0.1，并且设计18到108之间的控制字对应3到12V。由于LM317设计LM317电路设计时R2=0，所以由公式Vo＝1.25（1＋R2/R1）得有基准电压等于0时Vo=1.25V。AT89C51控制对DAC8032转换的数据输出达到控制基准电压的目的。样采用8字长的D/A转换器具有256种状态，DAC0832基准电压为5V，则一个电压控制字为5 /256约等于0.02，给DAC0832为0FFFH时第一路运放LM324输出的电压应为-5V，再经过LM324电路，放大5倍得到25V，当单片机给DAC0832为0000H时第一路OP07输出的电压应为0V，因此每一个电压控制字所代表的电压约为25/250=0.1，这样每个电压控制字就能实现步进0.1
和3—12V的基准电压控制，通过基准电压控制LM317三端可控稳压电路就可以达到控制LM317输出端的稳压值。
2.4 电路原理图及各模块说明
简易可编程稳压直流电源总图
（1）数码转换芯片DAC0832与单片机AT89S51接口电路。
此设计中利用模数转换芯片DAC0832将键盘输入数字量转换成模拟量（电流），以实现数控功能。DAC0832是一种电流型芯片，数字式可调稳压电源的设计中，采用了该芯片的直通工作方式（ILE、VREF接＋5V电源），它的数据输入口D0－D7分别与单片机的P2.0-P2.7相连，从IOUT1引脚输出模拟量（电流）接比例放大电路。如下：
（2）按键接口电路。
在本设计课题中利用5个按键来实现电压输入值的设定、步进、确定等功能以实现数控，按键分别与单片机P1.0—P1.4相连。其硬件连接图如图：
按键对应的功能： P1.0 调整键 P1.1 增加键 P1.2 确定键
P1.3 步进加 P1.3 步进减
（3）数码管显示部分电路。
本设计中显示部分采用八段共阳数码管，74LS08作驱动，I 、II、III选通位，1K电阻为上拉电阻，将选通位电平拉高。
因根据设计要求，需要三位数码管即可实现在输出电压值范围内的显示单片机引脚与八段共阳数码管脚的对应关系如表3.2。
表3.2 AT89C51引脚与八段数码管脚对应表
稳压输出电路、AT89C51单片机复位电路及外部晶振电路。
稳压输出电路如图，它利用LM317为可控三端稳压元件，通过控制基准信号达到控制
输出电压的大小，输出接R9是为了使LM317能过稳定工作，D1和D2在IN15V 突然断开时保护LM317，C9滤除干扰和高频波，C1使输出直流电流更稳定和带负载能力。
AT89C51单片机复位电路及外部晶振电路。复位电路如下图，晶振工作时，RST 脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位当键盘按下时通过电阻R13将电平拉高，同时R13,C7还起到滤波作用，去键盘抖动。
晶振电路如下图，X1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。X2:振荡器反相放大器的输出端。
2.5 元件清单列表
3、软件设计流程及描述
本系统软件设计要实现的功能是：按键对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，处理后的数据送3位8段共阳数码管，同时送到8位数模转换芯片（DAC0832）,以实现数字量对电压的控制。系统中的主程序主要完成按键扫描、判断、处理和数码显示。
3.1系统软件流程图
图为主程序流程图， 程序一开始对硬件进行初始化，例如系统对AT89C51单片机端口进行定义；对定时器0，定时器1置初值及开中断等。然后进入按键判断处理程序，首先通过按键扫描判断是否有键盘按下：按下，进入按键服务程序，否则继续读按键状态。
根据按键功能表，软件设计部分中键盘实现的功能如下：
按“调整”键开始设定电压，超过3～12V 视为无效操作，十位、个位、十分位循环输入，设定对应位时LED 数码开始闪动，按“确认”键确认，不在闪动。 按过调整”键后，按“增加”键，数值范围0~9，调到需要值后值按确定键。 按“确定”键，当设定电压值低于3V ，按确定键后输出值为3V ，当设定电压值高于12V ，按确定键后输出值为12V 。按“－”键进行减0.1V 微调，按“＋”键进行加0.1V 微调。
因此，按键服务程序根据按键的不同输入，通过键值散转方式转入相应的处理程序，执行。例如：若用户按下S4（复位键），键盘服务程序通过键值散转方式进入复位程序，输出为“0”,返回初始状态，等待下一次按键，如图键盘服
键盘服务程序：
注：所有未加标注的判断框均是下行为“否”，侧向为“是”
务程序流程图：
3.2源程序代码及描述
C语言在单片机的应用中，由于其逻辑性强，可读性好，比汇编语言灵活，简练，，市场上几种常见的单片机均有其C 语言开发环境。因此，在本系统中，
采用了C语言作为软件设计语言。
程序代码
#include
sbit TZ=P1^0;
sbit UP=P1^1;
sbit OK=P1^2;
sbit BUJINADD=P1^3;
sbit BUJINMIN=P1^4;
sbit CS=P1^6;
sbit OUTWRITE=P1^7;
unsignedchar
LEDTAB[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}; unsigned char LEDSELECT[]={0xfe,0xfd,0xfb};
unsigned char SSflag[]={0,0,0};
unsigned char LEDNUM[3];
unsigned char select;
unsigned char SS;
bit SSfh;
unsigned char jishu,tiaoflag;
int VSET;
void delay(int x)
{
int i;
for(i=0;i } void vsetzh() { LEDNUM[0]=(unsigned char)(VSET/100); LEDNUM[1]=VSET/10%10; LEDNUM[2]=VSET%10; } void outda() { P2=VSET-12; OUTWRITE=0; delay(5); OUTWRITE=1; } void upkeycl() //向上键 { if(tiaoflag==1) { LEDNUM[SS-1]++; if(LEDNUM[SS-1]>9) {LEDNUM[SS-1]=0;} } } void okkeycl() //确定键 { VSET=LEDNUM[0]*100+LEDNUM[1]*10+LEDNUM[2]; SSflag[2]=0;SSflag[0]=0;SSflag[1]=0; if(VSET>120) {VSET=120;vsetzh();} if(VSET<30) {VSET=30;vsetzh();} SS=0; tiaoflag=0; TR1=0; outda(); } void tzkeycl() { tiaoflag=1; SS++; switch(SS) { case 1: SSflag[0]=1;SSflag[1]=0;SSflag[2]=0;break; case 2: SSflag[1]=1;SSflag[0]=0;SSflag[2]=0;break; case 3: SSflag[2]=1;SSflag[0]=0;SSflag[1]=0;break; case 4: SSflag[0]=1;SSflag[1]=0;SSflag[2]=0;SS=1;break; default: SSflag[2]=0;SSflag[0]=0;SSflag[1]=0;break; } TR1=1; SSfh=0; } void bujinaddkeycl() //步进加 { VSET=VSET+1; if(VSET>120) {VSET=120;} vsetzh(); outda(); } void bujinminkeycl() //步进减 { VSET=VSET-1; if(VSET<30) {VSET=30;} vsetzh(); outda(); } void readkey() //读键程序 { if(UP==0) {delay(5000);if(UP==0){while(UP==0);upkeycl();}} if(OK==0) {delay(5000); if(OK==0){while(OK==0);okkeycl();}} if(BUJINADD==0) {delay(5000); if(BUJINADD==0){while(BUJINADD==0);bujinaddkeycl();}} if(BUJINMIN==0) {delay(5000); if(BUJINMIN==0){while(BUJINMIN==0);bujinminkeycl();}} if(TZ==0) {delay(5000); if(TZ==0){while(TZ==0);tzkeycl();}} } void disp() { if((SSflag[select]==1&SSfh==0)|(select==0&LEDNUM[0]==0&tiaoflag ==0)) { P3=~0xff;} else{P3=~LEDSELECT[select];} if(select==1) { P0=~(LEDTAB[LEDNUM[select]]|0x80);} else { P0=~LEDTAB[LEDNUM[select]];} select++; if(select>2) {select=0;} } void main() { VSET=30; vsetzh(); select=0; P2=0; TH0=(65536-2000)/256; TL0=(65536-2000)%256; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; TMOD=0x01; TR0=1; ET1=1; ET0=1; EA=1; CS=0; tiaoflag=0; jishu=0; SSfh=0; while(1) { readkey(); } } void timer0() interrupt 1 //定时中断0 动态显示 2ms一次 { TH0=(65536-2000)/256; TL0=(65536-2000)%256; disp(); } void timer1() interrupt 3 //定时中断1 { TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; jishu++; if(jishu>=50) {SSfh=~SSfh;jishu=0;} 4、测试 实物测试上电之前，首先根据电路图检查每一个电路块连线是否有遗漏和接法是否正确，然后了实物连线检查看是否接好可靠，最后上电检查各模块功能是否和设计值符合。 4、2测试分析 首先参考电压设定5V，分成256份每份约为0.02V，经过放大5倍实现步进0.1V，LM317电路设计中当控制电压为0输出为1.25V但仿真为1.26V，当控制信号数值为18时输出为3.06V，但在7.5V左右电压和仿真和显示相符合。我认为是LM324在对不同信号放大时工作成在微小的线性变化。 5、总结 此次课程设计，从一开始接到任务书到最后完成整个系统的设计，总体上按要求完成了课程设计的工作。尽管设计的过程是十分繁琐、枯燥的，但当领悟到一个个知识点，将问题一一解决时，有无比的成就感，让自己更加有信心坚持下去。在这方面，我认识到要想做成一件事，首先要弄懂弄清楚这件事，完成这件事需要什么条件、工具，找出问题的所在，再一点一点去解决它，这样，到达成功的彼岸也就仅仅是时间的问题了。 这次设计的题目是简易可编程稳压电源，在参考了很多书籍的情况下，尽管没有达到所期望的最完善的目的，但也有了很多收获。数字式可调稳压电源所牵涉的范围可以是很大的，它不仅仅具备准确的电压输出、显示功能，我们还可以尝试更多的扩展。例如：实现掉电永久保存功能及输出音响提示功能，只要我们勤于思考，刻苦钻研，就会得到更多的收获与创新。 附录 参考文献 【1】胡桂阳.用单片机制作直流稳压可调电源[J].电子世界,2005 【2】康华光、陈大钦.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社【3】康华光、陈大钦.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版社【4】梁建光，基于AT89C51单片机的数控开关稳压电源[J].电工技术 【5】赵永君、自动化技术综合应用天津：天津大学出版设 直流稳压电源电路的设计实验报告 一、实验目的 1、了解直流稳压电源的工作原理。 2、设计直流稳压电路，要求输入电压：220V市电，50Hz，用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路，两组输出电流分别I O≥500mA。 3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。 二、实验线路及原理 1、实验原理 （1）直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下： 图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换 其中： 1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。 2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。 4）稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 （2）整流电路 常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2-2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图2-3所示。 t 开关稳压电源设计说明书 学生姓名： 学号： 专业班级：物电学院电子2班报告提交日期： 2014年5月20日 湖南理工学院物电学院 目录 一、设计任务及要求 (2) 1、设计任务 (2) 2、设计要求 (2) 二、基本原理与分析 (2) 三、方案设计 (5) 1、开关器件的选择 (5) 2、参数的设定 (5) 四、电路设计 (5) 1、电路整体设计 (5) 2、电路工作原理 (5) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7) 一、设计任务及要求 1、设计任务 设计一手机开关型电池充电器，满足： （1）开关电源型充电； （2）输入电压220V，输出直流电压自定； （3）恒流恒压； （4）最大输出电流为:I max＝1.0 A; 2、设计要求 （1）合理选择开关器件； （2）完成全电路理论设计、绘制电路图； （3）撰写设计报告。 二、基本原理与分析 随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。 （1）串联型。 图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R L串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。 根据稳压条件可得：（U i-U0）T1/L=U0T2/L 即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）U i，σ=T1/T 由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。 模拟电子技术课程设计报告设计题目：直流稳压电源设计 专业电子信息科学与技术 班级电信092 学号 200916022230 学生姓名夏惜 指导教师王瑞 设计时间2010-2011学年上学期 教师评分 2010年月日 昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 目录 1.概述 (2) 1.1直流稳压电源设计目的 (2) 1.2课程设计的组成部分 (2) 2.直流稳压电源设计的内容 (4) 2.1变压电路设计 (4) 2.2整流电路设计 (4) 2.3滤波电路设计 (8) 2.4稳压电路设计 (9) 2.5总电路设计 (10) 3.总结 (12) 3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的12 3.3体会收获及建议 (12) 3.4参考资料（书、论文、网络资料） (13) 4.教师评语 (13) 5.成绩 (13) 昆明理工大学津桥学院模拟电子技术课程设计 1.概述 电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。 直流稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路、稳压控制电路所组成，具有体积小，重量轻，性能稳定可等优点，电压从零起连续可调，可串联或关联使用，直流输出纹波小，稳定度高，稳压稳流自动转换、限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校、工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源。适用于电子仪器设备、电器维修、实验室、电解电镀、测试、测量设备、工厂电器设备配套使用。几乎所有的电子设备都需要有稳压的电压供给，才能使其处于良好的工作状态。家用电器中的电视机、音响、电脑尤其是这样。电网电压时高时低，电子设备本身耗供电造成不稳定因家。解决这个不稳定因素的办法是在电子设备的前端进行稳压。 直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等的直流供电。 1.1直流稳压电源设计目的 （1）、学习直流稳压电源的设计方法； （2）、研究直流稳压电源的设计方案； （3）、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。 1.2课程设计的组成部分 1.2.1 设计原理 模拟电路课程设计报告设计课题：直流稳压电源的设计班级：电子1101 学号： 姓名：刘广强 指导老师：董姣姣 完成日期：2012年6月19 目录 一、设计任务及要求 (3) 二、总体设计思路 (3) 1．直流稳压电源设计思路 (3) 2．直流稳压电源原理 (3) 3、滤波电路——电容滤波电路 (5) 4、稳压电路 (7) 5、设计的电路原理图 (8) 三、．设计方法简介 (8) 四、软件仿真结果及分析 (10) 五、课程设计报告总结 (12) 六、参考文献 (13) 一、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出直流电压：U0=9→12v； ②纹波电压：Up-p<5mV； ③稳压系数：S V≤5% （最大的波动不能超过5%） 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 二、总体设计思路 1．直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。 2．直流稳压电源原理 1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图 串联型直流稳压电源设计报告 (2009-06-18 14:59:21) 标签： 杂谈 串联型直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、计任务和要求 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA； 3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大（减小）时，晶 体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。 开关稳压电源设计报告 成员名字：方愿岭段洁斐梅二召 摘要：为提高电源的利用效率和缩小设计电源的尺寸，本文介绍一种含有MC3406集成芯片的开关稳压电源，并对成芯片内部结构和外部电路作简要介绍，最终给出一个完整的开关稳压电路设计电路并对电路作具体论证最终完成开关稳压电源的实物制作。 A switching power supply design report Abstract:In order to improve the efficiency in the use of the power supply and reduce the size of the power source design, this paper introduces a kind of contains MC34063 integrated chips of a switching power supply, and the integrated chip internal structure and external circuit is briefly introduced, finally give a complete a switching circuit design circuit to make concrete demonstration and circuit switching power supply finally complete the making of objects. 关键词：开关稳压电源；整流滤波电路；PWM控制电路；MC34063 引言 电源是各种电子设备的核心，因此电源的优劣直接关系到电子设计的好坏。另外电子设计者不得不考虑的一个问题就是效率问题，所 新疆大学 课程设计报告 所属院系：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电子技术基础A 设计题目：直流稳压电源的设计 班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师: 常翠宁努尔.买买提 完成日期：2017. 7. 01 课程设计题目：直流稳压电源的设计 要求完成的内容： 1.输出直流电压1.5~10V可调； 2.输出电流I m=300mA； O 3.稳压系数Sr≤0.05； 4.具有过流保护功能。 指导教师评语： 该生通过查阅文献和资料和手册，能够综合运用电子技术课程中所学到的理知识，并能消 化和理解，把理论与实践进行结合起来。具有分析问题和解决问题的能力，较好地完成了设计任务。 评定成绩为： 指导教师签名：2017年 7 月01 日 直流稳压电源的设计 直流稳压电源的设计要求是设计中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。通过四部分的组合将 220V 交流电压转变为设计要求直流电压。并且用仿真软件进行仿真分析。 一、方案设计 1.总体设计框架图 方案的总体思路如下：直流稳压电源一般由直流电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，其基本框图如下： 1.1电源变压器 是降压变压器，它将220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 1.2整流电路 此设计的整流部分主要采用桥式电路，即由四个二极管交叉而成。但使用二极管时应注意以下问题： (1) 最大整流电路流f I 指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。若使用时超过此值，有可能烧坏二极管。 U (2) 最高反向工作电压rm 指允许施加在二级管两端的最大方向电压，通常为击穿电压的一半。 (3) 反向电流r I 指二极未击穿时的反向电流值。其值会随温度的升高而急剧增加，其值越小，二极管的单向导电性越好。但是反向电流值会随温度的上升而显著增加。 (4) 最高工作频率f 设计课题:可调集成直流稳压电源专业班级: 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间: 一、设计任务与要求 1.设计一集成稳压电路要求: (1）输出电压可调:V + 3+ = V Uo9 ~ (２)最大输出电流：mA max= Io800 (３)输出电压变化量：mV ? ≤ Uo15 (4)稳压系数:003 Sv .0 ≤ 2.通过设计集成直流稳压电源，要求掌握： （1）选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 (2)掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 二、方案设计与论证 1.直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下： 其中， (１）电源变压器:是降压变压器,它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ｕi。变压器的变比由变压器的副边按确定,变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,式中n是变压器的效率。 (２)整流电路:利用单向导电元件,将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。 (3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。滤波电路滤除较大的波纹成分,输出波纹较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 (4)稳压电路:稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。 2.设计方案: 方案一: 采用78０5三端稳压器电源: 固定式三端稳压电源（78０5)是由输出脚Vo,输入脚Vi和接地脚GNＤ组成,它的稳压值为＋5V,它属于CＷ78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好，只 直流稳压电源的设计实验报告 一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法 二、实验任务 利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源； 三、实验要求 1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形； 2）输入工频220V 交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的输出电压； 5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。 四、实验原理 1.直流电源的基本组成 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。 滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。 稳压电路：使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1～D 4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可 即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则 选择整流器 流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极 全国大学生电子设计大赛 稳 压 电 源 设 计 报 告 稳压电源 摘要： 本稳压电源，由变压器次级绕组接入，通过桥式整流和电容滤波，经过 LM7812、LM7912稳压，形成典型的双电源稳压电路，输出±12V 100mA电流。桥式整流后的电压，经过LM2576降压后，输出+5V电压，给后一级的LDO稳压电路供电，AS1117在满载（800mA）时，压差仅1.2V。用+5V供电，可以保证其工作在线性状态，3.3V输出稳定。 关键字： LM7812、LM7912、LM2576、AS1117 Abstract: The regulated power supply, the transformer secondary windings access, through the bridge rectifier and capacitor filter, through the LM7812, LM7912 voltage regulator, the formation of double power supply circuit, the output current of the 100mA + 12V. After the bridge rectifier voltage, through the LM2576 step-down, output +5V voltage, LDO voltage regulator circuit power level to, AS1117 at full load (800mA), pressure difference is only 1.2V. With +5V power supply, can ensure that the work in the linear state, the 3.3V output stability. Keywords: LM7812、LM7912、LM2576、AS1117 开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示； 图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的 击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。 可调的直流稳压电源电路设计 目录 一、设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、实验设备及元器件 (2) 四、设计步骤 (3) 1．电路图设计方法 (3) 2、设计的电路图 (3) 五、总体设计思路 (4) 1．直流稳压电源设计思路 (4) 2．直流稳压电源原理 (4) 1、直流稳压电源 (4) 2、整流电路 (5) 3、滤波电路——电容滤波电路 (6) 4、稳压电路 (8) 5、设计的电路原理图 (9) 3．设计方法简介 (9) 六、课程设计报告总结 (11) 一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输入（AC）：U=220V，f=50HZ； ②输出直流电压：U0=9→12v； ③输出电流：I0<=1A； ④纹波电压：Up-p<30mV； 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 三、实验设备及元器件 1、装有multisim电路仿真软件的PC 2、三端可调的稳压器LM317一片 3、电压表、滑动变阻器、二极管、变压器 四、设计步骤 1．电路图设计方法 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 （5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 （6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输 出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从 0 V起连续可调，因要求电 路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器 件较少，成本低且组装方便、可靠性高。 2、设计的电路图 图1 可调的直流稳压电源 可调数显稳压电源 一实验目的 1学习直流稳压电源方面的基础知识； 2完成可调数显稳压电源的方案选择； 3完成可调数显稳压电源的软硬件设计、开发及调试。 二实验仪器与设备 1.数字示波器 2数字万用表 3仿真软件Multisim 4模拟电子技术实验箱 5 数字电子技术实验箱 三实验原理与实现方案 1 小功率直流稳压电源的基本原理 稳压电源的输出电压，是相对稳定而并非绝对不变的，它只是变化很小，小到可以允许的范围之内。产生这些变化的原因：一是因电网输入电压不稳定所导致。二是因为供电对象而引起的，即出负载变化形成的。三是由稳压电源本身条件促成的。第四，元器件因受温度、湿度等环境影响而改变性能也会影响稳压电源输出不稳。一般地，稳压电源电路的设计首先要考虑前两种因素，并针对这两种因素设计稳压电源中放大器的放大倍数等。在选择元器件时，就要重点考虑第三个因素。在设计高精度稳压电源时，必须要高度重视第四个因素。因为在高稳定度电源中，温度系数和漂移这两个关键的技术指标的好坏都是由这个因素所决定的。 一般直流稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成如图1所示： 图1直流稳压电源的基本组成 电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的交流电压值。整流电路的作用是将交流电压变成单方向脉动的直流电压；滤波电路将脉动直流中的高次谐波成分滤除，减少谐波成分，增加直流成分；稳压电路采用负反馈技术，进一步稳定整流后的直流电压。 2 可调数显稳压电源的实现方案 （1）整体方案 经过系统地分析与比较，我们采用以下方案来实现可调数显稳压电源系统的设计：该系统主要由变压器、整流电路、滤波电路、可调稳压模块和数显模块等组成，其中在数显模块上分别采用由ADC0809与数字芯片搭建的数字电路来实现。对于各个模块的设计与分析，我们将在以下的报告中给出详细的说明。 （2）整流电路 整流电路利用二极管的单向导电作用将交流电压变成单方向脉动的直流电压，本实验采用单向桥式整流电路。单向桥式整流是四个二极管接成的电桥，其输出电压脉动较小，正负半周均有电流流过，电源利用率高，输出的直流电压比较高。所以桥式整流电路中变压器的效率较高，在同等功率容量条件下，体积可以小一些，其总体性能优于单相半波和单相全波 直流稳压电源课程设计报告 设计任务及要求 1．设计任务 设计一直流稳压电源，满足： （1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V； （2）输出纹波电压不于5mv （3），稳压系数<=0.01； （4）具有短路保护功能； （5）最大输出电流为：Imax=0.8A 2．要求通过设计学会； （1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3）短路保护实现方法 （4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法 （5）撰写设计报告。 3．设计注意： （1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计； （2）完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图； （3）撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。 一、书写要求 二、上交时间要求 上交书面及电子稿发至邮箱： 撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚） 见附录一 集成直流稳压电源的设计与制作 姓名 1 绪言 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 2 设计要求 1.初始条件： （1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。 （2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。 （3）其参考电路之一如图1所示 图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图 2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。 （2）最大输出电流Iomax=800mA （3）纹波电压ΔVop-p≤5mV （4）稳压系数Sv≥3X10-3 3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。 （2）计算电源变压器的效率和功率。 （3）选择整流二极管及计算滤波电容 （4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。 （5）按规定的格式，写出课程设计报告。 3 总体设计思路 在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。 由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。 《电子电路设计与制作》课程设计 设计题目：直流稳压电源设计 系部：电子信息工程学院 专业班级：自动化B112 姓名：张凯伦 学号：201103024220 指导教师：冉小英 2013/6/30 《直流稳压电源》课程设计报告 摘要： 直流稳压电源广泛应用于各种电子产品,不同的电路对电源的要求是不同的。电子设备中的电源一般由交流电网提供。变直流稳压电源由交流变压器电路,整流电路,滤波电路,集成稳压电路四部分组成。在本设计中,可以实现将220v的交流电压经过整流，滤波，稳压最终可实现输出+12V，-12V，+15V,-15V四路电压的直流稳压电源。本设计的主要内容是围绕着如何设计和实现各个部分而展开的。首先介绍了稳压电源的设计方法，然后介绍了各单元电路设计仿真。 关键词：直流稳压；交流电流；整流；滤波；稳压 一、概述 直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一，也是模拟电路理论知识的基本内容之一。完成一个直流稳压电源的设计，并进行安装调试，既可以达到对模拟电路理论知识的较全面的运用，也能掌握模拟电路的实际安装调试技术，具有很好的实用价值。 二、设计任务、技术指标和要求 完成一个直流稳压电源的理论设计，并用EWB进行模拟仿真测试，符合技术 指标要求后再进行安装调试。其技术指标要求为： （1）共有4路直流输出电源：±15V/1A、±12V/100mA； （2）电压调整率：S≤0.2%（输入电压～220V，变化±10%，满载）； （3）负载调整率≤1%（输入电压～220V，空载到满载）； （4）纹波抑制比≥35dB（输入电压～220V，满载）。 三、方案的选择 通过我们模拟电子技术理论课的学习我们知道，单相交流电要经过电源变压器、整流电路、滤波电路还有稳压电路才能转换成稳定输出的直流电压。它的总体功能方框图和各个电路部分输出电压的波形如下1图和图2所示： (图1，直流稳压电源总体功能框图） 《直流稳压电源》课程设计报告 2 开关稳压电源 1．方案论证 本设计是根据本次电子竞赛题目的基本要求所制作的开关稳压电源，系统分为AC-DC变换电路、DC-DC变换电路、数字设定与显示电路、保护和测量电路等四部分。现对系统重要部分作方案论证。 1.1 DC-DC主回路拓扑的选择 根据题目要求DC-DC变换器由以下两种方案可实现：1）采用Boost型拓扑结构变换器实现；2）采用推挽型拓扑结构变换器实现。 Boost变换器容易实现，且技术成熟；推挽变换器中可能出现单向偏磁饱和，容易使开关管损坏。经比较，决定主回路拓扑结构采用Boost型拓扑结构变换器。 1.2 控制方法 方案一脉冲宽度控制脉冲宽度控制是指开关工作频率(即开关周期)固定的情况下直接通过改变导通时间来控制输出电压大小的一种方式。因为改变开关导通时间就是改变开关控制电压的脉冲宽度，因此又称脉冲宽度调制(PWM)控制。 方案二脉冲频率控制脉冲频率控制是指开关控制电压的脉冲宽度不变的情况下，通过改变开关工作频率(改变单位时间的脉冲数，即改变T)而达到控制输出电压大小的一种方式，又称脉冲频率调制(PFM)控制。 PWM控制方式因为采用了固定的开关频率，因此，设计滤波电路时就简单方便,而脉冲频率控制方式开关频率不确定，滤波电路较复杂，对硬件要求高。所以采用方案一作为控制方法。 1.3提高效率的方法 提高开关电源的效率方法：(1)采用软开关PWM变换控制技术提高效率； (2)改进驱动电路及优选参数提高效率； (3)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率；(4)改进磁性部件的设计提高效率；(5)正确选取功率器件，降低损耗提高效率等。 本设计采用提高效率的方法有：(1)改进缓冲吸收电路及参数选取提高效率； (2)改进磁性部件的设计提高效率；(3)正确选取功率器件，降低开关损耗提高效率。 具体：{ 通过提高工作频率，让工作频率达到100KHZ； 选用小导通电阻、高开关速度的MOSTET，降低MOSFET开关损耗。选用了IRF640（VDSS=200 V，RDS(on)< 0.18 ，ID=18 A） 选用快速恢复整流二极管，减少反向导通时间，减少损耗。选用了肖特基二极管RHRP15120，恢复时间trr < 65ns。} 以过验证，本设计的系统原理框图如图1-1： 图1-1 系统原理框图 220V交流电压经整流滤波后，得到约89Ｖ的直流电压加到DC-DC变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动场效应管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。 2．电路设计 2.1 主回路电路原理图 Boost变换器是DC-DC变换器中、最易于实现的、最常用的、最成熟的和输出电压等于或小于输入电压的非隔离型变压电路，且输入与输出负端是公共端。原理图如下： 实训报告 题目名称：直流稳压电源电路 系部：电气与信息工程系专业班级：机制14-3 学生姓名：郭欣欣 学号：2013211171 指导教师：刘岩 完成日期：2018年1月17日 摘要 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。 本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件稳压电路将交流电压转化为直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件LM317稳压电路将220V交流电压转化为5V直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 关键词: 半波整流电容滤波稳压电路稳压系数纹波电压 目录 一、设计要求 (1) 二、原理分析与设计步骤 1.直流稳压电路结构的选择 (1) 2.交流变压器 (2) 3.整流电路 (2) 4.滤波电路 (2) 5.集成稳压电路 5.1集成稳压器件LM317 (3) 5.2 LM317典型接法 (4) 6.参数计算与器件选择 (4) 6.1电路参数计算 (4) 6.2元器件清单 (5) 三、实验步骤与测试结果 1.电路搭接与仪器调试 (6) 2.性能参数测试 2.1稳压系数的测量 (6) 2.2输出电阻的测量 (6) 2.3纹波电压的测量 (7) 2.4测量结果分析 (7) 四、实验小结 (7) 开关稳压电源 摘要：本设计应用隔离型回扫式DC-DC电源变换技术完成开关稳压电源的设计及制作。系统主要由整流滤波电路，DC-DC变换电路，单片机显示与控制电路三部分组成。开关电源的集成控制由脉宽调制控制芯片UC3843及相关电路完成，利用单片机进行D/A转换，完成对输出电压的键盘设定和步进调整，同时由单片机A/D采集数据利用数码管显示出输出电压和电流。系统具有输出电压可调范围宽、噪声纹波电压低和DC-DC变换效率高等特点。此外，该系统还具有过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。 关键字：DC- DC，整流滤波，脉宽调制，A/D采集，D/A转换Abstract：The stabilized voltage switching supply is designed and manufactured by DC-DC power transfer with isolation and feedback. The supply includes rectification and filtering circuit, DC-DC transfer unit, controller controlling circuit and liquid crystal display module. The swiching supply is controlled by pulse width modulation IC UC3843. The output voltage can be regulated step by step by a microcontroller, a key and a D/A converter. The output voltage and current of the switching supply are collected by a A/D converter and displayed in Nixie tubes. The switching supply have some advantage such as wide output voltage, low noise ripple, high transfer efficiency. In addition, the swiching supply can realize current foldback. Keyword：DC-DC transfer, rectification and filtering, , microcontroller, A/D collecting dat a，D/A converting 一、方案论证 图1为开关电源系统的结构图，从图中可以看出，系统分为三个部分：电路电源、控制回路和显示设定部分。 第十届TI杯电子设计竞赛培训实 习报告 日8月7年2012 1.开关稳压电源 1.1工频变压器 工频变压器作为本电源降低电压的核心。它把有效值为220V的交流市电降低为20V的交流电压。为后级稳压环节输入一个低的直流电压做了准备。 1.2整流滤波 本电源整流采用4安的集成整流桥堆。前级滤波采用三个电容进行。如图1示，分别为C12，C14，C15。C14是一个1000uF的铝电解电容，它可以很好地滤除低频脉动成分，使整流输出波形变得很平滑。电容的高频小信号模型为电感、电容、电阻的串联。铝电解电容，由于其内部结构决定了它的高频等效电感比较大。再加之铝电解电容的容值比较大，这就导致它的自身谐振频率比较低。这样它可以很好地滤除低频杂波成分，但是对于高频杂波成分，它的滤除效果不是很好。这就需要给他并联一个0.1uF的瓷片电容C15，这样滤波器的带宽就会大大提高，可以滤除掉更多的杂波成分。C12是作为LM2576的输入滤波的，以保证输入LM2576的交流杂波成分更小。 1.3稳压 本电源稳压环节采用LM2576开关降压（Buck）型集成稳压芯片。其内部集成了52KHz的振荡器，功率管，PWM调制器和反馈环路。LM2576输出最大电流可以保证3A，输入最大电压40V。D4是一个肖特基二极管，型号为MBR20200。它是作为Buck电路的续流二极管使用的。电感L2是一个用铁粉磁环绕制的100uH 的大功率电感，它是Buck电路的储能电感。L2和C13共同组成了一个LC滤波器。R12，R10是一个电阻串联分压网络。LM2576的4脚在分压网络分压点采集电压反馈给其内部误差放大器，控制PWM调制器改变PWM波的脉宽，从而控制功 2016 年四川省TI 杯大学生电子设计竞赛培训 直流稳压电源设计 第十一组】 2016 年7 月12 日 摘要 本设计实现了将交流电信号通过整流、滤波、稳压等模块转换为稳定可调直流电压输出。整个系统可以用实验箱提供+15V 交流电源，实现了低功耗和便操作功能。整流电路采用单相桥式整流电路，不仅达到高效率使用输入电压的节能作用还有便于组装、脉动小的优点；滤波电路采用电解电容滤波电路，分别在整流滤波和稳压后加C1、C2、C3、C4 实现频率补偿，防止高频自激振荡和抑制高频干扰；为防止LM317 输出电压短路，在该线路上加入IN3208 二极管。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，得到优良的滤波效果等，使最终电路达到了设计要求。 目录 1.系统方案 (2) 简单的并联型稳压电源的论证与选择 (2) 固定式三端稳压器的论证与选择 (2) 2 系统理论分析与计算 (2) 整流电路的分析与计算 (2) 整流电路的分析 (2) 整流电路参数的计算 (2) 整流电路电路图 (3) 滤波电路的分析与计算 (3) 滤波电路的分析 (3) 滤波电路参数的计算 (3) 滤波电路电路图 (3) 稳压电路的计算分析与计算 (4) 稳压电路的分析 (4) 稳压电路参数的计算 (4) 稳压电路电路图 (4) 3.电路设计图与PCB板的制作 (5) 电源 整流 变压 电路 器 滤波 电路 稳压 负 电路 载 .电路的设计图 (5) .板的制作流程 (5) .安装与检查 (5) 4.测试方案与测试结果 (5) 测试方案 (5) 测试条件与仪器 (5) 测试结果及分析 (5) 测试结果 （数据 ） (6) 测试分析与结论 (6) 附录 .1：电路实物图 (6) 附录 .2：参考文献 (6) 1 系统方案 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成， 如图所示 (b) 四川教育学院应用电子设计报告 课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号： 指导教师： 完成时间： 开关电源电路设计报告 一. 设计要求： 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下： （1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA； （2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响； （3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一： 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。 方案二： 开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效 应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路直流稳压电源电路的设计实验报告
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