直流穩(wěn)壓電源的組成

直流穩(wěn)壓電源主要由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。

1.電源變壓器

電源變壓器是一種軟磁電磁元件，功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離，在電源技術(shù)中和電力電子技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。

2.整流電路

整流電路（recTIfyingcircuit）是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。

整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱單向脈動(dòng)性直流電壓。

3.濾波電路

濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。

4.穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路是指在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩(wěn)定的直流電源，廣為各種電子設(shè)備所采用。

直流穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)

直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的固有特性，如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。

1、特性指標(biāo)

（1）輸出電壓范圍

符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入－輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定。

（2）最大輸入－輸出電壓差

該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入－輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。

（3）最小輸入－輸出電壓差

該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入－輸出之間的電壓差值。

（4）輸出負(fù)載電流范圍

輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。

2、質(zhì)量指標(biāo)

（1）電壓調(diào)整率SV

電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓VI變化時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓VO穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對(duì)變化的百分比表示。

（2）電流調(diào)整率SI

電流調(diào)整率是反映直流穩(wěn)壓電源負(fù)載能力的一項(xiàng)主要自指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動(dòng)的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來(lái)表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。

（3）紋波抑制比SR

紋波抑制比反映了直流穩(wěn)壓電源對(duì)輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時(shí)，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰－峰值與輸出紋波電壓峰－峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時(shí)也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。

（4）溫度穩(wěn)定性K

集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度TI最大變化范圍內(nèi)（Tmin≤TI≤Tmax）直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化的百分比值。

五款直流穩(wěn)壓電源電路圖電路圖一：

整個(gè)電路通過(guò)單片機(jī)（AT89C51）控制，p0口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，DA的CS和WR1連接后接p26，WR2和XFER接地，讓DA工作在單緩沖方式下。DA的11腳接參考電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使LM336的輸出電壓為5.12V，所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V，也就是說(shuō)DA輸入數(shù)據(jù)端每增加1，電壓增加0.02V。

電路圖二：

電容降壓的5V直流穩(wěn)壓電源，下面這個(gè)電源，最大可以提供約55mA電流：

電容降壓的5V直流穩(wěn)壓電源下面這個(gè)電源，最大可以提供約120mA電流：

0-300v可調(diào)輸出電路，這個(gè)電路為了與市電隔離加了一個(gè)1:1的變壓器，可以不用這個(gè)變壓器而直接輸入市電，當(dāng)然安全上會(huì)降低，但不影響使用。

電路圖三：

電路工作原理：C1和C2與電源濾波器TLp組成TI型低通電源濾波電路，以消除工頻干擾。前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓采用三端穩(wěn)壓體7818，在7818的輸人和輸出端分別接兩個(gè)大電解電容C7.C9，以得到紋波很小的直流電壓，同時(shí)也接兩個(gè)小容量的鉭電解電容C8、C10，以改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)并抑制器件本身因外電路引發(fā)的高頻自激。后級(jí)穩(wěn)壓包括由LM399組成的精密電壓源、通用運(yùn)算放大器LM741組成的誤差電壓放大器、以及晶體管V1、V2組成的放大緩沖調(diào)壓電路。LM399的溫度穩(wěn)定器由+18V電源供電，穩(wěn)壓時(shí)提供的基準(zhǔn)電壓為6.95V，動(dòng)態(tài)內(nèi)阻0.52，噪聲電壓小于0.7uV，溫度系數(shù)為0.0000003/*C.長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性在20ppM/千小時(shí)。從電路圖。上可以看出，LM741被接成一個(gè)帶負(fù)反饋的高增益直流差分放大器電路。R4和R5組成電壓采樣回路，采樣信號(hào)VG送到LM741的反向輸人端，與同相輸人端的基準(zhǔn)電壓信號(hào)VREF相比較，產(chǎn)生的誤差控制信號(hào)由其第6腳輸出，經(jīng)晶體管V2緩沖放大驅(qū)動(dòng)調(diào)整管V1，動(dòng)態(tài)改變V1的管壓降，從而獲得穩(wěn)定的電壓輸出。Rp為WXD］型精密線繞電位器，旋動(dòng)Rp中心抽頭的位置，可連續(xù)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓。在圖中的參數(shù)下，輸出電壓范圍為1.0-15V，輸出電流小于等于500mA。當(dāng)外電路電壓在156~260V的變化條件下，用51/2位數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量?jī)H1LSB的變化，紋波電壓小于0.2mV，

電路圖四：

電路如圖1所示（點(diǎn)此下載原理圖）。由于LM317最大輸出電流為1.5A，且當(dāng)輸入與輸出端壓差過(guò)大時(shí)功耗，故采用Q1大功率三極管來(lái)擴(kuò)展輸出電流。Rp為線繞電位器，可精確調(diào)整輸出電壓的大小，Q2是為避免Rp觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，導(dǎo)致輸出電壓高于設(shè)定電壓而設(shè)置，一般情況下Q2截止，一旦Rp觸點(diǎn)開(kāi)路，則Q2通過(guò)Rp提供的偏置電壓而導(dǎo)通，使調(diào)整端電壓下降，從而使輸出電壓變低。R1、R2、R3、Q3及K2組成電流范圍檢測(cè)電路，當(dāng)負(fù)載電流在電阻R1或R2或R3上產(chǎn)生的壓降達(dá)到0.3V時(shí)，Q3導(dǎo)通，使Q4觸發(fā)導(dǎo)通，JK吸合，輸出被切斷，LED2熄滅，LED1變亮，指示此時(shí)為過(guò)流限制狀態(tài)。按動(dòng)K1即可恢復(fù)正常輸出狀態(tài)，可控硅G極的C6起抗干撓作用，可減少可控硅的誤觸發(fā)。

LED2除作工作狀態(tài)指示外，還是該電源空載時(shí)的負(fù)載，使輸出電壓在有負(fù)載與空載時(shí)相差不大。電路中的電壓表可用萬(wàn)用表代替。

該電源的元件型號(hào)及數(shù)值已在圖中標(biāo)出，組裝后無(wú)須調(diào)試即可使用。需注意的是Q1應(yīng)選大功率三極管并加裝散熱片。整流橋D1應(yīng)大于3A。LED1和LED2用不同顏色的發(fā)光二極管。R1、R2、R3的阻值可根據(jù)自己需要確定，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K2應(yīng)接觸良好，否則會(huì)影響使用。

電路圖五：

穩(wěn)壓電路由電源開(kāi)關(guān)SI、電源變壓器T、整流橋堆UR、電容器C-C3、三端穩(wěn)壓集成電路IC1、IC3和電阻器RO-RI0等組成。

輸出電壓控制電路由控制按鈕S2.復(fù)位按鈕S3、電阻器RI-R31，晶體管V-VIO、發(fā)光二極管VL-VU0和十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器集成電路1C2等組成。限于篇幅，電路中RI2-RI9.R22-R29.VL2-VL9和V2-V9未畫(huà)出。接通Sl，交流220V電壓經(jīng)T降壓、UR整流、C和C2濾波后，一路作為穩(wěn)壓輸人電壓加至IC的3腳，經(jīng)IC穩(wěn)壓后輸出;另一路經(jīng)IC3穩(wěn)壓為+9V，作為IC2的工作電源。

IC2在通電復(fù)位后，其YO端（3腳）輸出高電平，使v導(dǎo)通，R經(jīng)V的導(dǎo)通內(nèi)阻接地，而接人穩(wěn)壓電路（R2-RI0經(jīng)V的導(dǎo)通內(nèi)阻對(duì)地短路）使1C穩(wěn)壓后的輸出電壓為+1.5V;同時(shí)VU點(diǎn)亮，指示輸出電壓值為+1.5V。

按動(dòng)一下S2，IC2的Cp端（14腳）輸大一個(gè)高電平脈沖，1C2開(kāi)始計(jì)數(shù)，其Y端輸出高電平，使V2導(dǎo)通，RI和R2接人穩(wěn)壓電路（R3-RIO經(jīng)V2的導(dǎo)通內(nèi)阻接地短路），IC的輸出電壓升至+3V，VL2點(diǎn)亮;與此同時(shí)，1C2的YO端變?yōu)榈碗娖剑琕截止，VL熄滅。

連續(xù)按動(dòng)S2，1C2的YO-Y9輸出端將依次輪流輸出高電平，IC伯輸出電壓以1.5V步迸升高，同時(shí)相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示出輸出電壓值。當(dāng)1C2的Yg端輸出高電平時(shí)，VIO導(dǎo)通，R1-RIO全部接入穩(wěn)壓電路，IC的輸出電壓為+1.5V;同時(shí)VLO點(diǎn)亮，指示輸出電壓為+I5V。

按動(dòng)復(fù)位按鈕S3后，IC2強(qiáng)制復(fù)位，其M端輸出高電平，1C的輸出電壓為+1.5V。改變RO-RIO的阻值，可改變穩(wěn)壓輸出電壓的高低。元器件選擇RO-RIO均選用1/2W精密金屬膜電阻器RII-R31選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電C和C2均選用鋁電解電容器，C的耐壓值為35V，C2的耐壓值為25V。

VL-VUO選用p3mm或p5mm的發(fā)光二極管。UR選用2A、50V的整流橋堆。VI-VIo均選用S8050或C8050、3DG8050型硅NpN晶體管。

IC選用LM317型三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路;IC2選用CD4017或MC14017型十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器集成電路;IC3選用LM7809或CW7809型三端穩(wěn)壓集成電路。

T選用lOW、二次電壓為18V的電源變壓器。

S1選用250V.觸頭電流容量為SA的電源開(kāi)關(guān);S2和S3均選用微型動(dòng)合按鈕。

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