稳压电源设计原理精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的稳压电源设计原理主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：稳压电源设计原理范文

关键词：直流稳压电源；电路设计；工作原理

1 电路设计背景和目的

通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看，中职院校的学生普遍文化基础薄弱，对文化课、理论课不感兴趣，但是大部分中职学生对实训课程感兴趣，喜欢动手操作，能够尝试动手去做一些实验，有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如，简单的门铃电路，流水灯电路等。因此，针对中职院校学生的实际情况，结合我学院电气工程系的学生学习情况，今年，我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革，去掉纯粹的理论课，所有专业课程都变为一体化课程，让学生通过动手操作掌握理论知识，真正做到在做中学，在学中做，在这样的背景下，我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去，变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提，我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计，目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践，同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识，能够培养学生掌握理论知识的能力，激发学生热爱电子专业的热情，提高了学生学习的积极性，最重要的是让学生学会了技能，一技在手，更好地走上工作岗位，尽快地适应社会。

2 电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料：

2.1 电路所需实验设施和工具

本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要必要的焊锡和连接线。

2.2 电路所需元器件清单

元器件清单如下：

1A二极管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；发光二极管V5，1只；熔断丝FU 参数为1A1只；100uF 50 V电容C1，1只；10uF25V电容C2，1只；500uF 16V电容C3，1只；2200uF电容C4，1只；开关SW，1只；2.7KΩ电阻R1，1只；190Ω电阻R2，1只；280Ω电阻R3，1只；1KΩ电位器R4，1只；三端集成稳器CW7812 U（可调范围1.25V～12V），一只；可调电阻RW，1只。

3 电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性，所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

3.1 直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成，其组成框图如图1：

直流稳压电源各部分的作用

（1）电源变压器：主要是降压器，用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。（2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，把交流电U2转变为脉动的直流电。（3）滤波电路：利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉，滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。（4）稳压电路：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，用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。

3.2 直流稳压电源的设计方法

直流稳压电源的设计，是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数，选择出这些元器件。

具体设计方法分为三个步骤：第一步：根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定出稳压器的型号及电路形式。第二步：根据稳压器的输入电压Ui，确定出电源变压器二次侧电压U2；根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2；再根据P2，确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数，选择合适的电源变压器，一般为12v。第三步：确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数，选择合适的整流二极管和滤波电容。

4 电路设计步骤

电路设计思路想出后，考虑实际电路具体设计步骤，完整的设计步骤是整个电路的核心部分，因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要，具体步骤为以下几步：

4.1 电路图设计方法

电路图设计使用PCB制图软件制作

4.2 电路原理图的设计

电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。

4.3 直流稳压电源实物设计

如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压UI？燮12V，调节RW，如果输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性后，先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝，然后安装整流滤波电路。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为正，则说明整流电路连接正确，然后断开电源，将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源，调节RW的值，如果输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作。

5 电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计过程，强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路，广泛运用于生活中，例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时，也通过查阅参考书，网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中，通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识，特别是强化了自己的教学能力，增强了所教专业学生掌握理论知识的能力，提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看，我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快，容易接受，对教师所设计的教学模块感兴趣，并且激发了继续探究这一教学模块的动力，这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。

参考文献

[1]郭S.电子技术基础（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

[2]王建.维修电工技能训练（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

第2篇：稳压电源设计原理范文

关键词：变压；整流滤波；稳压；

中图分类号：S611 文献标识码： A

1、引言

直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下问题: 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。二是稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

2、方案论证与比较：

方案一: 采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在其后的几级电路中很难加以抑制，很有可能造成设计的失败与技术参数的超标。

方案二：并联式稳压电源，电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性相对较好，其突出优点就是可承受输出短路。但是效率低于串联式稳压电源，输出电压调节范围较小，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用。

方案三：串联式稳压电源，利用可调的三端式集成稳压器先提供稳压电压和小电流，再通过三极管扩流的方式使之提供大功率。由于集成稳压器通常内部已有各种保护电路，辅助电路就可以简化。其次想采用经典的分立式元件形式，因为在理论课及实验室中看到的大多是这种电源，并且具体电路形式很丰富，可借鉴的结构也较多。

比较以上几种方案，决定采用方案三，即经典的串联式稳压电源，稳扎稳打，力争做好。

3、硬件电路的组成与设计

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。

我国电网供电电压交流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。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）。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。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，供给负载RL。

3.1电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

本设计方案所需要用到的降压变压器是将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得后级电路所需要的直流电压12V。

由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大，考虑到稳压部分中的集成稳压器须在输入电压≥10V 时才能使输出电压为0.7V～9V。所以，降压后的电压设为10V～12V，才能达到要求输出的电压为0V～10V，即该部分电路采用变压器把220V交流市电变为约10V 的低压交流电，作为电源的输入电压。变压器原辅线圈的匝数比为：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

电路中的保险丝可起到保护电源的作用，当电流大于0.5A 时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示，因此，当算出了副边功率后，就可以根据下表算出原边功率。

表1小型变压器的效率

3.2整流滤波电路

整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

如图所示，在本设计中采用四个二极管组成桥式整流电路，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。

图2桥式整流桥电路

直流电压与交流电压的有效值间的关系为：

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

流过每只二极管的平均电流为：

其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：

其中：T = ms是50Hz交流电压的周20期。

3.3稳压电源电路

三端稳压器各项性能指标的测试

输入电压u2受负载和温度发生变化到影响而发生波动时，滤波电路输出的直流电压VI会随着变化。因此，为了维持输出电压VI稳定不变，需要对电压进行稳压。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的电压输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

三端稳压器的引脚及其应用电路见附录图3。

7806为三端式集成稳压器，这种集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W78系列三端稳压器输出正极性电压，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。若要求输出负电压，可选用W79系列稳压器。图3是7806的外型和三个引出端，其中：

1―输入端（不稳定直流电压输入端）；

2―输出端（稳定直流电压输出端）；

3―公共端；

图3三端式集成稳压器

它的主要参数有：输出直流电压Uo=6±5%；最大输入电压Uimax=35V； 电压最大调整率Su=50mV；静态工作电流Io=6mA； 最大输出电流Iomax=1.5A；输出电压温漂ST=0.6mV/oC。

3.4稳压系数的测量(调节输出电压为5V时)

按图所示连接电路， 在u1=220V时，测出稳压电源的输出电压Vo，应改变电源电压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压VO，RL=100Ω。在实验室调节交流不太方便时,可采用变压器的次级变换的方法,如①②脚电压为18V,测量一次,记下VO1.再更换到③①脚测量一次VO2, 将测量的结果填入表5中。则稳压系数为：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5输出内阻的测量(调节输出电压为5V时)

按图4所示连接电路，保持稳压电源的输入电压不变 ，在不接负载RL时测出开路电压Vo1，此时Io1=0，然后接上负载RL，测出输出电压Vo2和输出电流Io2，测量结果填入表3中。则输出电阻为：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6纹波电压的测量(调节输出电压为6V时)

用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的值（约几mV）。

4、直流电源系统原理图

第3篇：稳压电源设计原理范文

嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为V压降×I负荷），其工作效率仅为30%～50%[1]。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。

而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%[1]。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。

    采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。

LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如78xx系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。

1 LM2576简介

LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括 LM2576（最高输入电压40V）及LM2576HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。

LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下[2]：

最大输出电流：3A；

最高输入电压：LM2576为40V，LM2576HV为60V；

输出电压：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可调）等可选；

振东频率：52kHz；

转换效率：75%～88%（不同电压输出时的效率不同）；

    控制方式：PWM；

工作温度范围：-40℃ ～ +125℃

工作模式：低功耗/正常两种模式可外部控制；

工作模式控制：TTL电平兼容；

所需外部元件：仅四个（不可调）或六个（可调）；

器件保护：热关断及电流限制；

封装形式：TO-220或TO-263。

LM2576的内部框图如图1所示，该框图的引脚定义对应于五脚TO-220封装形式。

LM2576内部包含52kHz振荡器、1.23V基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压（1.23V），正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可调-ADJ时开路），R2分别为1.7 kΩ（3.3V）、3.1 kΩ（5V）、8.84 kΩ（12V）、11.3 kΩ（15V）和0（-ADJ），上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整，因而无需使用者考虑。将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。

由图1及LM2576系列开关稳压集成电路的特性可以看出，以LM2576为核心的开关稳压电源完全可以取代三端稳压器件构成的MCU稳压电源。

2 LM2576应用举例

2.1 基本应用设计

由LM2576构成的基本稳压电路仅需四个外围器件，其电路如图2所示。

电感L1的选择要根据LM2576的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式计算出电压·微秒常数（E·T）：

E·T=（Vin - Vout）×Vout/ Vin×1000/f   (1)

上式中，Vin是LM2576的最大输入电压、Vout是LM2576的输出电压、?是LM2576的工作振荡频率值（52kHz）。E·T确定之后，就可参照参考文献[2]所提供的相应的电压·微秒常数和负载电流曲线来查找所需的电感值了。

    该电路中的输入电容C2一般应大于或等于100μF，安装时要求尽量靠近LM2576的输入引脚，其耐压值应与最大输入电压值相匹配。而输出电容C1的值应依据下式进行计算（单位μF）：

C≥13300 Vin/ Vout×L （2）

上式中，Vin是LM2576的最大输入电压、Vout是LM2576的输出电压、L是经计算并查表选出的电感L1的值，其单位是μH。电容C铁耐压值应大于额定输出电压的1.5～2倍。对于5V电压输出而言，推荐使用耐压值为16V的电容器。

二极管D1的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，考虑到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2576的最大电流限制。二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍。参考文献[2]中推荐使用1N582x系列的肖特基二极管。

Vin的选择应考虑交流电压最低跌落值（Vac-min）所对应的LM2576输入电压值及LM2576的最小输入允许电压值Vmin(以5V电压输出为例，该值为8V)，因此，Vin可依据下式计算：

Vin≥（220Vmin/Vac-min）

如果交流电压最低允许跌落30%（Vac-min=154V）、LM2576的电压输出为5V（Vmin=8V），则当Vac=220V时，LM2576的输入直流电压应大于11.5V，通常可选为12V。

2.2 工作模式可控应用设计

LM2576的5脚输入电平可用于控制LM2576的工作状态。5脚输入电平与TTL电平兼容。当输入为低电平时，LM2576正常工作；当输入为高电平时，LM2576停止输出并进入低功耗状态。图3是LM2576的工作模式可控电路原理图。

图3中，下拉电阻R2可保证MCU-CON控制端为低时LM2576的正常工作，其值为1～10kΩ。MCU-CON的控制端信号来自MCU，该端为高电平时，LM2576停止输出，系统进入低功耗状态。开关K的闭合会使LM2576重新工作。R1的选择与R2的阻值有关，设计时保证当MCU-CON控制端为高电平且K闭合时，R1不至于因过流而损坏MCU的输出控制端。同样，当MCU-CON控制端为高电平且K断开时，应保证R2上的分压大于TTL高电平的最小值（2V）。

图4

    2.3 与线性稳压器件的配合设计

较高的输出电压纹波（一般大于20mV）是开关稳压电源设计中不可回避的问题。在某些对电源纹波电压有特殊要求的场合（如MCU内部有高精度A/D转换器等），可采用开关稳压电源来提高稳压电源的工作效率或采用线性稳压电源来降低稳压电源的输出纹波电压。因此，采用开关稳压电源与线性稳压电源相结合的形式可为有特殊要求的MCU供电提供一种更好的方法。图4是低纹波输出电压稳压电路原理图。

图4中的前半部类似于图2，为了提稳压电源的整体工作效率，当IC2采用7805时，由于7805的最小输入电压为7.5V，因此，图4中的开关稳压集成电路采用了可调节输出芯片（LM2576-ADJ），图中，开关稳压集成电路的输出电压Vort与 R1和R2的关系如下：

Vort=1.23×（1+ R2/ R1）

第4篇：稳压电源设计原理范文

关键词：电子 制图 驱动

随着电子技术、电子产品更新换代的周期不断加快，传统的职业院校电子专业课程已远远不能满足企业对电子专业技能人才的要求。从笔者学院近几年毕业的电子专业学生的跟踪反馈中，我们发现企业迫切需要职业院校加快课程体系的建设。为此，笔者学院根据企业调研的结果，在学院的电子类相关专业增设了电子工程制图课程。为使课程教学真正贯彻落实“坚持以就业为导向，深化职业教育教学改革”的原则，笔者学院组织电子教研室与计算机教研室具有丰富教学经验的一线教师共同开展专项教改课题研究，力求使课堂内容贴近教学实际，满足学生成才与企业电子专业岗位群的需要。经过几年的教学实践，笔者学院已逐步将该课程建设成有特色、实用性强的精品课程。

一、职业院校电子工程制图教学任务

电子工程制图作为职业院校电子类相关专业必修的一门专业基础课程，在教学中首先必须把握住课程的教学任务。根据企业岗位群的需要，我们将该课程的教学任务定位于使学生掌握运用相关软件完成电路原理图的绘制、电路仿真、PCB板的设计、设计规则的检查、输出文档报表等一系列的技能，对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。

二、职业院校电子工程制图教学内容

通过近几年的教学实践与摸索，笔者学院逐渐建立起一套适应学院实际教学状况的教学模式。首先在教学软件的选择上，不盲目追求“品牌”，而是选择最适合学院职校生当前知识、能力素质的软件。经过多方比较、试用、反馈，特别是征求企业一线电子技术工程师的意见，最终决定采用Protel DXP 2004软件。该软件是基于Windows操作平台的一款支持中文操作的电子电路设计软件，它具有强大的设计功能，能够满足电子电路设计的需要，为用户提供全面的设计解决方案，也是目前用户群最大、实际工程应用最广泛的版本。其次在教师队伍的培养上“走出去，请进来”。笔者学院的许多电子专业教师是大学毕业直接分配进入学校任教的，其中有很多老教师对于电子工程制图的软件应用十分陌生，特别是都缺乏企业实践经历。为此，学院一方面利用校企合作的模式，鼓励相关专业教师利用寒暑假去企业第一线调研、培训，同时聘请企业的电子工程师、技师以及技术人员来校担任外聘教师，这样“两条腿走路”，就使教学真正实现与企业需求的“无缝对接”。

三、职业院校电子工程制图教学模式

由于学院学生的层次差异较大，因此在教学中必须根据不同层次学生的需求展开教学。为了帮助学生迅速掌握Protel DXP 2004设计系统的使用方法和操作技巧，学院在教学中摒弃传统的以知识传授为主线的知识架构，而是以项目为载体，以任务来推动，依托具体的工作项目和任务将有关专业课程的内容逐次展开，这样才能实现预定教学目标。

1.项目教学，任务驱动

项目教学法已被证明是比较适合于职业院校专业课程教学的一种教学方法。针对电子工程制图课程的教学特点，我们将整个教学内容分为九个项目，即初识Protel 的发展及作用、绘制串联型稳压电源原理图、生成串联型稳压电源原理图相关报表、制作原理图元件库、熟悉PCB设计系统工作环境、制作新的PCB元件库、制作串联型稳压电源电路PCB板、层次原理图的设计、制作模拟烘 手机显示与控制电路的PCB板。各个项目设置不同难度的任务，如“绘制串联型稳压电源原理图”项目安排设置串联型稳压电源原理图环境、原理图元件库、放置串联型稳压电源元件、串联型稳压电源的元件布局、放置串联型稳压电源的导线、放置电源/接地端口等任务，在每个项目的任务都完成后，教师布置所讲授内容的“自我测评”。这样将完成这些项目任务作为目的精选课堂教学内容，各章节知识点的分布由浅入深，从简到繁，循序渐进，学生的学习兴趣与积极性得到了充分的激发。

2.案例导入，理实一体

第5篇：稳压电源设计原理范文

【关键词】单片机；直流稳压；数模转换

一、数字式可调稳压电源原理介绍

1.方案分析与选择

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。

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，对软件的要求很高。

方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到AVR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。

2.总体设计原理

本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。

二、数字式可调稳压电源硬件电路设计

本系统的硬件电路设计主要围着AT89S 52单片机作为整机的控制单元用PROTEL 99SE设计软件来布线的，其中还用到了模数转换芯片DAC0832、外部存储芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩阵式键盘、数码管等其他器件。总体框图考虑到各个元件的电气特性，例如元器件之间的干扰问题，接地问题，布线问题等，本系统将硬件电路设计分为数字部分和模拟部分。

（一）稳压电源数字部分电路

稳压电源数字部分电路即单片机接口电路主要包括：DAC0832数模转换电路、EEPROM接口电路、键盘接口电路、扬声器接口电路、复位电路、晶振电路及数码管显示部分电路。

1.单片机接口总电路

单片机AT89S52与器件的接口总电路如图1所示，下面将各部分电路介绍，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接数码管输出显示部分电路，其中P0口用来输出字段码；P2.5-P2.7用来输出数码管选通位信号；P2.0、P2.2分别接外部存储芯片24C01的数据线（SDA）和时钟线（SCL）；P2.3接扬声器电路，为执行内部程序指令，EA/VPP必须接VCC。

AT89S52的P1口与数模转换芯片DAC0832相连接，用来输出数字量信号；RST为复位脚，用来输入复位信号，同时它还与P1.5-P1.7一起用作ISP下载端口；P3口用做键盘信号输入端口，XTAL1、XTAL2接晶振电路。

2.单片机电路接口电路

主要有：24C01与单片机AT89S52接口电路、4×4矩阵键盘接口电路、扬声器电路、AT89S52单片机复位电路及外部晶振电路、数码管显示部分电路。下面简单介绍一下存储芯片。

稳压电源设计中利用它存储电压输出值，实现掉电保存当前电压值的功能。它的引脚1、2、3、4、7接地；8脚接+5V；5脚与6脚分别接单片机的P2.0、P2.2的同时接5.1K上拉电阻后再接+5V（因连接总线的器件的输出端必须是集电极或漏极开路，以具备线“与”功能）。

3.数字部分电路PCB设计

本系统中，数字部分电路PCB采用Pro-tel99se软件进行设计。如图2所示：

（二）稳压电源模拟部分电路

稳压电源模拟部分电路主要包括电源部分电路，由运放LM324、达林顿管TIP127等构成的输出电压控制单元电路。另外，模拟部分电路属于高压部分，稳压管和达林顿管发热量比较大，要带散热片；同时须将它与5V低压工作的数字部分电路分开，这样可有效地防止元件的损坏，这也是系统为什么将电路设计分为数字部分和模拟部分的原因。

1.电源部分电路

在系统设计中考虑到单片机及其他器件的电源供电问题，采用一个变压器将220V交流电降压再经电桥整流，获得25V左右的平稳电压，然后用稳压管78L24、78L12、78L05进行三次稳压，分别获得24V、12V和5V的稳定电压，24V提供的是运算放大器LM324和达林顿管TIP127的工作电压，5V是AT89S52单片机和DAC0832的工作电压。图3所示。

2.输出电压控制单元电路

系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89S52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量，因此必须将电流量接电阻后接反馈放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟部分利用了LM324作为放大器，采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反馈放大电路。

本设计实际用到的数字式可调稳压电源模拟部分输出电压控制单元电路，其中用电位器和微调电阻作为校准电压值硬件补偿；用达林管TIP127作为调整管，由于其工作时发热量较大，须外加散热装置。

三、数字式可调稳压电源软件设计

本系统软件设计要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，处理后的数据送4位共阳数码管，再送到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键盘扫描、判断、处理和数码显示。

1.编程语言及输入

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，目前越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用C语言开发，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，考虑到汇编语言的这些缺点，采用了C语言作为软件设计语言。

2.软件补偿编程

由于系统采用DAC0832进行模数转换线性稳定度不够好，因此系统实际输出电压值与输出显示值存在误差，必须用软件补偿的办法来消除误差。为此通过测试多组实际输出电压值与输出显示值对比，然后进行软件补偿，所以程序中调用软件补偿函数对输出电压值的补偿，从而消除误差。

四、结束语

本系统的不足之处就是不能对输出电压进行实时采样，为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，系统通过加入模数转换模块（ADC0809芯片）进行模数转换，间接用单片机实时对电压采样，然后进行数据处理及显示。这样一来使系统输出误差更小，效果更好，这也是系统将来的一种功能扩展。

单片机实现的数字式可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能优于传统的可调直流稳压电源，操作方便，非常适合一般教学和科研使用。

参考文献

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

第6篇：稳压电源设计原理范文

我们知道，常见的卫视接收机普遍采用的是开关电源，其设计输出的电压一般有以下几组：

a. 3.3V@3A (供主芯片、SDRAM及FLASH MEMORY等)

b. 5V@1.5A(供TUNER、前面板及音频DAC等)

c. 12V@0.5A(供音频LPF运放及0/12V切换输出等)

d. 21V@0.5A(供LNB 13/18V切换输出)

e. 30V@0.01A(TUNER容变二极管调谐)

(注：少部分机型有-12V电源，供音频LPF运放。在有PVR功能的接收机中，5V/12V电源需供硬盘电源)。

虽然我们可以使用常见的逆变器将12V或24V直流电源变换成220V交流电源供给接收机使用，但电源经DCACDC多次转换，其能源利用效率大为降低。而且很多低价格逆变器的输出交流波形并不是正弦波。更有甚者，有的逆变器就直接用方波激励逆变器逆变管，使输出的交流中包含有大量的高次谐波。这种高次谐波会干扰其它电器，同时影响卫视接收机的音视频放送质量，严重的甚至会干扰卫视接收机，造成死机等故障发生。同时，沉重、落后的逆变器不便携带。

当然我们可以用线性三端稳压器件来满足接收机所需要的几组电源，但线性稳压电源有一个共同的特点，就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管的电压降来稳定输出。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会有大量的“热损失”，其热损值为P=V(调整管压降)×I(负载电流)，工作效率仅为30%～50%。由于调整管静态功率损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。卫视接收机系统一般都需要几组稳定的工作电压才能可靠工作，这样就需要好几个线性稳压器才能满足要求，并且在相当多的接收机中都需要有33V电源供Tuner作为调谐电压，因此采用线性稳压电源方式时，其输入电源电压就要大于33V。同时线性电源较低的效率也会使大量的输入电能变成热能而白白消耗掉，在实用性和经济性上都不能达到朋友的要求，而且高达30多伏的输入电源在户外环境或移动情况下难以实现。

开关型直流稳压电源是与线性稳压电源不同的另一类稳压电源，它和线性电源的根本区别在于它是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率器件调整管是工作在饱和及截止区，即开关状态，开关电源因此而得名。开关电源调节器件以完全导通或关断的方式工作，工作时要么是大电流流过低导通电压降的开关管，要么是完全截止无电流流过，因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”，这样，开关稳压电源就可以大大减少散热片体积和PCB板的面积，在大多数情况下甚至不需要加装散热片。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可以提高稳压电源的输入电压，使其可以在较大的输入电压范围内正常工作，这有助于提高抗输入电压跌落干扰的能力和可以适应更多的输入电源种类。

较高的输出电压纹波（一般大于30mV）是开关稳压电源不可回避的问题，在一些对电源纹波电压有特殊要求的场合（如MCU内部PLL、Tuner内的高精度A/D转换器等），常采用线性稳压电源来降低稳压电源输出的纹波电压。因此，采用开关稳压电源与线性稳压电源相结合的形式为有特殊要求的器件供电提供了一种更好的方法。线性稳压芯片是一种最简单的电源转换芯片，基本上不需要元件。传统的线性稳压器，如78xx系列都要求输入电压要比输出电压高2V-3V以上，否则不能正常工作，5V到3.3V的电压差只有1.7V，所以78xx系列已经不能满足3.3V或2.5V的电源设计要求。 面对这类需求，许多电源芯片公司推出了Low Dropout Regulator,即：低压差线形稳压器，简称LDO。这种电源芯片的压差只有1.3-0.2伏，可以实现5V转3.3V/2.5V，3.3V转2.5V/1.8V等要求。同时，较低的稳压压降，可维持较低的LDO自身功耗。

设计构思与工作原理

在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上，我们的选择设计了DC/DC开关稳压和LDO的组合电源。它是由AC/DC电源适配器或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC及LDO变换以后在输出端获得接收机所需的几组直流电压。我们只要将卫视接收机内的开关电源板替换成这种组合电源，就可以在移动环境下实现接收卫视信号的目的。

由前述的接收机几组电源参数可知，卫视接收机主要的功率消耗在3.3V和5V两组电源上。笔者设计了这款12V电压输入的卫视接收机电源板，其电原理图见图一。

电源板基本技术参数：

输入电压 ：DC 9V～19V（推荐电压：DC12V）

输出电压：

1.8V(或2.8V可选)/Max1000mA 一路

3.3V/ Max 3200mA 二路

5.0V/ Max 2500mA 二路

12V/ Max 500mA一路

21V/ Max 500mA一路

33V/ Max 20mA 一路

在这款电源设计中使用了两类稳压电源器件：LDO (低压差稳压器)和DC/DC开关式降压器(升压器)。DC/DC开关式降(升)压器：转换效率最高可达95%，属于开关电源的一类。对于LDO，由于其为线性降压元件，故供电效率完全取决于其输入/输出电压差和输出电流的大小。

LM2596开关电压调节器是电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于40V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计，我们选用固定型LM2596-5。

LM2585开关电压调节器是升压单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，开关频率100 KHz。有4 种不同的输出电压版本：固定3.3V/ 5.0V/12V 和可调整型。我们选用可调整型LM2585-ADJ。

LT1117是三端的LDO器件，能够输出0.8A的驱动电流，有4 种不同的输出电压版本：固定3.3V/ 2.5V/1.8V 和可调整型。我们选用固定型LT1117-3.3及LT1117-2.5(1.8)。

12V直流电压输入的卫视接收机用的电源板工作原理：

12V电源电压送入由U1(LM2596-5)构成的DC-DC开关式降压器输出+5V；同时LM2596的开关脉冲进入由D1、D2和D14三个双二极管构成的倍压整流电路升至约40V直流电压经齐纳稳压管D4稳压输出+33V供Tuner调谐变容二极器作调谐电压；另一路12V进入由U2(LM2585-Adj)构成的DC-DC升压开关稳压器输出+21V供接收机LNB 13/18V极化切换；+3.3V由U1(LM2596-5)输出的+5V经U3(LT1117-3.3) LDO降压取得。在有些卫视接收机中还需+2.5V(或+1.8V)供CPU，在设计中增加了另一路LDO降压，装上U4(LT-1117-2.5/LT1117-1.8)可输出+2.5V(或1.8V)，对于不需要+2.5V(或1.8V)的接收机，可不装U4 LDO及其滤波感容元件。

关键的元器件选择：

电路中的输入电容C7、C21一般应大于或等于100μF，安装时要求尽量靠近LM2596或LM2585的输入引脚，其耐压值应与最大输入电压值相匹配。LM2596输出端电容C12的值取470uF；LM2585输出端电容C24一般应大于或等于220uF； 输出电容C12、C24的耐压值应大于额定输出电压的1.5～2倍。对于5V电压输出而言，推荐使用耐压值大于16V的电容器。同时输出电容的ESR会影响到调整器控制回路的稳定性，所以电容的ESR是影响输出波纹的一个因素，绝大多数小电容有较高的ESR，导致高的开关波纹，最好选用OS-CON高频电容。

L3的取值为：47uH，L6的取值为：82uH。储能电感是影响DC-DC转换器性能的关键器件，主要考虑的参数有电感量、饱和电流和直流电阻以及铁氧体材料磁芯的开关工作频率，在体积和成本允许的情况下应选用饱和电流比较大的电感，因为当磁芯接近饱和时损耗增大，会降低转换效率。电感的饱和电流至少应大于负载的峰值电流，电感的直流电阻会消耗一定的功率，在体积和成本许可的情况下应尽量选用直流电阻小的电感。另外，为降低电源的EMI，最好选用具有闭合磁芯的电感。

二极管VD3的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，考虑到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2596的最大电流限制，二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍，推荐使用1N582x系列的肖特基二极管。二极管D5的额定电流值也应大于最大负载电流的1.2倍，反向电压应大于最大输入电压的4倍。

U2的采样电阻R3、R4和R5应使用1%精度的电阻，它们的值与输出电压有以下关系：

VOUT = VREF〔 1 +（R4+R5）/R3〕

其中VOUT是输出电压、VREF是参考电压(VREF =1.23V)

图二为该电源板的双面PCB板，图三为安装好的成品电源板，图四为配套的220V/12V电源适配器。

这款电源板采用了双面印刷电路设计，其PCB板尺寸仅为：9.6cm×7.4cm，小容量阻容元件选用贴片元件，电解电容一律使用耐高温为105°C的，功率电感采用闭合磁芯的电感，防反插大功率专用电源插座。整个电源板装好后一般不需调试，检测输出电压正常后即可上机使用。

应用实例及性能测试

了解了这块电源板的设计特点和原理后，我们再来看看它的各种性能和测试结果。

A：海克威2000H接收机应用实例及性能测试

海克威2000H接收机后面板的标贴处实际是一个为安装12V控制的方形冲孔，用环氧敷铜板在此处打孔并固定，把电源板12V输入插座焊下对孔固定。图五是直流12V输入插座安装实体图（左为揭开标签后的后面板，中为插头安装后示意图，右为插座固定示意图），“SKEW”孔正好安装一只3.5直插插座，将两插座并联，可以方便的使用其他类型插头电源的输入。

图六为电源板安装在海克威2000H接收机中的实体图。

安装完毕，检查连接无误后接通220V/12V适配器电源，与原机开关电源使用220V市电一样，熟悉的开机画面和启动过程无任何异样，其声画俱佳。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT890数字万用表（DC：10A档）

在接收机进入“增加节目”状态后，其电流值显示比在接收节目状态时均略下降5-10mA。

B：百胜P-3800接收机应用实例及性能测试

拆除原机开关电源板及AC220V电源线,在原AC220V电源线安装孔装上12V电源插座，主板各组电源与电源板一一对应相联，检查无误后通电，接收机启动正常。

注：本机改装了DAC及运放模拟音频部分电路，同时增加一电源模块，将原机模拟音频部分电路由单12V供电改成正负双12V供电。并拆除了TV RF调制器。外接12V供电电流有所增加。图七为在百胜P－3800接收机上的安装实体图。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT-8888数字万用表（20A档）

收视卫星：113°E帕拉帕C2，高频头：嘉顿（9750/10600MHz）

C：航科CDXT430接收机应用实例及性能测试

拆除原机开关电源板及AC220V电源插座。将电源板在原机开关电源板处安装，将主板各组电源与电源板一一对应相联，检查无误后通电。接收机启动正常。

图八：为在航料430接收机上的安装实体图。

航科430机接收系统：一个0.45米的碟形卫星接收天线一锅138°E、146°E双头双星，一个0.6米的碟形卫星接收天线一锅113°E帕拉帕C2、105.5°E 3S(Ku)双头双星至一22K中频切换开关，上述各星信号馈线接至DiSEqC四切一中频开关再接至航科430卫视接收机。航科430系统软件第一系统：中文南瓜，第二系统：英文V+V。其中138°E数码天空、113°E真世界两直播平台使用CV12网络共享解密系统，146°E马步海梦幻直播平台使用ATMEGA8芯片黑色D卡解密。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT-8888数字万用表（20A档）

D：应用镍氢可充电池作电源供应的实验

采用市场上常见到的镍氢电池，作为直流电源，看看它的表现如何！

图九为邮购价3元一只的5号镍氢电池。电池容量标注1600mAH，标称电压1.2V。

10节镍氢电池经过20小时的首次充电后，串联后测空载电压为14V，接入已安装在海克威2000H接收机的12V电源板的电源输入端。

测量仪表：MF47万用表（DC：50V档）、DT890数字万用表（DC 10A档）。

环境温度：18°C

10节镍氢电池组在连续工作1小时10分钟后，电压跌落加快，在跌落到5V时接收机停止工作，在电池组电压跌落到5V的过程中，接收机始终稳定在选定的凤凰咨询台直至停止工作，未发生节目偏移现象。

再次对镍氢电池充电，充满放置4个小时后，采取间断供电的方式，每供电20分钟停止10分钟，然后重复此过程，在电池组电压跌落到10V时停止供电（此时为电池放电的保护截至电压），累计实际供电时间为1小时20分钟（编者注：为了增加供电时间，可选择较大AH的电池)。

E：输入电压的变化对输出稳压性能影响的测试

在海克威2000H接收机上，以12V电源板的最高输出电压32V为例，用MF47型万用表观察其输出电压相应的跌落变化。在充电电池组电压逐步下降的过程中，从开始的最高值逐渐跌落到10V时，其电源板输出的32V电压保持不变，电池组电压跌落到9.5V时，32V电压跌落到31V，在电池组电压跌落到7.6V时，32V电压跌落到25V，在电池组电压跌落到5V以下时，32V电压随之迅速跌落，整个电源板停止工作。

在上述实验中，本电源板的各电压转换集成电路在没有另加散热器的情况下只有温热感，温度最高的是LM2596稳压块，估计表面温度低于60°C。

注：虽然本电源板的输入电压设计适应范围为：DC 9～19V，但在用高于12V的直流输入电源时请务必注意：

1、查看接收机原电源板输出的12V电压是否是只提供给接收机的音频低放部分，并且音频低放单元的最高承受电压要大于本电源板的输入电压！

2、如果第一项是肯定的，将接收机主板中原12V电源通路的滤波电容全部更换为等于或高于25V耐压值的电容！

3、如果接收机原电源板输出的12V电压同时还供给其它电路，应检查相应的单元电路最高耐受电压是否高于本电源板的输入电压，并且确定在此电压下是否能可靠和正常工作。

4、选用其他直流输入电源时，要注意其空载时的输出电压是否符合上述要求！

F：220V/12V电源适配器输出电压测试数据

测量仪表：：MF47万用表（DC：50V档），DT890数字表（DC：10A档）

G：12V输入电源的接收机用电源板转换效率的测试

使用海克威2000H接收机，在相同的收视参数条件下，分别测试12V电源板的输入电压、电流以及其输出的各路电压、电流。

测量仪表：DT9205M数字万用表。测试数据如下表：

其工作效率η=输出总功率Pout/输入总功率Pin=0.701

结论

第7篇：稳压电源设计原理范文

【关键词】电流脉宽调制;PWM;Pspice

1.概述

电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性，电子设备故障60%来自电源，开关稳压电源的调整工作在开关状态，主要优越性是高达70%-95%变换效率。

目前，空间技术、计算机、通信、雷达、电视及家用电器中的稳压电源已逐步被开关电源取代。开关稳压电源的优越性主要表现在：功耗小，稳压范围宽，体积小、重量轻[1] [2]。

传统的线性电源具有稳压性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但工频变压器体积庞大，调整管工作于线性放大状态，导致电源功耗大、效率低、发热严重。开关电源采用功率管作为开关器件，工作于开关状态，损耗小;工作频率在几十到上百千赫兹，滤波电容、电感的数值较小。线性稳压电源允许电网波动范围为220v×（1±10%）， 对电网的适应能力很强。另外，由于功耗小、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性[3]。

2.系统整体概述

开关电源可分成：机箱（或机壳）、电源主电路、电源控制电路三部分。机箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用;电源主电路负责进行功率转换，通过适当控制电路将市电转换为所需的直流输出电压;控制电路根据实际需要产生主电路所需的控制脉冲及提供保护。开关电源的结构框图如图1所示：

图1 开关电源的结构框图

电源主电路通过输入整流滤波、DC-DC变换、输出整流滤波将市电转为所需的直流电压。开关电源主回路可以分为：输入整流滤波回路、功率开关桥、输出整流滤波三部分。输入整流滤波回路通过整流模块将交流电变换成含有脉动成分的直流电，通过输入滤波电容使脉动直流电变为较平滑的直流电;功率开关桥将滤波所得直流电变换为高频方波电压，通过高频变压器传送至输出侧。由输出整流滤波回路将高频方波电压滤波为所需直流电压或电流。

控制电路为主回路提供正常功率变换所需的触发脉冲。具有以下功能：控制脉冲产生电路、驱动电路、电压反馈控制电路、各种保护电路、辅助电源电路[4] [5]。

3.软开关技术

软开关技术指零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）。图4所示为功率开关管在软开关及硬开关下的波形：

图2 软开关理想波形和硬开关波形

软开关包括软开通和软关断。软开通包括零电流开通及零电压开通，软关断包括零电流关断及零电压关断，可按照驱动信号时序来判断。

零电流关断：关断命令在t2时刻或其后给出，开关器件端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。

电压关断：关断命令在t1时刻给出，开关器件电流由通态值下降到断态值后，端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。在t2前，开关器件端电压必须维持在通态值（约等于零）。

零电压开通：开通命令在t2时刻或其后给出，开关器件电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2前，开关器件端电压必须下降到通态值（约等于零），电流上升到通态值以前维持在零。

零电流开通：开通命令在t1时刻给出，开关器件端电压由断态值下降到通态值以后，电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2以前开关器件电流必须维持在断态值（约等于零）[6] [7]。

图3 电源控制电路框图

4.控制电路

根据电路功能将控制电路分为几部分：脉冲产生电路、触发电路、电压反馈控制电路、软启动电路、保护电路、辅助电源电路等[8]，控制电路如图3所示。

脉冲产生电路是控制电路的核心。脉冲产生电路根据电压反馈控制电路、保护电路及软启动电路等提供的控制信号产生所需脉冲信号，该脉冲信号经过触发电路的放大驱动开关元件，使开关管导通或关断。

控制电路输出的PWM信号，电平幅值和功率能力均不足以驱动大功率开关元件，需要选择合适的驱动电路。驱动电路将控制电路输出PWM脉冲信号经过电隔离后进行功率放大及电压调整驱动大功率开关管，脉冲幅度以及波形关系到开关管的开关过程，直接影响损耗，需合理设计驱动电路，实现开关管最佳开通与关断[9][10]。

5.系统仿真

5.1 总电路设计

利用理想电源代替振荡器，通过设置时钟周期给定振荡频率，仿真时控制震荡频率外接定时电阻和电容的6、7脚均可不接。简化输出电路，利用两个晶体管模拟输出级，关闭控制端用数字激励驱动，内部逻辑利用数字仿真器进行仿真。电路参数选择和设计时，应考虑上述简化对系统的影响[11] [12]。

图4 总电路设计图

5.2 PWM模块

根据PWM产生的原理得到仿真模块，用以产生可调的PWM信号。工频脉冲信号，通过比较器，经积分器产生三角锯齿波，通过比较取符号产生一路脉冲信号，由分频器产生两路互补驱动脉冲，输入调节PWM信号的占空比[13]。

图5 PWM仿真图

6.结论

采用组合式变换器实现多路输出、多种保护。通过Pspice仿真，验证了设计思路的正确，理论性的可实现。

参考文献

[1]丁道宏，陈东伟.电力电子技术应用（第四版）[M].航空工业出版社，2004.

[2]许文龙.胡信国.现代通信电源技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3]李宣江.开关电源的设计与应用[M].西安交通大学出版社，2004.

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[13]汪阳.智能高频开关电源的研究[D].武汉大学硕士学位论文，2002.

第8篇：稳压电源设计原理范文

关键词：任务；驱动法；《模拟电子技术》；课程；应用

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）22-024-01

《模拟电子技术》是电子技术应用专业的一门重要基础课，具有较强的实践性、操作性和应用性。任务驱动教学法主要通过教师对学生学习任务设计，将教学内容分解成一个个电子产品的制作任务，指导学生搜集资料，找到解决任务的方法，循序渐进的完成学习任务，来达到教学目标。它有效地培养了学生实践操作能力，充分调动了学生的学习积极性。结合我校学生自身特点以及将来就业岗位对专业能力的要求，笔者尝试将任务驱动教学法引入本课程教学，将“任务驱动”教学法贯穿于整个教学过程，注重学生应用能力、团队协作精神和创新能力的培养。

“任务驱动”以“任务”激活学生的学习动机，激发了学生的求知欲望，是一种有效的学习方法。从相对比较简单的实例入手，教师给学生布置给一个个“任务”，当学生们通过自己的努力完成时，他的心理上就会获得一种成就感。随着一项又一项任务的完成，学生成就感的不断提升，增强学生的自信心和自主学习的能力。他们从被动学习逐步转变为主动学习，进而又带动理论学习和实践操作，同时还能培养他们独立探索、勇于开拓进取的精神。

任务驱动法是建构主义学习理论基础上的教学方法，对于教师而言，教学方式更为灵活，组织引导更重精当。对于学生而言，课堂学习更为开放民主，思考、探索更需交流、发现和创新更为主动，使课堂教学过程充满生命个性的闪光和智慧的灵感，将教学过程转变为学生以完成任务为主的空间互动式的探究学习，使学生在课堂上改变“身在曹营心在汉”的梦游，始终处于注意力集中，情绪高涨的积极学习状态。每个学生都能怀着浓厚的兴趣，带着极大的热情参与到解决完成“任务”的过程中。通过“任务”的完成实现知识的重构。

下面是本人基于任务驱动教学法在直流稳压电源的制作与调试课题中进行实践的教学案例。 由任务分析、学习目标、教学设计和教学反思四个要素组成，其每个要素的具体内容如下：

一、任务分析

直流稳压电源的制作与调试是模拟电子技术中的一个非常重要的模块。直流稳压电源在电子产品中应用十分广泛，设计此任务，能够贴近学生实际生活，激发兴趣和他们的求知欲。 学生已掌握电压、电流等基本概念，并掌握电阻、电容、电感等常用元器件的特性和基本应用。在技能方面，能够熟练运用焊接技术和使用常用仪器仪表。 通过任务分析，学生查找资料，小组讨论，绘制出方框图。

根据直流稳压电源的技术指标及要求，其电子线路设计如下：首先由变压器 将市电 220V 交流电降为低压；其次是二极管 VD1～VD4 组成的整流电路，利用二极管的单向导电性将低压交流电转换成单向脉动的直流电；第三，利用电容 C1 两端电压不能突变的特性，滤除单向脉动直流电中的交流成分；最后，三端式集成稳压器，用来稳定由于电网电压波动、负载变化等引起的输出电压的变化。

二、学习目标

总学习目标： 通过学生对简易直流稳压电源的制作，掌握晶体二极管的单向导电性、二极管的参数选择以及直流稳压电源的工作原理等相关理论知识，同时增强对电子产品的制作工艺的认识，提高学生的动手操作能力。

三、教学设计

根据模块内容把该项目分解成以下几个任务：任务一：根据 方框图设计整流电路；任务二：手工制作PCB板；任务三：安装三端可调稳压电源；任务四：整机调试与排故。

四、教学反思

第9篇：稳压电源设计原理范文

【关键词】稳压 三端稳压器 CW7805

在电子电路设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，目前，很多直流稳压电源都是采用串联反馈式稳压原理，即通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压的范围。

1 设计任务和要求

输出电压： UO= +5V UO= 0 ～ +12V （两组电压不能同时输出）

输出电流：IO= 0 ～ 500mA

2 电路的确定

整流器件采用硅桥，数字滤波器采用大容量的电解电容和小容量的有机薄膜电容器，稳压电路选择用集成稳压器组成串联电路。

3 设计方案

电路图如图1所示：

在图1中，当转换开关S投向“固定”时，此稳压电路就通过三端稳压器CW7805输出+5V电压，是一个固定输出的直流稳压电源；

当转换开关S投向“可调”时，此时输出电压为：

UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RPUZ （1）

式（1）中：UXX ― 所用集成稳压器标称输出电压值，此处为+5V

UZ― 硅稳压管电压，值为-5V，加稳压管是为了可调输出从0V开始

ID― 集成稳压器的静态工作电流

R1，RP ― 为适应固定输出改为可调输出而设置的外接取样电阻和电位器

式（1）中，UZ= UXX，输出电压可写成：

UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RP

UO与RP成正比，即在RP= 0时，输出电压UO= 0 V，随着RP阻值的增大，输出电压UO亦提高，实现了输出电压从0 V起的可调。

4 元件选择与电路参数的计算

4.1 选择集成稳压器

CW7805的起点参数典型规范值为：

输入直流电压UI= 10V

输出直流电压 UO= 5V

4.2 确定输入电压

（1）当输出电压最低时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最高，但不得超过允许值，即UI UOmax< 35V。

（2）当输出电压最高时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最低，但要稳压器正常工作，即 UI UOmax > 2V。

结合设计的具体要求，选UI= 15V。当 UO= 0V时，UI UO = 15V，稳压器输入，输出端之间的电压为超过允许值；当UO= 12V时， UI UO= 3 V，稳压器亦能正常工作。

4.3 确定变压器次级电压有效值U2，U3

采用桥式整流电容滤波电路，则输出电压：

U2=（1.05 ～ 1.1）UI/1.2

得U2= 13.125V 取 U2= 14V

同理，取U3 = 5 V

4.4 选择硅桥

在图2中，根据桥式整流电容滤波电路的输出电压公式：

（1）硅桥（Bridge1）的耐压值为：

URm1= U21.4×14V = 19.6V

硅桥的额定电流为 ：

ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA

由此，可选用500mA＼50V的硅桥

（2）硅桥（Bridge2）的耐压值为：

URm2==7V

硅桥的额定电流为 ：

ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA

由此，可选用500mA＼14V的硅桥

4.5 确定滤波电容C1

取RLC1≥ 3 ×T/2，则有：

C1≥ =0.003F （T为交流电网电压的周期）。

选取C1和C4为3300uF/25V的铝电解电容器

4.6 确定外接取样电阻R1

取样电流IR1≥（3 ～ 5）ID，取IR1= 3ID，

则：R1=UXX / IR1=5V/3×3.2mA≈0.521K

可取R1= 510?

4.7 选择可调电位器RP

当RP的下端不接-5V辅助电源，而直接接地时，可得：

U0= UXX+ （UXX/R1+ ID） ×RP

RP=（U0- UXX）/ （UXX/R1+ ID）≈0.538K

所以，可取RP 为600?的可调电位器。

4.8 确定R2

2CW13是硅稳压二极管，最大工作电流 IZM=38mA，稳定电压UZ=5.5～6.5V，R2为限流电阻，有： R2=UZ / IZM

R2范围为140?～ 170?，可取R2=150?。

4.9 C2，C3的选取

电路中C2，C3是为减小纹波，消除自激振荡而设立的。

C2=C3=C5= 0.1 ～ 0.33uF

4.10 -5V辅助硅稳压管稳压电路的设计

为抵消+5V而设置的-5V辅助硅稳压管稳压电路。

5 结论

本设计是一个直流稳压电源，可以不同时输出两组电压（+5V和0～+12V），电路简单，易于实现。但在输出0～+12V时，用电位器对电压进行调节，由于电位器阻值的非线形和调整范围窄，使直流稳压电源难以实现输出的电压的精度调整。在稳压器公共端电流 变化时，输出电压会受到影响，为进一步改善电路，可以在实用电路中加电压跟随器，将稳压器与取样电阻隔离。

参考文献

[1]张友汉著.电子线路设计应用手册[M].福州：福建科学技术出版社，2007（07）.

[2]杨欣，王玉凤主编.电路设计与仿真[M].北京：清华大学出版社，2006（04）.

[3]黄继昌主编.电子元器件应用手册[M].北京：人民邮电出版社，2004（07）.

[4]童诗白，华成英主编.模拟电子技术[M].北京：高等教育出版社，2001（01）.

作者简介

李翠翠（1983-），女，陕西省咸阳市人。大学本科学历。现为西安汽车科技职业学院助教。研究方向为汽车电子技术。