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直流穩壓電源的設計范文第1篇

關鍵詞：直流，穩壓電源，設計

Abstract: power supply is designed in this paper is composed of two parts, respectively, step voltage output power group and the positive and negative double power group. AT89S52 microcontroller as the core of the design of the control device, with the help of DAC series of digital-analog conversion chip, LM317 and LM337 regulator and CD4051 as the transform of the output voltage. DC regulated power supply design has certain protective function, and can be conveniently on the voltage display, each with 0.1V step increasing or decreasing voltage, enough to satisfy many experimental situations.

Keywords: DC, DC power supply, design

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

一、引言

直流穩壓電源是電子及電氣中常用的設備之一。傳統的直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩壓電源品種很多，但均存在以下問題：當輸出電壓需要精確輸出，困難較大。另外，常常通過硬件對過載進行限流或截流型保護，電路構成復雜，穩壓精度也不高?，F設計精度簡易直流電源，克服了傳統直流電壓源的缺點，具有較高的應用價值。

二、本系統功能特點

(1)一組電源最大輸出電流可達2.5A，輸出電壓從0.0V～＋12.0V以0.1V步進連續可調（遞增或遞減），在輸出電壓在小于＋3V時，短路保護；當輸出電壓為＋3V～＋12V時輸出電流超過2.5A時保護。另一組電源最大輸出電流為1A，輸出電壓為：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八種電壓依次可調。

(2)輸出端無論是過流還是短路，保護電路的動作都是以切斷輸出回路的方式工作，且當輸出短路不再存在或負載足夠輕時電路會自動恢復正常工作狀態。保護動作時兼有聲光報警信號。

(3)電路能夠將兩組電源的輸出電壓幅值實時直觀地顯示出來。

本文以AT89S52單片機為本設計的核心控制器件，借助于DAC系列數模轉換芯片將數字量轉換成模擬量，并通過I/U的轉換以電壓的形式輸出；運用LM317與LM337結合的方式作為穩壓器，用CD4051作為輸出電壓的變換。

三、系統硬件的設計與實現

系統硬件的結構框圖如下圖所示。主要由單片機、兩組電源、顯示、檢測與保護電路、報警電路及鍵盤輸入電路組成。

3.1、步進電壓輸出電源組工作原理

在這部分電路中主要的器件有單片機AT89S52、D/A轉換器DAC0832、運放OP07和電流放大所用三極管。其電路原理框圖如下圖所示。

工作原理：首先給各芯片正常工作的條件，先利用單片機產生一組8位二進制代碼并從P0口輸出，可以通過按鍵來調整單片機輸出二進制代碼的加1和減1。8位二進制范圍在00000000～11111111有效,再用此組二進制碼送到DAC0832的數據輸入端（DI0～DI7）,本系統是因D/A轉換簡單，故采用直通方式工作。與單片機電路連接如下圖所示。

在電流/電壓轉換之后用運算放大電路進行了4倍的電壓放大電路。電路連接如下圖所示。

3.2、常用正負雙電源組工作原理

該電源組輸出正負對稱的直流電壓，電壓值為8組實驗最為常用的電源：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。為了確保用電安全，電路在開機狀態下必須能有0V的輸出功能。電路原理圖如下圖所示。

圖中二極管D1、D3的作用是輸入開路時，防止C13、C23通過LM317、LM337放電。D2、D4的作用是輸出端短路時，防止C12、C22向穩壓器的調整端放電。在LM317穩壓電路中，它的基準電壓為＋1.25V，輸出電流可達1.5A。圖中R1、R2為泄放電阻，其輸出電壓的改變通變換調整端的電阻予以實現。

3.3、保護電路工作原理

保護環節的硬件電路主要由取樣電路、A/D轉換電路、單片機、保護控制與報警電路四部分構成。構成框圖如下圖所示。

它能在輸出端短路或是負載過重導致的過流現象存在時動作，以切斷輸出回路保護電源本身不致損壞。其取樣電路采用阻值極小的大功率電阻，這里取值為0.1Ω，如下圖所示。

串聯電阻R2、R3的作用為了防止輸出端短路是的高電壓反饋到A/D轉換器的模擬量輸入端而導致其損壞。當輸出端連接上負載時，在取樣電阻就會有電流流過，并產生一定的壓降，并作為取樣信號送到A/D轉換電路進行模數轉換。

3.4、顯示電路工作原理

顯示電路運用了最為常用的1/3位A/D轉換集成電路ICL7107，由于該芯片要求正負雙電源供電。以ICL7107本身38腳產生振蕩信號作為資源，用一個六非門集成電路CD4069（或74LS04）與電阻電容構成負壓產生電路。而芯片參考電壓（36腳）仍用TL431提供。如下圖所示。

3.5、數控部分

數控部分是穩壓電源實現數字化控制的核心。以AT89S51單片機為控制核，采用DAC模塊實現穩壓電路的輸出控制，并由ADC模塊實現輸出電壓的測量，利用鍵盤和顯示模塊實現人機交互。鍵盤模塊采用4×4 矩陣鍵盤，實現輸出電壓的數字化設定和步進調整。而DAC模塊和ADC模塊都采用串行控制芯片，減少了單片機IO口的使用。

四、系統軟件設計

本系統的軟件用C語言編寫而成。包含主程序、D/A轉換程序、A/D轉換程序、保護動作程序幾個模塊組成。主程序流程圖如下圖所示。

由于設計使用的51系列單片機沒有SPI接口，故采用軟件模擬SPI的操作方法實現串行控制。在ADC采樣時，對輸出電壓進行多次采樣(如100次)，取其平均值作為采樣結果，否則采樣過于頻繁，測量不準確。而預設DAC輸出時，根據設定值預設一個DAC控制字，使輸出接近設定值。在微調DAC輸出時，只需對DAC控制字進行增1或減1操作即可。在鍵盤掃描時，如果按下的是數字鍵，則儲存數字; 如果按下的是單位鍵，則組合之前按下的各數字鍵，使之成為一個數值，作為新的設定值; 如果按下的是步長鍵，則可設置步長值; 如果按下的是步進鍵，則對DAC設定值按所設置的步長增或減，使輸出電壓步進變化。

五、結果分析

（1）由于選擇A/D與D/A轉換器精度遠高過指標要求的精度，且電路中所用的電阻均采用精密電阻，所以可以保證設定值和實際測量值的精度要求經過測試，誤差最大為0.06V。

（2）輸出端并聯大容量的電容濾波與優質高頻吸收電容（突波電容）,進一步降低輸出電壓的紋波系數。

六、結束語

本文介紹的電源以AT89S52單片機為核心控制器件，此電源不僅擁有完善的過流保護功能、直觀的電壓顯示、良好的穩定性和較大的輸出電流，而且能同時輸出常用正負雙電源和以0.1V步進遞增或遞減電壓，足以滿足眾多實驗場合的需求。

參考文獻

[1] 王春梅.實驗室簡易數控直流穩壓電源的設計[J].化工自動化及儀表.2011(01)

[2] 劉楚湘,杜勇,尤雙楓.基于單片機的數控直流穩壓電源設計[J].新疆師范大學學報(自然科學版).2007(01)

直流穩壓電源的設計范文第2篇

關鍵詞：Multisim 直流穩壓電源

中圖分類號：G719.21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0181-04

Study of Circuit Design with Multisim Based on the Series

DC Regulated Power Supply

Li Yuelan

（Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce，Yinchuan Ningxia，750001，China）

Abstract：This article is to analyse the series DC regulated power supply with multisim，there are lot of advantages with multisim，The first，quick and easy to build the circuit；The second，it can make theory touch with practice and make students improved comprehension greatly to theory.The third， it can make teaching steps be had the working process of the complete，the same to say， designing―welding―assembling―debugging，it is important basis for students to design circuit.

Key Words：Multisim；Series DC Regulated Power Supply

本文撰寫的背景是，《電子產品組裝與調試》是《電子技術》這門課程在工學結合課程模式下所產生的一門新課程，在新模式下所產生的《電子產品組裝與調試》課程與以往的《電子技術》課程相比優點在于：瓦解以前學科式章節模式，重新組合教學內容，使得教學內容以工作過程為導向，項目為載體；整個課程內容重點體現能力訓練、工作經歷相結合的教育模式；注重角色的變化，體現了學生為主體，教師為指導的角色扮演。高等職業教育開設《電子產品組裝與調試》課程培養的學生應該具備改造、設計電路；焊接、組裝電子產品；調試、維護產品的能力。現如今《電子產品組裝與調試》課程內容設計和組織課堂過程發現，這門專業核心課程整個內容注重學生組裝與調試能力突出，而改造、設計電路能力欠缺，甚至沒有。對于大專層次的學生，如果改造、設計電路能力不加重視，從而培養出來的學生與中專層次的學生就沒有了區別。為此，在《電子產品組裝與調試》課程中采用Multisim軟件，對每一電子產品原理圖的仿真分析可以提高學生對電路原理的理解，開拓學生電路設計的思路及其培養學生對電子產品設計的能力。

1 Multisim簡介

Multisim源于加拿大后期被美國NI公司（美國國家儀器公司）收購，其具有數千種電路元器件供實驗選用，虛擬測試儀器儀表種類齊全，可以設計、測試和演示各種電子電路。實現計算機仿真設計與虛擬實驗，與傳統的電子電路設計與試驗方法比較，具有設計與實驗可以同步進行，可以邊設計邊實驗，修改調試方便；實驗中不消耗實際元器件，實驗成本低，實驗速度快，效率高，設計和實驗成功的電路可以直接在產品中使用等特點。其解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一老大難問題，并很好的將設計環節展現在教學中。

2 串聯直流穩壓電源電路整體設計分析

串聯型穩壓電路以穩壓管穩壓電路為基礎，利用晶體管的電路放大作用，增加負載電流；在電路中引入電壓負反饋使輸出電壓穩定；并且通過改變的反饋網絡參數使輸出電壓可調。本文以具有放大環節串聯型穩壓電路為例進行分析，如圖1所示。

2.1 穩壓設計原理

當由于某種原因（如電網電壓波動或負載電阻的變化等）使輸出電壓U0升高（降低）時，取樣電路將這一變化趨勢送到集成運放的反向輸入端，并與同相輸入端電位UZ進行比較放大；集成運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（升高）；因為電路采用的射極輸出形式，所以輸出電壓UO必然降低（升高），從而使UO得到穩定。

2.2 輸出電壓的可調范圍

在理想運放條件下，凈輸入電壓為零，即，則電位器滑到最上端時，輸出電壓最小，為：

，則電位器滑到最下端時，輸出電壓最大，為：

2.3 調整管的選擇

根據電路中元件選擇，變壓器二次側電壓有效值39.239 V，橋式整流及電容濾波電路得到V。調整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數，

，

。

3 串聯直流穩壓電源電路模塊設計分析

串聯直流穩壓電源電路如圖1所示，電路主要由整流濾波模塊，同相比例運算電路模塊，電壓串聯負反饋電路模塊，射極輸出器模塊組成。

3.1 橋式整流電容濾波電路

橋式整流電路工作原理如圖2所示，設變壓器二次側電壓為當為正半周時，電流由2點流出經1點到R1，再經4點到達3點，負載R1上的電壓當為負半周時，電流由3點流出經1點到R1，再經4點到達2點，負載R1的電壓。輸出電壓的平均值為。

橋式整流電容濾波電路工作原理如圖3所示，當二次側電壓處于正半周并且數值大于電容兩端電壓時，電流一路經負載R1，另一路對電容C充電，理想情況下，當上升到峰值后開始下降，電容通過負載R1放電，其電壓開始下降，趨勢與基本相同，但由于電容按指數規律放電，所以當下降到一定數值后，的下降速度小于，使得大于，從而導致二極管截止，電容C繼續通過R1放電，按指數規律緩慢下降。當的負半周與以上原理相同。由圖3中波形圖可以看出，經濾波后的輸出電壓不僅變得平滑，而且平均值也得到提高。為了獲得較好的濾波效果，在實際電路中，應選擇濾波電容的容量滿足的條件，此時電容的耐壓值應大于。

3.2 同相比例運算電路

同相比例運算電路工作原理如圖4所示，左圖中根據理想集成運放工作在線性區時，滿足“虛短”和“虛斷”的概念，

，

右圖中，由基本原理可推到出

3.3 電壓串聯負反饋電路

同相比例運算電路和電壓串聯負反饋電路是一體，但此電路承擔兩種功能，工作原理如圖4所示，左圖中由于R1是輸入端與輸出端的連接元件，所以R1是反饋網絡。其是從輸出電壓取樣，通過反饋網絡得到反饋電壓，然后與輸入電壓相比較，求得差值作為凈輸入電壓進行放大，故此反饋類型是電壓串聯負反饋。由可得此反饋類型僅僅決定于，而與負載電阻無關，因此，可以將電路的輸出看成為電壓控制的電壓源，且輸出電阻為零。右圖中電阻是反饋電阻并且類型是電壓串聯負反饋，由：

可得是控制的電壓源，穩定輸出電壓。

3.4 射極輸出器電路

共集電極放大電路工作原理如圖5所示，共集電極放大電路是從發射極輸出的，所以簡稱射極輸出器，此電路的電壓放大倍數。

因此，小于1但近似等于1，即略小于，電路沒有電壓放大作用，此外，跟隨變化，故電路又稱為射極跟隨器。

3.5 采樣-電壓比較-穩壓-放大電路

采樣-電壓比較-穩壓-放大模塊也就是以上同相比例運算電路構成的電壓串聯負反饋電路、射極輸出器電路綜合體模塊。主要采用集成運放構成了深度電壓負反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當穩定。輸出電壓如圖6所示，輸出電壓通過三極管構成的射極輸出器將其穩定，其穩壓電源可通過電阻R3調節其輸出電壓范圍，最大約為30 V，最小10 V。

4 結語

由上述仿真結果可知，先是具有放大環節的可調穩壓電源電路整體設計思路作以分析，然后對電路的每一模塊進行詳細的分析，電路的元器件其取值都將影響穩壓電源性能，從變壓、整流、濾波、電壓比較、穩壓到最終輸出電壓的可調，體現了電路整個設計思想和工作原理，結論與理論相一致。

現如今各高職院校在教學中，仿真軟件應用有兩種形式：Multisim以一門單獨EDA即電子自動化設計課程展開教學；《電子技術》課程在實驗部分有所應用，（教材中以獨立實驗的特點編寫，但真正很少實現）。問題所在：軟件和實體沒有有效的結合起來，理論中電路原理教學沒有應用到仿真軟件，不能快速有效提高學生理解能力；Multisim實驗教學形同虛設，在理論教學和實驗教學中由于軟件的配備、時間的分配等問題的存在不能夠實現仿真教學；《電子產品組裝與調試》作為一門基于工學結合的課程，現還是試探和完善階段，Multisim的應用還是個空白。

如果在教學中采用Multisim軟件，如以上串聯直流穩壓電源電路的分析過程，可以解決以上的問題。仿真軟件Multisim的引入，能夠快捷方便的搭建電路，預測電路的結果；大大縮減理論知識的教學時間，較短的時間將理論融會貫通，提高學生對電路工作原理的認識與理解的能力；使整個教學環節有一個完整的工作過程，即設計―焊接―組裝―調試的過程，更加完善工了學結合課程模式；為電路的改造和設計奠定基礎，為學生將來的可持續發展奠定基礎。

參考文獻

[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 張新喜，許軍.Multisim 10電路仿真及應用[M].北京：機械工業出版社，2010.

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[7] 王國玉，李中顯.電子產品設計與制作[M].北京：科學出版社，2010.

直流穩壓電源的設計范文第3篇

關鍵詞：直流穩壓電源；電路設計；工作原理

1 電路設計背景和目的

通過多年的教學經驗和對中職院校的學生進行的調研情況來看，中職院校的學生普遍文化基礎薄弱，對文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學生對實訓課程感興趣，喜歡動手操作，能夠嘗試動手去做一些實驗，有的甚至能獨立完成一些電子產品的安裝與調試。例如，簡單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對中職院校學生的實際情況，結合我學院電氣工程系的學生學習情況，今年，我系領導決定對學生的課程安排進行了大膽改革，去掉純粹的理論課，所有專業課程都變為一體化課程，讓學生通過動手操作掌握理論知識，真正做到在做中學，在學中做，在這樣的背景下，我嘗試了將所擔任學科《電子技術基礎》這門理論課程融入到《電子電路的安裝與調試》這門實訓課程中去，變理論課實訓課程為一體化課程。依托這樣的改革前提，我嘗試對直流穩壓電源的電路進行了以下設計，目的就是為了更好的適應電氣工程系的改革實踐，同時也能夠使學生在實際動手操作過程中深刻理解相應的電子專業理論知識，能夠培養學生掌握理論知識的能力，激發學生熱愛電子專業的熱情，提高了學生學習的積極性，最重要的是讓學生學會了技能，一技在手，更好地走上工作崗位，盡快地適應社會。

2 電路設計實驗設備及器件

所謂巧婦難為無米之炊，電路設計同樣需要必要的實驗設施和工具，而實驗條件的好壞和選擇工具的正確與否是設計的關鍵和前提。下面我來具體闡釋我的設計思路中所需要的實驗條件、實驗工具和必要的原材料：

2.1 電路所需實驗設施和工具

本次設計的完成需要在專業的電子試驗臺上進行，需要的工具如下：示波器、萬用表、變壓器（12v）、電烙鐵、鉗子和鑷子等，另外需要必要的焊錫和連接線。

2.2 電路所需元器件清單

元器件清單如下：

1A二極管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；發光二極管V5，1只；熔斷絲FU 參數為1A1只；100uF 50 V電容C1，1只；10uF25V電容C2，1只；500uF 16V電容C3，1只；2200uF電容C4，1只；開關SW，1只；2.7KΩ電阻R1，1只；190Ω電阻R2，1只；280Ω電阻R3，1只；1KΩ電位器R4，1只；三端集成穩器CW7812 U（可調范圍1.25V～12V），一只；可調電阻RW，1只。

3 電路設計思路

直流穩壓電源又稱為直流穩壓器，其作用就是將交流電轉化成相應用電器所需要的穩定電壓的直流電。其關鍵是輸出直流電壓的穩定性，所以我們設計電路的著眼點就是電路轉化的穩定性。

3.1 直流穩壓電源的工作原理

直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路組成，其組成框圖如圖1：

直流穩壓電源各部分的作用

（1）電源變壓器：主要是降壓器，用于把220V的交流電轉換成整流電路所需要的交流電壓Ui。（2）整流電路：利用整流二極管單向導電性，把交流電U2轉變為脈動的直流電。（3）濾波電路：利用濾波電容將脈動直流電中的交流電壓成分過濾掉，濾波電路主要有橋式整流電容濾波電路和全波整流濾波電感濾波電路。（4）穩壓電路：利用穩壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調節與穩壓管串聯的限流電阻上的壓降來達到穩定輸出電壓的目的，用于將不穩定的直流電壓轉換成較穩定的直流電壓。

3.2 直流穩壓電源的設計方法

直流穩壓電源的設計，是根據其輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標的要求，確定出變壓器、集成穩壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的相關性能參數，選擇出這些元器件。

具體設計方法分為三個步驟：第一步：根據直流穩壓電源的輸出電壓UO、最大輸出電流IOMAX，確定出穩壓器的型號及電路形式。第二步：根據穩壓器的輸入電壓Ui，確定出電源變壓器二次側電壓U2；根據穩壓電源的最大輸出電流IOMAX，確定出流過電源變壓器二次線圈的電流I2和電源變壓器二次線圈的功率P2；再根據P2，確定出電源變壓器一次線圈的功率P1。然后根據所確定的參數，選擇合適的電源變壓器，一般為12v。第三步：確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓URM和濾波電容的容量值以及耐壓值。根據所確定的參數，選擇合適的整流二極管和濾波電容。

4 電路設計步驟

電路設計思路想出后，考慮實際電路具體設計步驟，完整的設計步驟是整個電路的核心部分，因此在設計過程中實際設計步驟顯得尤為重要，具體步驟為以下幾步：

4.1 電路圖設計方法

電路圖設計使用PCB制圖軟件制作

4.2 電路原理圖的設計

電路原理設計使用Protel2000制圖軟件設計電路原理圖如圖2。

4.3 直流穩壓電源實物設計

如圖3所示安裝直流穩壓電源電路的前半部分整流濾波電路，然后從穩壓器的輸入端加入直流電壓UI？燮12V，調節RW，如果輸出電壓也跟著發生變化，說明穩壓電路工作正常。用萬用表測量整流二極管的正、反向電阻，正確判斷出二極管的極性后，先在變壓器的二次測線圈接上額定電流為1A的保險絲，然后安裝整流濾波電路。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不能接反。經檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為正，則說明整流電路連接正確，然后斷開電源，將整流濾波電路與穩壓電路連接起來。然后接通電源，調節RW的值，如果輸出電壓滿足設計指標，說明穩壓電源中各級電路都能正常工作。

5 電路設計總結

通過論述直流穩壓電源電路的設計過程，強化了本人所教學科《電子技術基礎》中模擬電路部分知識和《電子電路的安裝與調試》實驗部分知識。所設計的直流穩壓電源電路，廣泛運用于生活中，例如手機的充電電源、冰箱的穩壓電源等。同時，也通過查閱參考書，網上資料等拓寬了自己專業方面的知識面。論述過程中，通過邊教學邊調研邊實踐的方式使本人對直流穩壓電源電路設計過程有了一些新的認識，特別是強化了自己的教學能力，增強了所教專業學生掌握理論知識的能力，提高了其動手操作的能力。通過一段時間的教學效果來看，我所教授專業的學生對學院的此種教學改革適應快，容易接受，對教師所設計的教學模塊感興趣，并且激發了繼續探究這一教學模塊的動力，這也充分證明了學院提出的此種教學改革是可行的。

參考文獻

[1]郭S.電子技術基礎（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

[2]王建.維修電工技能訓練（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社.

直流穩壓電源的設計范文第4篇

關鍵詞: 仿真 電源 Protel 99

中圖分類號: TM1 文獻標識碼: A文章編號: 1007-3973 (2010) 04-066-01

1 前言

直流穩壓電源是能夠保證在電網電壓波動或負載發生變化時,輸出穩定的電壓的常用的電子設備。它廣泛應用于儀器儀表、工業控制及測量領域中。故設計、制造一個低紋波、高精度的直流穩壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。采用電路設計仿真工具對直流穩壓電源電路的設計理念和輸出進行仿真驗證是提高設計質量、降低研制成本、縮短研制周期的有效手段,在電源設計工作中有著重要的實際應用價值。

仿真即對所設計的電路板進行電器特性的分析,檢驗其是否符合設計者的要求。如果沒有防震功能,在設計階段就無法檢驗設計的好壞,只能進行無力的實驗,這樣,一旦設計階段出現重大失誤,那么一切只能重新再來,造成時間和物質上的極大浪費。對于復雜的電路設計來說更是如此??。

Protel 99 SE系統提供了強大的電路仿真功能,能夠提供模/數信號的混合電路仿真,本文利用Protel 99 SE軟件模擬設計并仿真了直流穩壓電源電路,理論計算了該電路的主要參數,模擬分析了該電路工作過程,仿真計算了該電路工作狀態,直觀地驗證了理論分析的結果,并得到相關結論。

2 理論分析

直流穩壓電源電路如圖1所示,其中仿真信號源為頻率為50Hz,幅值為311V的正弦波信號,三極管電流放大倍數為205,穩壓管D2穩定電壓6.8V,其他參數如圖所示。

圖1 直流穩壓電源電路圖

該電路理論計算如下:

(1)輸入電壓:

(2)經變比為5:1的變壓器變壓后,變壓器副線圈兩端電壓:

(3)經D1全橋整流后,再經C1濾波后, 由經驗公式??估算電路兩端輸出電壓平均值應為:

(4)由于穩壓管D2穩定電壓為6.8V,故三極管基極與集電極電壓即電阻R1兩端電壓為:

(5)三極管工作在線性放大區,故輸出電壓為:

3 計算機仿真結果

圖2 輸入波形圖圖3 a、b兩點電位波形圖

圖4 c點電位波形圖圖5 輸出電壓波形圖

由以上分析結果可以看出:計算機仿真計算的結果中圖3與理論計算中的相符合,圖4與理論估算中的相符合,圖5與理論計算中的相符合。

4 結論

(1)計算機仿真結果不但結果更精確,而且速度非常快,大大減輕了電子線路設計人員的計算強度,尤其在需要經常改變電路元件參數時或計算復雜電路時,計算機仿真計算的快捷、方便、精確的優越性就更顯得突出。

(2)利用計算機方針軟件設計分析電子線路可以省去很多新產品調試時間,也可以及時發現設計中的錯誤,避免浪費,即節約了成本有提高了效率。

(3)利用Protel 99 SE軟件對一個電路進行仿真時,一般步驟是先放置信號源,再設置好自己想要仿真的內容,最后啟動仿真程序,輸出結果。

(4)計算機仿真結果與理論計算結果很接近,直觀的體現了理論計算結果。因此,計算機仿真電路的技術具有很強的實用性。

(項目基金:遼寧省教育廳科研項目2009A788)

注釋:

直流穩壓電源的設計范文第5篇

【關鍵詞】三端集成線性穩壓電源 ISD1420P集成芯片

本設計通過信號發生器獲取輸入信號，通過ISD1420P系列單片機語音錄放電路，實現信號的存儲與回放功能，最終用數字示波器進行輸出。

1 總體方案設計

本系統實現的是波形采集、存儲與回放功能，易用單片機控制來實現。這里以ISD1420P系列單片機為主控元件，自身電路結構非常簡單，因此在操作的時候方便使用；由于它具有零功率信息存貯的特點，因此在使用時可以省去備用電源；ISD1420P芯片較強的選址能力，使其在管理方面凸顯出強大的優越性；存儲在此芯片上的信息可以保存10年以上之久，可反復錄放達10萬次之多，并且相關的元件少，只需單一電源供電，因此成本較低。綜上所述，由于ISD1420P芯片與其他同類電路相比具有以上的優點，因此在設計中進行選用。

2 單元模塊設計

2.1 電源電路

在本次設計中選用直流穩壓電源―三端集成線性穩壓器作為供電設備，提供+5V電壓輸出。選擇三端集成線性穩壓電源的原因是其具有的基本功能和特性指標符合設計要求。

2.1.1 基本功能

（1）輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下任意設定和正常工作。

（2）輸出電流的穩流值能在額定輸出電流值以下任意設定和正常工作。

（3）直流穩壓電源的穩壓與穩流狀態能夠自動轉換并有相應的狀態指示。

（4）對于輸出的電壓值和電流值要求精確的顯示和識別。

（5）對于輸出電壓值和電流值有精準要求的直流穩壓電源，一般要用多圈電位器和電壓電流微調電位器，或者直接數字輸入。

（6）具有完善的保護電路。

2.1.2 特性指標

（1）輸出電壓范圍。

符合直流穩壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。

（2）最大輸入-輸出電壓差。

該指標表征在保證直流穩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壓電源內部調整晶體管的耐壓指標。

（3）最小輸入-輸出電壓差。

該指標表征在保證直流穩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。

2.1.3 優點

三端集成線性穩壓電源具有調整管工作在線性工作區，穩定性好、精度高、噪聲力小、效率高、體積小的優點，應用領域也極其廣泛。

2.2 ISD1420P芯片

2.2.1 芯片基本構成單元

ISD1420P芯片由時鐘振蕩器、128K字節E2PROM、微音放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差動功率放大器構成基本功能電路。芯片存儲時間為20秒。

2.2.2 芯片操作模式

此芯片的A0～A7引腳功能由A6、A7引腳的電平輸入狀態決定。當A6、A7引腳中有一個輸入的是低電平時，A0～A7的輸入全部解釋為地址位，將其功能作為起始地址使用；當A6、A7引腳輸入同為高電平時，A0～A7的輸入全部解釋為模式位，即代表不同操作模式。在使用中藥注意，地址位只能作為輸入端，在使用中不能輸出內部地址信息。

使用操作模式有兩點要注意： 所有初始操作地址端都是從0開始，一旦電路進行錄放音轉換或進入省電狀態時，地址計數器自動復位為0；當PLAYE、PLAYL或REC 變為低電平，同時A6，A7為高電平時，執行對應操作模式。這種操作模式一直執行到下一個低電平控制輸入信號出現為止，這一刻現行的地址/模式信號被取樣并執行。

操作模式中A0端為信息檢索，A1端為刪除標志，A3端為循環重放信息，A4端為連續尋址，A2、A5兩端未用。

3 設計方案實現

在系統左端A通道加入外接信號源獲得高電平為4V、低電平為0V、頻率約1kHz的單極性信號，將其通過輸入電路送入到ISD1420P電路中，進行存儲。完成存儲功能后，斷電并取消外接信號源的輸入，在系統右端A通道加入示波器，繼續供電后，通過輸出電路觀察波形，將得到與輸入端相同的波形，以證明此系統可以完成波形的采集、存儲與回放功能。B通道的工作原理與A通道完全相同，僅輸入信號有區別，在B通道中輸入峰峰值為100mA，頻率為10HzD10kHz的雙極性信號，以驗證系統的采集、存儲與回放性能。

4 系統功能、測試說明

4.1 系統功能

本系統可完成將外接信號源進行波形采集、存儲與回放的功能。在輸出端顯示波形時可進行不同的需求選擇。

（1）進行一段式輸出波形，最長時間為20秒。

（2）進行循環輸出波形，按一下PE鍵可循環輸出，按PL鍵停止；或按住PL鍵輸出，松開即停止。

（3）按順序連續分段輸出，每段輸出長度不限。

（4）按PE鍵可快速選擇輸出波形。

4.2 測試說明

（1）在A通道通過外接信號發生器輸入一個頻率為1kHz的單極性正弦波，接通電源，20秒內系統進行波形采集和存儲過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為1kHz。

（2）在B通道通過外接信號發生器輸入一個頻率為100Hz的雙極性正弦波，接通電源，20秒內系統進行波形采集和存儲過程；斷掉電源，將A通道輸出端接在示波器上，觀察輸出波形為正弦波，頻率為100Hz。

5 設計總結

通過以上報告的說明，本設計主要完成了波形的采集、存儲與回放功能，雖然波形有部分失真情況發生，但是已達到設計目的和要求。

設計有待改進的地方為此設計只能存儲一次采集的信號，并且A、B兩路信號周期不同時，不能進行連續回放，需要進一步完善。

參考文獻

[1]李國鋒，王寧會.電源技術[M].大連：大連理工大學出版社，2010（05）.

[2]唐慶玉.電工技術與電子技術[M].北京：清華大學出版社，2004（07）.

作者簡介

汪小琦（1984-），女，甘肅省臨夏回族自治州人。大學本科學歷?，F為蘭州資源環境職業技術學院信管系講師。研究方向為通信工程。