穩壓電源的設計與制作
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穩壓電源的設計與制作范文第1篇
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0163-02
在電力電子技術的不斷發展與技術革新下，開關型直流穩壓電源以其自身的工作表現與其可靠性成為我國電力系統中廣泛使用的一種設備。在實際應用中，開關型直流穩壓電源自重輕，工作內故障低，工作效率高，且其性價比占優勢，并具有功耗曉得良好表現。相比于其他開關型電源，開關型穩壓電源應用范圍廣，競爭力強，特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說，開關型穩壓電源具有著良好的專業性與穩定性。通過對于開關型穩壓電源的技術標準研讀與相關的影響因素分析，目前此類技術研究區域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關型穩壓電源的電路設計。
1.對于動態小信號模型的相關闡述
對于動態小信號模型來說，不同的模型選取進而得到的設計結果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應根據其實際情況進行分析與配置。對于開關電源來說，其本質是作為一個非線性的控制對象在進行工作，如果要對其進行成功的設計與分析，那么在進行指導建模時，應以近似建立在其穩態時的小信號擾動模型為依據。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩態時具有與設計目標相近的工作表現；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態不夠精準，會造成相應結論的誤差或偏差。基于此，以小信號擾動模型來進行開關型穩壓電源的電路設計是保證其最終設計結果滿足設計要求的必要條件。
2.開關型穩壓電源的相關性能指標
2.1性能指標之穩定性。通過相關數據與實踐結果研究表明，在不同的開關型穩壓電源系統設計下，會產生不同程度的魯棒性。而在暫態特性方面，其表現也會相應提高。但對于直流新穩壓電源來說，其系統下對于增益余量的要求是大于或等于40dB，對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。
2.2性能指標之瞬間響應指標。當開關電源處于非穩定狀態下，由于其所受的干擾，輸出量會出現相應的抖動現象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當干擾停止時，則其最終也會回到穩定值，基于此，在對開關型穩壓電源進行這方面的性能指標確定時，是以過沖幅度與動態恢復時間的長短來衡量其系統的動態特性的。在此定義下，瞬態響應指標內容主要是表現為，如果穿越頻率越高，則其系統恢復到動態平衡點的時間就越短，另一方面，系統在干擾情況下所表現的過沖幅度與其相位余量呈相關性。
2.3性能指標之電源精度。在電源精度方面，其控制要求嚴格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上。考慮到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網波動的影響，必須通過系統的負反饋來進行控制。
3.關于開關型穩壓電源的電路設計
3.1關于系統下的補償網絡與相關相關設計應用。目前來說，對于開關型直流穩壓電源系統來說，其補償網絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說，PI調節器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調節器來說，動態性差的缺點是無法忽視的。目前來說，實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統的響應速度。但其缺點也顯而易見：一方面是由于零點的大量引入直接造成系統對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產生堵塞現象；另一方面則是當開關紋波的放大倍數得到增大時，放大器也會隨之進入非線性區，這結果只會造成整個系統的不穩定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償的。
3.2關于開關型穩壓電源的電路設計原理
3.2.1理想性技術指標如下：（1）輸入交流：電壓220V（50―60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180―250V區間變化時，輸出電壓相對變化量應小于2%；（4）輸出電阻R0
3.2.2關于開關型穩壓電源的基本工作原理。當線性自流穩壓電源處于低頻率工作狀態下時，那么調整管的工作由于其體積大，則其效率相應低，但當其調整管工作處于開關狀態下時，那么其的工作表現就為體積小，效率高。
3.3開關型穩壓電源的電路設計探究。從以上論述可以看出，開關型直流穩壓電源系統其低功耗的特點是由于晶體管位于開關工作狀態下時，對于功率調整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態下的晶體管來說，當其處于一種截止狀態時，晶體管所經過的電流為0，相應的功耗也就為0；另一方面，由于開關型穩壓電源系統的穿越頻率較高，所以對于電路的動態響應速度得以提高，而且整個系統的響應速度不受低通濾波器的影響；另外，相對于直流470V的電壓來說，并環穿越頻率遠未達到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩定性方式，經過測試，其低頻紋波穩定率都在0.996以上，完全滿足了設計要求。
4.結語
綜上所述，在進行開關型穩壓電源的電路設計時，小信號的模型選擇是關鍵點。為了進一步提高開關型穩壓電源系統的穩定性，超前滯后網絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明，開關型穩壓電源的適用性非常強，必將為人們生活提供更好的服務。
參考文獻：
[1]湯世俊.淺談高性能開關型直流穩壓電源[J].學術探討，2011，（10）.
[2]樊思絲.高性能開關型直流穩壓電源的設計探究[J].企業技術開發，2011，（03）.
[3]王滔.開關型穩壓電源[J].科技風，2012，（11）.
穩壓電源的設計與制作范文第2篇
關鍵詞： 電子負載； 負載調整率； 自動測試； 小功率直流穩壓電源
中圖分類號： TN710?34； TP274 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0159?03
0 引 言
電子負載具有體積小，調節方便，工作方式靈活，性能穩定，精度高等優點，被廣泛應用于電源類產品和各類電子元器件的實驗、測試、檢定和老化環節[1]。該方案基于51單片機，設計了一種智能電子負載，與其他同類設計[1?7]相比，具有直流穩壓電源負載調整率自動測試功能。
1 系統原理
整個智能電子負載系統由單片機、恒流控制電路、功率負載器件、電壓電流檢測電路、過壓保護、供電電源等構成，系統原理框圖如圖1所示。
2 硬件電路設計
2.1 恒流及電壓電流檢測電路
2.2 模/數、數/模轉換電路
為了使系統達到一定的精度，且節省單片機I/O口資源，分別選用12位串行模/數、數/模轉換器，分辨率達[212=4 096]。[U1]，[U3]分別為模/數、數/模轉換器提供穩定的參考電壓。模/數轉換器選用TCL2543[8?9]，數/模轉換器選用TCL5618[10?11]。
2.3 過壓保護電路
3 系統程序設計
系統程序采用模塊編程、主程序調用各模塊的方式實現。主要由定電流、被測電源輸出電壓檢測、被測電源輸出電流檢測、負載調整率自動測試、按鍵檢測、顯示驅動等模塊組成。
4 結 語
以51單片機為主控芯片設計了一種新型智能電子負載，使運算放大器工作在深度負反饋條件下實現功率負載恒流，選用12位串行的模/數和數/模轉換器，設計過壓過流保護電路，通過軟件編程實現直流穩壓電源負載調整率自動測試功能。實際設計與制作表明，該方案滿足設計要求。
參考文獻
[1] 丁銳霞，馬秀坤.基于Atmega16的智能電子負載設計[J].山西師范大學學報：自然科學版，2008，22（2）：24?27.
[2] ，李家武.基于ARM 的實時調整型電子負載的設計與實現[J].計算機測量與控制，2008，16（9）：1295?1297.
[3] 楊振吉，付永杰.電子負載的設計[J].計量技術，2003（5）：24?25.
[4] 王子劍，孔峰.基于DSP的數字電子負載控制器設計[J].計算機技術與發展，2012，20（2）：241?244.
[5] 蔣益飛，周杏鵬.基于STM32直流電子負載的設計與實現[J].儀器儀表用戶，2012，19（3）：68?70.
[6] 張勝高，張慶范，王思堯，等.基于TMS320F28335的恒流型饋能式電子負載的設計[J].電子設計工程，2012（10）：103?109.
[7] 朱金剛.智能電子負載的設計[J].實驗技術與管理，2006，23（6）：26?29.
[8] 魯成杰，惠力，楊英.C51環境下TLC2543的軟件設計[J].山東科學，2010，23（5）：100?106.
[9] 葉鋼.基于TLC2543數字電壓表的設計[J].數字技術與應用，2011（10）：59?62.
穩壓電源的設計與制作范文第3篇
（1）輸出電壓是通過粗調（波段開關）及細調（電位器）來調節。當輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個小范圍內改變時（如1.05～1.07V）困難較大。
（2）隨著使用時間的增加，波段開關及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。
（3）電路采用串聯型穩壓方式，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。
針對上述存在的問題，我們在企業實習期間設計制作了應用于手機生產檢測的數控直流穩壓電源。
一、系統硬件設計
手機檢測數控直流穩壓電源由單片機控制系統、D/A轉換電路、A/D轉換電路、4位LED、按鍵和指示燈組成，電路如圖1所示。為了減小數字電路的高頻峰值電流對模擬電路的干擾，各自采用獨立的穩壓電路供電，以降低D/A輸出的紋波電壓。單片機采用ATMEL公司的AT89C51芯片，實現對A/D、D/A、顯示與按鍵的控制。
圖1：單片機控制系統電路
D/A電路采用DAC0832芯片，使用其內部自帶的2.048V基準源。加在1歐姆的取樣電阻上，輸出分辨率為0.5mA。電路如圖2所示。
圖2：DAC電路圖
A/D電路采用ADC0804芯片，與DAC0832芯片使用同一個基準源，A/D的分辨率為0.5mV，電路如圖3所示。
圖3：ADC電路圖
二、系統軟件設計
硬件電路采用AT89C51芯片，且程序中不需要涉及精確實時操作，所以使用C語言進行軟件編寫，提高程序編寫時的效率。程序設計上使用一個定時器作為系統實時時鐘，周期性的進行LED顯示、按鍵掃描、AD轉換、和顯示內容的切換，主循環負責對按鍵進行處理。
（一）主程序流程圖
主程序流程圖如圖4所示。
圖4：主程序流程圖
（二）定時中斷程序流程圖
定時中斷程序流程圖如圖5所示。
圖5：定時中斷程序流程圖
（三）按鍵檢測程序流程圖
按鍵檢測程序流程圖如圖6所示。
圖6：按鍵檢測程序流程圖
三、結束語
穩壓電源的設計與制作范文第4篇
【關鍵詞】流穩壓電源；漏電保護；LT1529；分級穩壓
1.引言
隨著電子設備向高精度、高穩定性和高可靠性的方向發展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。直流穩壓電路是后級的功能電路正常穩定工作的前提，一種寬輸入電壓范圍、可調輸出電壓、低的電壓調整率和負載調整率，安全可靠的直流穩壓電源的設計至關重要。本文設計了一種較低的電壓調整率和負載調整率，較大的輸入電壓范圍，輸出電壓可調，自帶漏電保護裝置的直流穩壓電源，具有廣泛的實用價值。
2.總體設計方案
為了達到較低的電壓調整率和負載調整率，本設計中前端穩壓電路采用LT1529可調輸出電壓穩壓芯片為主穩壓芯片，該芯片額定輸出電流最高可達3A，可接受最低輸入電壓5.5V，性能出色，在輸入電壓大于15V時，自動切換為兩級穩壓結構，避免LT1529輸入電壓過高。本設計使用AD623差分儀表運算放大器對采樣電阻上的壓降進行放大，使用MSP430F149最小系統板來實現電壓采集、功率計算，并使用1602顯示功率和電流。后級的漏電保護電路采用AD623差分儀表運算放大器對兩個采樣電阻上的電壓進行差分放大實現漏電檢測，使用LM311電壓比較器控制繼電器自鎖電路控制輸出電路通斷。電路由純模擬元件構成，具有精度高功耗低的特點。
3.前端穩壓電路設計
3.1 前端穩壓電路設計
LT1529可調輸出為3.3V～14V，額定輸出電流最高達3A，但輸入電壓最大僅為+15V。為了同時滿足高壓穩壓和低壓穩壓，采用分級穩壓的方案，分級切換控制電路采用遲滯比較器連接電磁繼電器控制穩壓，輸入低于14.5V時，直接使用LT1529穩壓，高于14.5V時先用LM317穩壓，再經過LT1529穩壓輸出。本文采用LM317做一級穩壓，額定輸出為1.5A。前端穩壓模塊分級切換功能使用比較器LM311實現。
3.2 功率測量與顯示電路
使用差分運放放大采樣電阻兩端電壓，經AD采樣、單片機計算可以實現測量與顯示功率，差放抗干擾，能準確的放大采樣信號，因此可令采樣電阻阻值較小，不至于影響輸出電壓。由于電源為正向單電源，不能使用一般的雙電源差分運放，采用AD623，電路簡單，性能穩定。使用單片機驅動1602進行功率值的顯示。
前端可調穩壓電路實際設計如圖1所示。分5個模塊，一級穩壓電路、級聯切換電路、主穩壓電路、獨立穩壓供電電路和功率測量電路。其中，獨立穩壓電路供給級聯切換電路，使其在切換前后都能穩定工作。
4.后端漏電保護電路設計
4.1 漏電檢測分析
漏電保護常用的檢測方法為采樣電阻采樣測電流差異，漏電要精準測量出30mA量級的電流，這要求檢測電路精準、抗噪。本文使用采樣電阻和差分運放對漏電流差值進行計算。上下兩端使用相同的采樣電阻，對采樣差值進行差分放大，即可精準檢測到漏電流。之后做比較，繼電器控制線路通斷。
4.2 關斷保護電路分析設計
關電保護電路采用自鎖電路，控制繼電器切斷通路，如圖2中的關斷保護電路：Vctl為前級比較器輸出的控制電壓，當漏電達到閾值時，Vctl為高電平，控制C9013三極管的集射極導通，使C9012導通，繼電器動作使線路關斷。此時反饋電阻Rb12將C9013基極拉高，保持C9013通路，實現自鎖功能。自鎖的解除需要斷電，所以關斷電源后，可以解除自鎖。
綜上所述，后端漏電保護電路實際設計電路圖如圖2所示。
后級的漏電保護電路分為三個模塊，由AD623差分儀表運算放大器和兩組精密采樣電阻組成的漏電差分檢測電路，由LM311電壓比較器組成的漏電流閾值判定電路，和閾值判定電路控制的繼電器自鎖電路組成的關電保護電路。電路由純模擬元件構成，具有精度高功耗低的特點。
5.系統調試和測試分析
5.1 測試方法
（1）RL阻值固定為5Ω。當直流輸入電壓在7～25V變化時，測量輸出端電壓變化；連接方式不變，RL阻值固定為5Ω。當直流輸入電壓在5.5～7V變化時，測量輸出電壓；
（2）轉換開關接輸出，輸入電壓固定在7V，調節負載電阻阻值，測量輸出電壓。連接方式不變，直流輸入電壓固定在7V，分別聯結5歐姆和500歐姆電阻，測量輸出電壓。
（3）直流輸入電壓固定在20V，聯結500歐姆電阻，調節前端控制輸出電壓的電阻，測量輸出電壓。
（4）設置前端輸出5V，將后級漏電保護電路接上，輸出接20Ω負載，測量輸出電壓。將200歐姆滑動變阻器和電流表接入電路，調節電阻從26mA漏電流增大測關斷電流。
5.2 測試結果
6.結論
本文所設計直流穩壓源及漏電保護裝置達到較高性能，所有指標均達到較高標準，實現了較低的電壓調整率（S?U≤1%）和負載調整率（SL≤1%），較大的輸入電壓范圍（5.5V～25V），可調輸出電壓（3.3V～14V），額定功率可達到1A，漏電保護功能靈敏（動作電流誤差的絕對值
參考文獻
[1]劉京南編著.電子電路基礎[M].（第2版）電子工業出版社（第2版），2003.
[2]周加超.直流穩壓電源的演變過程[J].科技情報開發與經濟，2005（3）.
[3]程杰寶.實用高效率直流穩壓電源[J].實用電子制作，2003.
穩壓電源的設計與制作范文第5篇
Huang Baorui； Dong Juntang
（College of Physics and Electronics Information，Yan'an University，Yan'an 716000，China）
摘要：以數字實驗室常用設備DSG-5B型數字邏輯EDA系統中電源為例，介紹開關型穩壓電源原理，并對三種常見故障進行分析及維修。
Abstract: This article takes the electric power source of DSG-5B digital logic EDA system commonly used in digital laboratory for example, introduces the principle of switching voltage regulator, and analyzes three common failure and their maintenance.
關鍵詞：直流穩壓電源 故障 維修
Key words:D. C. regulated power supply；fault；maintenance
中圖分類號：TM93 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）26-0052-01
引言
數字實驗室中大量使用了DSG-5B型數字邏輯EDA實驗系統，由于設備使用頻率較高，而且實驗系統對外漏電源部分沒有做相應處理，實驗過程中容易造成電路短路，因此系統的電源故障率較高。本文選擇了三種典型故障，對其進行原理分析并介紹了維修方法。
1直流穩壓電源工作原理
DSG-5B型數字邏輯EDA系統中電源原理如圖1所示，它由整流濾波、高頻隔離變壓器、輸出整流濾波、輔助電路和控制邏輯電路組成。市電經過單相橋式整流、濾波后成為含有脈動成分的直流電壓，之后輸入DC-DC變換器的初級繞組，經過變換器次級繞組的電壓被整流、濾波后就產生了低壓直流。為了使得在輸入交流和輸出負載發生變化時，輸出電壓能保持穩定，這里采用了脈沖寬度調制（PWM）電路，控制電路把輸出的5V電壓與基準電壓進行比較，根據比較結果來控制高頻功率開關的占空比，達到調整輸出電壓的目的[1]。在控制邏輯電路中采用了光電隔離器件，完全實現了輸出部分與輸入部分線路隔離。
2直流電源故障分析及維修
2.1 故障一現象：接入220V交流電，打開儀器電源開關，無電壓輸出。
故障分析與維修：通過觀察發現，在交流電源插座下部有保險管標示，拔掉交流電源插頭并取出保險管，用肉眼觀察，保險絲已熔斷。用一個1.5A的保險管更換，接通交流電源后，打開開關，電源穩定，輸出正常。
2.2 故障二現象同故障一。
故障分析與維修：有了對故障一的處理，我們首先也檢查了電源的保險管，發現保險熔斷，同樣更換了保險管，但更換后輸出任無電壓。參照原理圖我們分析，由于開關型穩壓電源中的開關功率管工作在高反壓和大電流的條件下，所以開關功率管損壞幾率較大。本電路中的開關功率管集成在脈沖寬度調制器（TOP223Y）中，所以初步判斷為脈沖寬度調制器損壞[2]。由于脈沖寬度調制器是集成元器件，不易用萬用表檢測其好壞，所以直接用同型號的脈沖寬度調制器進行更換。接通交流電源后，打開開關，電源穩定，輸出正常。
2.3 故障三現象：輸出電源指示燈閃爍。
故障分析與維修：從現象看，該電源間斷輸出，參照原理圖路分析，當電路負載很大時，由于TOP223內部有限流電路，所以振蕩器停止工作，電路無輸出電壓。電路停止輸出后，TOP223內部的自啟動電路，使得振蕩器重新開始工作，電路輸出電壓，由于電流過大又停振，如此往復，從現象上看就是輸出電源指示燈閃爍。根據分析很可能是變壓器次級繞組后的某處元器件被擊穿或者短路。此時利用觀察法看電阻有沒有燒焦，電容有沒有鼓泡、漏液等現象。若觀察到元件都正常，可用排除法對可能引起故障的元件逐級檢查[3]，對于在路無法判斷其好壞的元件，可以脫錫取下檢測。經過檢查發現電路中整流二極管D4被擊穿，跟換同型號的整流二極管后，接通交流電源后，打開開關，電源穩定，輸出正常。
3結束語
DSG-5B型數字邏輯EDA系統中電源常見的故障可以歸結為：保險絲熔斷、開關管損壞、整流二極管損壞、濾波電容開路或擊穿等。本文介紹了一些在工作中常見故障及維修方法，然而在實際工作中，開關穩壓電路故障現象及原因是千差萬別的，尤其是隨著現代電子技術的快速發展，電路不斷更新的情況下，要簡潔，完善的維修電源，必需在實踐中不斷摸索、總結、提高。
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，2001：546-549.
