稳压电源篇1

关键词：补偿式；无触点；PLC；稳压器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.176

1目前市场同类产品研究及生产状况

稳压器的主要电路结构，从最初的机械碳刷式到无触点补偿式，经历了好几代的发展变化，但目前市场上的很多大功率交流稳压器仍是机械碳刷式结构。机械碳刷式稳压器有着许多缺点和不足，已远不能适应现代科技的需要。

国内关于交流稳压器的研究较为活跃，其研究的主要内容分为两个大的方向：

1.1无触点补偿式大功率交流稳压器[1]

无触点补偿式大功率交流稳压器[1]提出通过改变变压器的绕组组合来改变输出电压：一种是纯补偿式，它的拓扑结构如图1.1所示。

通过双向可控硅的通断，控制补偿变压器组合的投入、退出或改变极性，从而达到稳定输出电压的目的。可控硅通过桥臂形式，直接接在相线与零线之间（220V），因而工作电压高，换档时产生的浪涌电流大；同时，这种电路在可控硅误导通时，很容易造成相线与零线之间短路，瞬间就会烧毁可控硅，故其可靠性很差。另一种是自耦调压补偿式[2][3]，这种结构通过控制双向可控硅的通断，来切换自耦变压器的抽头，从而改变补偿变压器补偿电压的大小和极性，达到稳定输出电压的目的。

1.2高频开关型交流稳压器

高频开关型交流稳压器把先进的高频开关电源技术引入到交流稳压器中，从而可以取得减小体积和重量，具有效率高、响应速度快的优点[4]。但因其电路复杂，价格很高，难以做到大容量输出。

2单相交流稳压电源的设计

要保证电源装置能做到精密地控制和可靠地运行，必须采用电力电子技术，在装置中使用电力半导体器件。基于此，设计了一种新型的采用PLC控制的无触点补偿式大功率交流稳压器。

2.1稳压器电磁原理分析

2.1.1电压串联补偿原理

电压串联补偿技术原理如图2.1所示。

由图2.1可知：，为电网侧输入电压，为补偿电压，为稳压器输出电压。当低于时，调压装置使为正补偿；当等于时，调压装置不动作，为0补偿。当高于时，调压装置使为负补偿。稳压器[5]只需补偿电压设定值和实际值的偏差电压，而无需承担负荷的全部电压，采用电压串联补偿技术研制的稳压器即可做到。

2.1.2主电路拓扑结构

稳压器的主电路拓扑结构如图2.2所示[6]：主电路由带分接头的自耦调压变压器和串联补偿变压器组成。

为通过智能控制系统控制的固态继电器模块。通过改变自耦变压器的变比而控制自耦变压器的二次电压，通过改变补偿变压器的一次绕组的接入点而控制补偿电压的正负。与补偿变压器T2一次绕组并联的RC电路是为了抑制在换挡瞬间因补偿变压器T2一次绕组暂时开路而引起的冲击电流。

2.2控制系统硬件组成

设计采用西门子S-200系列PLC、模拟量输入模块组成控制系统，触摸屏采用台达DOP-B系列触摸屏。控制系统的硬件组成框图如图2.3所示。

交流固态继电器介绍。交流固态继电器SSR[7]是一种无触点通断电子开关（SolidStateRelays），由输入电路，隔离（耦合）和输出电路三部分组成。它利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，为四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出控制端。当施加输入信号后，其中主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态。整个器件无可动部件及触点，因此又被称为“无触点开关”。

2.3PLC系统设计与程序编写

2.3.1PLC主程序编写

PLC主程序主要是对定时器、初始值、子程序读取、寄存器、计数等相关设置。程序开始运行时，先将档位实际输出初始值进行设置。通过初始化程序，将额定电压设定设为40V，阈值设为2V，并将所有输入输出端口和寄存器初始化。

初始化程序1：由于PLC量程为（-27648～27648），电压变送器的量程0～250V转化为0～10V，对应40V为4424，并将其赋值给VW500作为电压设定值；将1给VW502默认T3定时器为1*10ms；VW504阈值为0.8V；VW506为档位判断前时间间隔；VW510为总周期。

初始化程序2：VW2为当前偏差；VW4为前挡偏差；VW6为执行档位；VW100为实际档位；VW98为周期次数；将其全部置0初始化。

初始化程序3：初始化输出端0100001，对应点数输出0挡。

电压判断程序流程图如图2.9所示。

通过设定初始值与采集值进行比较，判断偏差与零的大小，根据判断进行档位判断，从而调节比例大小，进而调节输出电压。

利用PLC控制和电力电子技术，实现了智能的单相交流稳压电源的设计，它容量更大，可靠性更强，精度更高。克服了机械触点式稳压器故障率高、噪声大、损耗大的缺点，适用于对环境要求较高、对电压稳定性要求高的用户。

参考文献：

[1]郭萍，李建华.无触点斩波式交流稳压器[J].江苏电器，2008（04）：45-48.

[2]冯刚，冯新民，王志勇.补偿式交流稳压器设计[J].江苏电器，2008（10）：49-52.

[3]江友华，顾胜坚，方勇.无触点交流稳压器的特性研究及功率流分析[J].电力电子技术，2007，41（08）：7-9.

[4]谭必礼.交流调压和稳压电源的发展动向[J].变压器，2004，41（05）.

[5]李海林，刘小虎.一种无触点补偿式交流稳压器的设计[J].船电技术，2010（04）：34-36.

[6]孙海涛，全永强.自动补偿式交流稳压电源的研制[J].变压器，2005，42（02）.

稳压电源篇2

摘要：本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，构成同步整流电路，设计系统为降压型直流开关稳压电源。测控模块采用继电器过流保护，监控输出电流实现过流保护。系统可以实现：额定输入电压16V下，输出电压偏差|UO|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值UOPP≤50mV；IO从满载变到IOmax轻载0.2IOmax时，负载调整率为0.04%；UIN变化到17.6V和13.6V，电压调整率0.06%；效率μ可达到92.18%；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了各要求。

关键词：降压芯片LM5117；CSD18532KCS；同步整流；过流保护；负载识别

1、系统方案论证与选择

1.1抑制纹波电压

采用电容及电感滤波电路，来降低纹波噪声。通常情况下大电容用于滤除低频纹波，而小电容则对中高频滤波效果较好，在此系统中频率为100KHz以上的开关电源使用小电容。此外，LM5117芯片的HO和LO在对两个MOS管进行导通时，可能会出现上升沿和下降沿没有及时的拉高和拉低，易产生电路波动。为解决这种可能现象，采用在LM5117芯片后加30Ω的电阻，且与电阻并联有一个快速恢复二极管FR107。这样可以让PWM快速上拉和下降，MOS管的通断就可以及时反应，电路的波动也会大大减小，从而为更好地减小了电路中的纹波提供了保障。

1.2电流采样的选择

采用康铜丝采样放大电路，将康铜丝串入输出回路，输出电流将在康铜丝上形成电压降，然后做差分放大处理。且康铜丝电阻具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围（480℃以下），能够提高采集电压的稳定性。

1.3过流保护方案

采用继电器过流保护电路，接通电源后，继电器内会产生电磁效应，电磁力就会吸引衔铁，让它接触到铁芯，带动衔铁的常闭触电与常开触点吸合，在电流切断后，电磁的吸力也就没有了，衔铁就又返回到原来的位置，将电路切断。即电流达到电流继电器的动作值时，按线路选择性的要求，将电路切断。

1.4系统总体框图

系统采用降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件的降压模块、继电器过流保护模块、负载识别模块组成，系统总体结构如图1所示。

2、理论分析与硬件电路设计

2.1理论分析

2.1.1定时电阻RT

根据LM5117芯片的数据，本系统选择开关频率为100kHz；

由；故RT我们选取51kΩ；

2.1.2输出电感LO

可由公式计算；对于我们的电路，计算可得，电感不超过32μH即可，所以我们采用30μH电感，经由黄白磁环，单股绕制而成。

2.1.3电流检测电阻RS

在系统采用的电路中，选择K=1，以控制次谐波振荡和实现单周期阻尼。根据公式换算可得RS为10mΩ。

2.2电路设计

2.2.1过流保护电路设计

利用LM5117芯片10引脚CM，在电路中反馈出来的采样值为0.4V。当CM输出电流小于3.2A时，继电器处于闭合状态，电路正常工作。若电流对应的值大于3.2A对应的基准反馈值时，MOS管处于导通状态。继电器此时处于断开状态，按线路选择性的要求，输入电压与电路断开，如此可完全保护电路。

2.2.2降压电路设计

采用降压控制器LM5117芯片和MOS场效应管降压芯片，同时利用芯片内部产生的HO和LO两路互补对称的PWM形成同步整流电路。如图2所示。

3、测试结果分析

经测试，额定输入电压16V下，输出电压偏差|？|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值≤50mV；从满载变到轻载0.2时，负载调整率为0.2%；变化到17.6V和13.6V，电压调整率0.04%；效率μ可达到92.18%；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了要求。

4、结束语

本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流_关稳压电源。采用硬件电路实现了过流保护和负载识别的功能，各项性能指标达到了题目设计要求。在系统的设计中，尽量简化硬件电路的设计，极大发挥了降压控制器LM5117芯片的功能，使系统的整体电路结构简单、性能稳定、运行可靠.

参考文献

[1]刘磊，李斌，张园，李平.《降压型直流开关稳压电源――2016江苏省大学生电子设计竞赛A题解析》[J].电子制作.2016（21）.

稳压电源篇3

关键词数字电流源；电流设定；单片机

中图分类号：TM44文献标识码：A文章编号：1671-7597（2014）03-0029-02

随着电子技术的飞速发展，电源在生产、研发和生活中应用的越来越广泛，数字电源由于其效率高、稳定性高、体积小、使用方便性及高精度，逐步替代了线性电源。数字电流源作为数字电源中的一部分，应用也越来越广泛，但由于数字电流源设计复杂、元器件多等原因，不利于数字电流源的快速设计和应用。本文基于LM2576稳压器为基础，实现输出最高电压分为5V和15V两档，最大输出电流3A，通过按键可对输出电流进行步进调节，步进值为100mA。

1设计总体方案

图1系统框图

本设计总体方案如图1所示，主要包括：AC/DC转换电路、LM2576稳压器电路、电流采样、电压采样、输出电流控制、电压切换电路、A/D电路、D/A电路、看门狗电路、液晶显示、STC12C5A60S单片机电路和键盘等部分。

AC/DC部分采用UC3842反激电源设计，由于LM2576输出功率管的最大饱和电压降为2V，所以设计AC/DC输出电压19V。

电压采样和电流采样电路分别对输出电压和电流进行采样，通过A/D转换电路将电压和电流转换为数字信号传输给单片机，单片机会将采集到的电压和电流显示在液晶上。

单片机通过D/A将需要设定的数字电流信号转换为电流设定值，电流设定值与电流采样值输入到输出电流控制电路，输出电流控制电路控制LM2576输出需要的输出电流。

为了减少单片机与D/A和A/D电路的使用端口，本设计采用同时SPI通信接口的D/A芯片DAC8552和A/D芯片ADS1118。

为保证整体电路的可靠性，加入看门狗电路，单片机需要时刻对看门狗电路进行操作，当单片机死机或程序跑飞时，看门狗电路对单片机进行复位操作。

键盘电路上设有电流设定+按键、电流设定-按键、电压切换按键、启动按键和停止按键，当按动电流设定+按键时，电流设定会按照100mA数值步进增加，当按动电流设定-按键时，电流设定会按照100mA数值步进减。

2LM2576稳压器电路

图2LM2576ADJ稳压器电路图

LM2576稳压器内部包含52kHz振荡器、1.23V基准稳压器、热关断电路、电流限制电路、开关管、放大器、比较器及内部稳定电路，利用该器件只需要极少的器件便可以构成高效稳压电路。

LM2576稳压器电路图如2所示，LM2576的1脚为正电源输入，2脚为开关输出端，3脚为地，4脚为电压反馈端，5脚为待机控制端。

三极管Q1的控制信号start连接至单片机，当start信号为低时，Q1关断，LM2576的5脚为高电平，LM2576处于待机状态当start信号为高时，LM2576工作。

三极管Q2、继电器K1、电位器RP1、R6和R8构成电压切换控制电路。三极管Q2的控制信号V_switch连接至单片机，当V_switch为低时，Q2断开，继电器K1断开，此时LM2576最高输出电压为VOUT=1.23×（1+R8/R6）≈15V；当V_switch为高时，K1闭合，调节电位器RP1，时输出达到5V，从而实现输出最高电压5V和15V切换。

电阻RS1为输出电流采样电阻，阻值为50mΩ，电阻R4、R5、R9、R10和运放U2A构成差分放大器，放大比例为20，当输出最大电流为3A时，运放U2A输出电压为3V，为提高电流采样精度，此处运放最好选用高精度运放；I_set为电流设定值，该信号为单片机输出数字信号经过D/A转化得出，电流设定值3V对应最大输出电流3A；R7、C2、C3和运放U2B构成PID调节器，运放U2A和U2B及相关器件组成了输出电流控制电路，电流设定值和电流反馈值比较，得出控制信号，经过二极管输出到LM2576的反馈引脚4，当输出电流大于设定电流时，运放U2A输出大于设定值，U2B输出增加，LM2576的反馈电压升高，LM2576内部调节电路调节输出电压降低，输出电流降低，从而调节输出电流达到设定值。

3结束语

本设计充分利用了LM2576的内部资源，并将其进行了扩展应用。根据LM2576技术文件，计算工作参数，通过试验验证该设计可靠，达到设计目的，输出电压5V和15V可切换，输出最大电流达到3A，电流设定精度达到1%，具有过流保护功能。

参考文献

[1]王明顺.基于LM2576的高可靠MCU电源设计[J].国外电子元器件，2004（11）：12-14.

[2]LM2576/LM2576HVSeriesSIMPLESWITCHER3AStep-DownVoltageRegulator.NationalSemiconductor.2004.

[3]赵珂，李佳，刘映秋.基于LM2576_ADJ数控开关电源的设计[J].电源技术应用，2008（11）：11-12.

稳压电源篇4

本文结合国内相关技术研究成果，综合考虑投资成本及应用效果，提出了井组数字化控制柜交直交稳压电源解决方案。

【关键词】交直交稳压电源感应电压电源浪涌

数字化技术在油田的广泛应用，让油田的管理效率得到大幅度的提高。但由于生产区电压质量不高、天气原因、燃气发电等原因造成数字化前端系统供电电压不稳定，电源浪涌，频繁切换，对没有供电保护的井组数字化设备正常运行产生了一定影响，甚至造成设备损坏，增加维护成本。因此给井组数字化设备提供一款稳压电源是非常重要的。

1现状分析

1.1油区供电现状分析

1.1.1电压质量不高对供电的影响

我厂白豹油田供电情况复杂，白7增、白19增、白一联附近区域供电电压偏低，白13增附近区域供电电压偏高，无法提供平衡稳定的三相正弦波形的供电压，供电质量差会引起用抽油机、井组数字化设备的效率和功率因数降低，损耗增加，寿命缩短，损坏率较高。

1.1.2浪涌造成的影响

浪涌现象对数字化设备正常运行造成的影响主要有两方面原因：

白豹油田因各类供电线路检修造成各区块累计停电次数每年高达50次以上，来电后抽油机与井组数字化设备同时直接供电启动，强大的浪涌现象伴随产生过大的瞬间电流，造成井组数字化设备的损坏。

白豹油田变压器安装地势高，易受雷击产生过大的瞬间电流，造成井组数字化设备的损坏。

1.1.3燃气发电对供电的影响

我厂白豹油田应用燃气发电机供电井组较多，达20%左右。由于井组供气量不稳或发电设备自身原因造成输出电压不稳，无法提供较稳定的电压，直接损坏井组数字化设备。

1.2由于供电品质低造成的损失

1.2.1直接损失

2010年白豹油田由于电压质量不高造成井场数字化设备的烧毁现象较多，设备更换及维护费用偏高，共计损失费用64万。

1.2.2间接损失

供电系统不正常导致数字化设备损坏，造成数据采集中断，严重影响数字化系统的正常使用，资料录取、现场监控等功能的失效为生产管理带来诸多不便。

2对策研究

2.1目前的保护措施

按照油田公司相关数字化建设标准要求，仅有的浪涌保护器也未规定型号及具体的技术要求。根据运行现状来看，目前的保护措施不能有效对井组数字化设备起到保护作用。主要原因有两点：

（1）目前使用的浪涌保护器质量不高，自然气候条件恶劣易造成电气保护设施的损坏。

（2）由于抽油机启动瞬间产生远大于稳态的峰值电流与电压，以及雷击产生的瞬间电流过大，都会击穿浪涌保护器，造成井组数字化设备损坏。

2.2需求分析

2.2.1所需稳压电源分析

由于井组数字化设备使用环境比较恶劣，所以电源应能在高温及低温条件下稳定运行。所需稳压电源应能消除电网供电电压变化大、供电频率不稳定、电压畸变严重（谐波分量高）、闪变等综合性电压质量问题，并具有输出波形纯净、稳压范围宽、精度高、重量轻、体积小、价格低等特点。

2.2.2市场调研

根据所需稳压电源特点，调研目前市场主流的稳压电源主要有三类：

（1）磁饱和稳压电源：其性能优良，但价格很高且体积庞大而笨重，电压反应电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低。

（2）UPS电源：具有一定的稳压效果且停电后在一定时间内持续供电的功能。但UPS电源运行受环境影响较大，主要对室内用电设备起到保护措施，所以无法应用在井组。

（3）电子式稳压电源：大多为民用产品，达不到工业使用要求，且变压范围较小（160V～220V），不能满足井组数字化建设需求。

3解决方案

3.1交直交稳压电源设计技术原理

一般交直交电源主要有两大种类：线性放大型和PWM开关型，根据目前的技术发展，我们采用了目前最先进的双PWM正弦波脉宽调制技术，主动元件IGBT模块设计，瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术。

本电源为适应供电电源电压波动范围大、浪涌、畸变、闪变的供电特点，采用了整流、调制、稳压、中间回路电压反馈的直流稳压输出。

3.2交直交稳压电源特点

体积小：稳压电源内部采用集成度高、功能强大的大规模集成电路，并使用全新的现代化器件，如新型高频功率半导体器件使电源高频化，电源高频化可以缩小体积重量，新型磁性材料和新型变压器，如集成磁路、平面磁芯、新型元器件。特别改善二次整流管的损耗，变压器及电容小型化，并同时采用表面安装技术，使电源体积和重量都可减少许多。并且使用模块化电源组成电源系统，功率器件的模块化、电源单元的模块化，将开关器件的驱动保护电路安装到功率模块中；将一些硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接达到缩小体积和重量的目的。

价格低：随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强大的大规模集成电路和全新的高性能低价器件的出现，并且大规模生产使之价格降低。此电源采用了大规模集成电路和全新的高性能低价器件，使用模块化电源组成电源系统，并且以数字电路为基础，大大减少了硬件数量，降低故障率，且数字信号处理技术日趋完善成熟，这些都使此电源的价格更低。

3.3技术指标

（1）输入电压范围130-300V；

（2）输出电压220V±3%；

（3）波形失真度

（4）功率因数大于0.95；

（5）工作温度-15～60℃；

（6）具有输出短路、过流保护；

4效果分析

4.1性能对比

交直交电源与性能较高的磁饱和参数稳压电源比的优点：

（1）体积小、重量轻（便于客户装卸）

（2）输入功率因数达到0.95，使得自身的损耗大大降低。

（3）可与发电机组搭配使用（磁饱和稳压电源因输入的频率范围窄，所以当用户那里停电并采用发电机组供电时，则不能使用）

（4）输出电压稳定

（5）输出的波形好（失真度小

（6）能消除电网供电电压变化大、供电频率不稳定、电压畸变严重（谐波分量高）、闪变等综合性电压质量问题，为数字化系统提供电压稳定、净化的交流电源。

5结论

交直交稳压电源的实验成功，能为井组数字化系统提供一款性价比高、稳定可靠的交流供电电源，彻底解决供电质量问题，有效保护井场数字化设备，避免经济及其它损失。

稳压电源篇5

关键词：开关；稳压；调整；导通；截止

【中图分类号】TN86

随着半导体集成技术的快速发展，电子产品正朝着微小型化的方向迅速推进。连续导电式稳压电源，也称线性稳压电源，有简单，纹波小，干扰小等优点；然而这种电源体积大，效率低，散热难，无法适应新的要求，这就必然要改革和创新。开关稳压电源是一种新颖的稳压电源。微小型化的最大困难是变压器的体积和散热的困难。它比连续导电式稳压电源效率高，稳压范围宽，体积小，重量轻。正是由于这一系列的优点，使得开关稳压电源获得越来越广泛的应用，尤其在航天航空技术中，在计算机中，正在逐步取代连续导电式稳压电源。近年来，已有标准系列产品出现，开关稳压电源正在应用到工业、民用各个领域。

在介绍开关稳压电源时，先介绍一下开关。开关分两类：简单的有机械触点，闭合时，机械触点接触，电阻接近于零；断开时，机械触点断开，呈现很大电阻。这种机械开关包括钮子开关、按键开关、离合器、继电器等；还有一类是电子开关，没有机械触点的离合动作，其主要元件有晶体管、电子管、可控硅等。它们在一定条件下呈导通状态，电阻很小；在另一些条件下，呈断开状态，电阻很大。比如晶体三极管，在其基极和发射极间，加上一定的正向偏置，在它的集电极、发射极间，呈饱和导通状态，等效电阻很小；在其基极、发射极间，加零偏或反向偏置时，在它的集电极、发射极间，呈截止状态，等效电阻很大。可控硅元件亦如此：阳极、阴极间加正向电压，控制极加正向触发，使阳极、阴极间呈导通状态；两个条件缺一不可，否则不能触发导通。调整元件工作在开关状态的稳压电源，称为开关稳压电源。它是通过改变调整元件的导通时间和截止时间的相对长短，来改变输出电压的大小，达到稳压的目的。

开关稳压电源与连续导电稳压电源比较，为什么会具有效率高等一系列优点呢？以串联式连续导电稳压电源为例来分析连续导电式稳压电源效率低的原因。串联式连续导电稳压电源不论调压还是稳压，都是通过改变调整管上的压降来实现的。当输入电压最低、输出电压最高时，这时调整管上的压降至少还要有3伏，当输入电压中有较大的纹波时，要以波形的最低点算，只有这样才能保证调整元件工作在线性放大状态，保证调压和稳压系统正常工作。这时若输入电压升高或输出电压减少时，要保证调压和稳压，无疑就要加大调整元件上的电压降。此时负载上的电流又全部通过调整元件，这就必然加大调整元件上的功耗。实质上连续导电式稳压电源输出电压的稳定是靠将输入功率在负载和调整元件上的分配来实现的。效率常在40℅到60℅之间。而开关稳压电源是靠改变调整元件的导通时间和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小。导通时元件工作在饱和导通状态，管压降很小，调整管的功耗为管压降与流过电流的乘积，因此此时的功耗很小；调整元件截止时，电流很小，此时的功耗也很小；调整元件由截止变到导通和由导通变到截止的两个过渡状态，虽然电压和电流同时较大，功耗较大，但是过渡时间相对于导通时间和截止时间来说是非常短的。因此调整元件的总的功耗就很小，开关稳压电源本身的效率常能达到80～90﹪，甚至更高。在可控整流中，整流元件与调整元件合一，在某些场合，甚至可省去主电源变压器；非可控整流型开关稳压电源，还有工作频率高，滤波容易等优点，尤其是效率高，损耗小，散热容易，就必然体积小，重量轻；还因为散热容易，易于做到温升低，寿命也会长。

稳压电源篇6

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；100uF50V电容C1，1只；10uF25V电容C2，1只；500uF16V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CW7812U（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.