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交流穩壓電源范文1
關鍵詞：直流穩壓電源，現代信息技術，教學設計。
中圖分類號：TM44-4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.061
本文著錄格式：[1]鄧果.基于現代信息技術的直流穩壓電源教學設計[J].軟件，2313，34（7）：161-162
0 引言
直流穩壓電源是模擬電子技術的重點部分，包含整流電路、濾波電路和穩壓電路，僅僅講解電路工作原理，學生難以理解和掌握[1-2]。為此，借助現代信息技術，通過信息化資源如多媒體課件、動畫、視頻等進行引導，借助multisim軟件進行仿真，整個教學過程突出以“學生為主體，教師為主導”的教學形式，體現“做中教，做中學”，取得了較好的教學效果[3]。
1 教學目標
根據人才培養方案和新教育理念的要求，從知識、技能和素養三個方面，確定教學目標為：
1.1知識目標
①理解直流穩壓電源的工作原理；②會合理選擇元器件，繪制電路圖。
1.2技能目標
①掌握基于multisim的仿真方法；②掌握自主探究的學習方法。
1.3職業素養
①培養學生養成良好的職業習慣；②提高團隊合作、交流協作的能力。
2 教學資源和教學方法
借助世界大學城平臺，將教師的教學課件、多媒體動畫、Multisim仿真軟件、教案、項目任務書等都整合到教師個人空間，構建開發式的教學平臺，使學生能在線預習和復習。在教學中，采用項目教學法，將教學項目貫穿整個教學過程，通過原理分析、仿真實訓，激發學生學習的興趣，培養和提高學生學習電子技術理論和時間操作技能[4]。
3 教學設計
本次教學設計以“直流穩壓電源”任務為驅動，通過構建網絡教學平臺，采用multisim軟件進行仿真實訓，以學生自主學習為主，實現做中教，做中學。引導學生自主學習，把教學課件、表格化教案、教學視頻、教學大綱、習題庫、實訓指導書和教材整合到世界大學城教學平臺，利用網絡實現師生互動和在線測試。以項目教學理念為指導，把三課時的教學活動設計為六個教學環節。
首先，創設情境，本環節用時10分鐘。為了激發學生學習興趣，為學生創設幾個直流穩壓電源的應用情景，例如展示手機充電器情境動畫，通過提出問題“手機充電器是如何把220v的市電轉換成電子電路所需的直流電呢？”從而進入該項目內容。
接下來下達任務書，用時5分鐘。通過世界大學城空間給學生分發任務書，并提供豐富的教學資源，讓學生通過閱讀任務書，了解項目內容。
然后進入原理分析階段，用時40分鐘。由于這部分內容概念抽象、難分析、難演示，將其設置為教學重點。為了提高教學效果，采用教師講解和學生分組討論相結合的教學方式。首先教師講解電路構成及原理分析方法。為提高學生的學習興趣，制作了相應的演示動畫，該動畫形象地為學生展示了電路中元器件實物圖和符號、各部分的工作原理，比如橋式整流部分，當輸入正弦波的正半周波形時，二極管D1和D3導通，當輸入負半周波形時，二極管D2和D4導通，從而實現全波整流，把正弦交流電轉換成脈動直流電。以及測試過程，把原理圖繪制好之后，首先用示波器查看經過變壓器的電壓波形，然后給電路添加濾波電容和整流二極管，再查看波形。為了讓學生更好的理解濾波原理，制作了電容濾波過程的演示動畫。然后引導學生分組討論，實現師生互動，生生互動。從而突出教學重點。
讓學生理解電路工作原理之后，引導學生進入multisim軟件仿真環境，提供學生一人一機的實訓條件。Multisim軟件是IIT公司推出的能提供全面集成化的設計環境，完成從原理圖設計輸入、電路仿真分析、電路功能測試的一款電路分析軟件。當改變電路連接成原件參數時，可以通過Multisim界面觀察到各種變化對電路性能的影響。
首先根據原理圖選擇元器件，適當布局之后開始接線，為了提高學生的接線速度，提供了multisim軟件的操作演示視頻，繪制好原理圖后，接入雙路示波器， A通道接輸入端，B通道分別接入整流端、濾波端、穩壓端，點擊仿真按鈕進行仿真，適當調節示波器參數，查看輸入、輸出波形，還可以通過調節元件參數，得到不同幅值的電壓。整個教學過程教師巡回指導，適時給予幫助，注重培養學生自主探究、網絡檢索能力。
此外設計一個拓展應用環節，用時10分鐘。以樓宇對講系統電源的應用作為提高拓展任務，培養學生的實踐應用能力。
最后是任務評價，本環節用時10分鐘。首先學生在線做10個選擇題，檢驗對理論知識的掌握程度。整個任務考核由仿真實訓，在線測試和課堂表現三部分組成，結合主觀和客觀成果，綜合評價。評價結果不合格的同學可繼續學習完成任務。
4 教學反思
本次教學設計由直流穩壓電源的原理及應用這一項目為導向，分成六個環節組織教學。利用網絡教學平臺、仿真實訓軟件和在線測試平臺，把枯燥的電子技術理論學習變成生動的仿真實驗，將抽象的理論知識形象化，實現學生的自主學習、仿真實訓和交流協作。豐富了交流手段，拓展了教學空間。但也感覺到，在信息化教學的實施過程中存在一定的程度，將學生分組學習中，學生的團隊協作有待加強，在今后的教學中，要繼續加強網絡教學平臺和虛擬實驗室的建設，注重培養學生的職業素養，提高學生的自學能力和創新能力。
參考文獻
[1]李紅妹.“教學做”一體化的直流穩壓電源教學研究[J].職業教育研究，2012（8）：87-88
[2]黃華飛，王紅梅.Multisim9在直流穩壓電源教學中的應用[J].廣西輕工業，2008，（6）：75-76
交流穩壓電源范文2
伍水梅 廣東省國防科技技師學院 廣州同和 510515
【文章摘要】
電源是電路的核心，是電子電路制作過程中必不可少的設備。一個好的直流穩壓電源能讓電路制作事半功倍，效果顯著。一般直流穩壓電源由變壓器、整流、濾波、穩壓等幾個部分組成。本文介紹了一種簡單實用的直流穩壓電源的制作。
【關鍵詞】
直流穩壓電源；變壓器；整流；濾波； 穩壓；7806
【Abstract】
Power which is the core of the circuit is the essential equipment for making electronic circuit. It will get twice the result with half the effort if a good DC power is supplied for the production of circuit.Generally speaking,DC power supply is mainly composed of transformer, rectifying,filtering and voltage-stabilizing. This article describes a simple and practical construction of DC power supply.
【Keywords】
DC Regulated Power Supply;Transformer; Rectifying;Filtering;Voltage-stabilizing; 7806
0 引言
科技在不斷進步，人們對小型電器的需求越來越大，但不管是那種電器設備， 電源都是必不可少的，而且越是高端的電器，對電源要求越是嚴格。電源技術核心是電能變換與處理，廣泛應用于教學、科研等領域，而直流穩壓電源是電子技術中常用的儀器設備之一，幾乎所有家用電器和其它各類電子設備都在使用直流穩壓電源，它占著舉足輕重的位置，是大部分設備與電子儀器的重要組成部分，是電子科技人員及電路開發部門進行實驗操作和科學研究不可缺少的電子儀器。但實際生活中通常是由 220V 的交流電網供電， 直流電源需要通過電源系統將交流電轉換成低電壓直流電以供給各類電器設備使用。
直流穩壓電源對電路調試、電路制作有決定性的作用，一個好的直流穩壓電源，能讓工作事半功倍。直流穩壓電源系統主要由變壓、整流、濾波和穩壓四部分電路組成，其原理和制作過程比較簡單， 如圖1 所示。本文主要介紹一個能提供+6V、+1A 的串聯型直流穩壓電源的制作過程。
1 合適變壓器的選擇
變壓器作為一個降壓元件，主要是將初級電壓（市電220V）轉換為電路所需壓降。根據電路要求提供+6V、+1A 的直流電源，所以在選擇變壓器的次級電壓和次級電流時應適當增大，原則上次級電壓應在所需電壓的基礎上多加3V，即次級電壓應選6V+3V=9V，而次級電流應在所需電流的基礎上乘以1.7 倍，即1.7A ；變壓器的功率P 是初級線圈P1 和次級線圈功率P2 之和的一半，即：
P=（P1+P2）/2，
按照所選擇的電壓可計得：
P2=U2×I2=9×1.7=15.3W
P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W
這樣可以選擇變壓器的參數是功率為18W，初級輸入電壓220V，次級輸入電壓9V。變壓器應進行基本檢測，如初級、次級線圈的分辨，最常用的方法有兩個： 第一種是根據線圈電壓與線圈匝數的比值V1:V2=n1:n2 可知線圈細的那邊應為初級線圈（輸入端）；另一種方法是用萬用表的電阻檔比較兩線圈的電阻值，阻值較大的那一端為初級線圈（輸入端）。
2 整流電路的配備
整流電路的主要作用是利用二極管的單向導通特性將變壓器輸出的交流電壓轉換為脈動直流，是直流形成的第一站，它所提供的電壓比最大輸出電壓值
圖4.2 1ms 調頻周期信號頻譜 要略高，所以在選用四個二極管時要注意耐壓值應比變壓器的次級輸出電壓大3 倍以上，耐流值應略大于變壓器的次級電流。按照變壓器所取的數據：U2=9V、I2=1.7A，所選取的二極管耐壓應大于27V，耐流值最小應等于變壓器的次級電流。二極管需要承受較大的反向電壓，假如二極管反接，將會造成二極管損壞，電路無法工作等嚴重后果，因此安裝前要對二極管進行檢測，確保極性。二極管的檢測：用萬用表測量二極管的正反向電阻， 根據二極管的單向導通特性可以輕易的判斷出小電阻的那次黑筆所接是正極，紅筆所接是負極；對于外觀完好的二極管也可以從銀色圈圈在哪邊從而判出負極。
3 選用不同的電容器實現濾波
濾波電路是利用電容器將整流電路所輸出的脈動直流存在的交流成份濾掉， 使輸出波形變得平滑。不同類型的電容器有著不同特性，在電路中能起不同作用， 因此不同的電路應該選擇不同的電容器； 但不管何種電容器，在電路中承受的電壓都不能超過它自身的耐壓值，否則電容器將受到損壞，甚至產生“放炮”現象。根據變壓器的次級電壓等于9V，選擇電容器的耐壓值應為1.42 U2，即13V，電容器的容量應為（1500 ～ 2000）I2 （I2 為變壓器次級電流），即電容器可選用3300 ～ 4700μF 的。在本文所設計的電路中，前面的濾波電容C1 可適當選大到3300μF 以上，穩壓出來的濾波電容C2 就要相對減小，可選擇幾十微法的。利用萬用表的電阻檔檢測電容的好壞，判斷電容有無短路、斷路和漏電等現象：按電容量的大小用萬用表不同的電阻檔，紅、黑表筆分別接電容器的兩引腳，在表筆接通瞬間觀察表針的擺動，若表針擺動后返回到“∞”，說明電容良好，且擺幅越大容量越大；若表針在接通瞬間不擺動，則說明電容失效或斷路； 若表針在接通瞬間擺幅很大且停在那里不動，說明電容已擊穿（短路）或漏電嚴重；若表針在接通瞬間擺動正常，只是不能返回到“∞”，說明電容有漏電現象。對電解電容更要分清楚正負極，避免反接。
4 穩壓電路的研制
穩壓電路是當電網電壓波動或負載發生變化時，能使輸出電壓保持穩定的電路。根據電路的連接方式可分為并聯型直流穩壓電源和串聯型直流穩壓電源。并聯型直流穩壓電源所用元器件少，較經濟；輸出短路時元器件不易損壞，但效率低，調壓范圍小，負載變化容易引起輸出電壓的變化，適用于負載電流變化不大或極易發生短路的場合。相比之下串聯型直流穩壓電源可用在負載變化較大，穩壓性能要求較高，輸出電壓可調等場合，所以建議安裝串聯型直流穩壓電源。常用的穩壓元件有穩壓管、LM317、CW78××× （CW79×××）。
穩壓管是特殊加工而成的二極管，和普通二極管一樣具有單向導通特性，主要工作于反向擊穿區，起穩壓作用，通常并在負載兩端使用。當它兩端所加的反向電壓達到反向擊穿電壓時，管子導通，電流急劇上升，達到穩壓效果。只用穩壓管工作的穩壓電路一般較簡單，性能也較差， 適用于輸出電流不大，穩壓要求不高的場合。為改善穩壓效果，穩壓管常會和復合管一起用，但穩壓效果還是不理想。
LM317、CW78×××（CW79×××） 同屬三端集成穩壓器，都是將穩壓電路通過半導體集成技術壓制在一塊半導體芯片中形成集成穩壓電路[9]。LM317 是一種常用的三端可調穩壓集成電路，輸出電流為1.5A，輸出電壓可在1.25 － 37V 之間連續調節，調整使用方便。CW78××× 系列為輸出正電壓的固定式三端穩壓器， CW79××× 系列為輸出負電壓的固定式三端穩壓器，兩者都包含了輸入、輸出、公共接地端三個引出端，具有限流和熱保護的功能，且根據后序××× 不同各有不同的的輸出電壓和輸出電流，第一個“×” 代表額定電流--- 字母L 表示輸出電流為100mA，字母S 表示輸出電流為2A， 沒有字母表示輸出電流為1A ；后面兩個×× 表示額定電壓---05 表示額定電壓為5V，12 表示額定電壓為12V，如此類推。根據要求，本文選用7806 集成穩壓器（如圖5 所示），其額定電壓+6V，輸出電流1A ；若是79S12 則額定電壓為-12V，輸出電流2A。在使用所選IC 前，應注意區分7806 的三個管腳和判斷其好壞。區分管腳時可將三端穩壓器正面豎起來面對自己， 從左到右依次為輸入端、接地端、輸出端， 使用加電壓法測試三端穩壓器好壞，在7806 的1 腳和2 腳按極性加上直流電壓（9—35V），用萬用表測3 腳和2 腳的電壓， 如果所測電壓數值與穩壓值相近（大小不超出2V），則說明穩壓器性能好。
5 附加電路的選用
根據電路的要求不同，也為了讓電路能更好的工作，可以在原電路的基礎上增加一些冗余電路，如電源指示電路，輸出電壓顯示電路，散熱電路等。
當電路完成后應重新檢查一次所有元器件，如二極管的方向、電解電容的極性、集成電路的各管腳等，在檢查無誤后則可以進行通電調試，接通開關后若指示燈顯示正常，則+6V、1A 直流穩壓電源即可正常使用，其原理圖如圖2 所示。
6 結束語
通過對直流穩壓電源的分析制作，總結出直流穩壓電源的制作應從選材入手， 根據電路要求進行電路設計。只要認真扎實的進行制作，就能從中悟出很多有關直流穩壓電源的制作技巧，使一些積累問題迎刃而解，推導出開關型穩壓電路、串聯反饋式穩壓電路、輸出正負電壓可調的穩壓電路等的制作，提高創作水平。
【參考文獻】
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[3] 金釗. 直流穩壓電源的性能測試與優化[D]. 威海：山東大學，2012
交流穩壓電源范文3
北京工商大學計算機與信息工程學院 付 揚
【摘要】設計一種多路輸出的直流穩壓電源。通過對220V電網電壓進行降壓、整流、濾波，并以三端可調和固定輸出的集成穩壓器穩壓，得到多路電壓輸出。設計中依據Multisim仿真，通過不斷調試修改電路參數，取得了理想的設計效果。該電源可以滿足多種工作電壓系統的需求，并在實際中得到很好地使用，具有很強的實用價值。
【關鍵詞】Multisim仿真;穩壓電源;多路輸出
1.引言
在電子電路和電子設備中常常需要各種不同電壓的直流電源，但有些電源只有某一固定電壓輸出，或有些電源體積偏大，給一些便攜式電子產品及小型的電子系統使用帶來不變，基于此本設計研究一種多輸出便于攜帶的直流穩壓電源，它將電網交流電變為各種需要的直流穩壓電源。
為保證設計實現，電路基于Multisim仿真進行設計。Multisim是美國國家儀器公司推出的原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，它具有較為詳細的電路分析功能，可以設計、測試和演示各種電子電路。
2.設計任務及方案
設計多路輸出直流穩壓電源，即輸出±（1.25V～20V）任意可調電壓;輸出±12V電壓;輸出±5V電壓。
設計的直流穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成，如圖1所示。其各部分主要完成的作用是：電源變壓器將交流電網電壓u1變為合適的交流電壓u2;整流電路將交流電壓u2變為脈動的直流電壓u3;濾波電路將脈動直流電壓u3轉變為平滑的直流電壓u4;穩壓電路清除電網波動及負載變化的影響，保持輸出電壓uo的穩定。
圖1 直流穩壓電源框圖
3.單元電路設計
3.1 變壓器降壓和整流電路
220V交流電首先要降壓，以得到合適的電壓值，其降壓和整流電路如圖2所示。根據設計任務，需要降壓電路具有2路輸出，電源變壓器可選一次輸入220VAC，二次輸出2個繞組均為20V，其A點仿真波形如圖3所示，圖中兩條曲線分別為輸入交流電壓波形和降壓后的波形，A點相位與輸入相同，B點相位與輸入相反。
圖2 降壓和橋式全波整流電路
圖3 輸入波形和A點降壓波形
利用整流二極管的單向導電性，將降壓后雙向變化的交流電變成單向脈動的直流電，常用的整流電路有單相半波整流電路與單相橋式整流電路兩種，本設計采用單相橋式整流電路，其仿真結果如圖4所示，圖中上面曲線為C點整流波形，下面曲線為D點整流波形。
圖4 整流電路仿真波形
設變壓器副邊電壓為：
（1）
整流輸出電壓平均值Uo：
（2）
由于每個周期內，D1、D4串聯與D2、D3串聯各輪流導通半周，所以每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，二極管截止時，每個二極管承受的最高反向電壓就是變壓器次級交流電壓u2的最大值。
3.2 濾波
整流輸出的直流電壓脈動分量比較大，為減小脈動，在整流電路之后加上濾波電路。本設計采用電容濾波，電容在高頻時容抗小，和負載并聯，從而達到減小紋波的目的，電容濾波電路如圖5所示。
圖5 整流濾波電路
若濾波電路負載開路，則輸出電壓為。接入負載后，其輸出電壓取決于時間常數RLC，RLC 越大，Uo越高，脈動越小，同時負載電流的平均值越大，整流管導電時間越短，二極管 iD的峰值電流越大，當時，工程上常?。?/p>
（3）
仿真波形如圖6所示，濾波后輸出電壓的脈動程度大大減少，而且輸出電壓平均值U0提高了，上面曲線是C點波形，此時C為10μF電容，下面近乎直線是D點波形，C為4700μF電容濾波波形。
圖6 10μF和4700μF電容濾波波形
3.3 穩壓電路
穩壓電路采用三端集成穩壓器，三端集成穩壓器只有三個引腳，即輸入端、輸出端、公共端。輸出電壓固定的三端集成穩壓器有正輸出（LM78××）和負輸出（LM79××）兩個系列，以上各型號中的××表示輸出固定電壓值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8種。輸出電壓可調的三端集成穩壓器有LM317、LM117（輸出正電壓），LM337、LM137（輸出負電壓），其最大輸入電壓40V，輸出電壓范圍為⒈25～37V。
4.整體電路設計實現
整體電路設計如圖7所示，輸出±可調電壓由LM317和LM337的E、F輸出，其通過調節滑動變阻器RW，輸出電壓可調，其輸出電壓計算公式：
（4）
LM7812和LM7912輸出G、H分別為±12V，LM7805和LM7905輸出M、N分別為±5V，其正電壓E、G、M點輸出仿真如圖8所示，負正電壓F、H、N點輸出仿真如圖9所示，由仿真可見，實現了預期的設計。
圖7 多路輸出穩壓電源電路
圖8 分別為E、G、M點輸出電壓
圖9 分別為F、H、N點輸出電壓
5.結論
基于multisim的實現了直流穩壓電源的降壓、整流、濾波和穩壓設計，實現了多種穩壓輸出，其設計調試方便，達到理想設計。該設計已經使用到我們電子技能實訓的各種電子系統中，使用方便，效果很好。
參考文獻
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交流穩壓電源范文4
關鍵詞：單片機；智能穩壓電源；系統原理；電源設計
1前言
隨著科學技術的發展，促進了通訊事業的發展，電氣設備和電子設備的穩壓電源性能逐漸提高，使穩壓電源逐漸向低成本、小型化和高效率方面發展，確保了穩壓電源的可靠性，不會受到低電磁的干擾，使穩壓電源逐漸向精度低和功能簡單化轉變。以單片機為系統的穩壓電源彌補了傳統電源中存在的不足，降低了制作成本，Y構更加緊湊，符合當前社會的發展要求。
2智能穩壓電源系統原理
在對智能穩壓電源進行設計時，需要以開關電源為基礎，將高性能的單片機作為控制核心，在組成數據中進行電路處理，充分利用監測與控制軟件功能，對開關電源輸出的電壓和電流進行數據處理，將采樣數據與給定數據進行比較分析，以此來達到對開關電源工作狀況進行控制和調整的目的。同時還需要加大對開關電路輸出電流大小和工作溫度的控制。送入到開關中的調整電流主要是經整流、濾波變成直流電所形成的電流，需要通過調整電路的形式，對輸入的方波信號進行控制，確保能夠輸出穩定的直流電。用戶可以對輸出的電壓值和輸出的電流值通過鍵盤給定穩壓電源進行控制，通過對單片機系統中的用戶給定數據進行比較分析的形式，結合設置的調整算法對電路開關進行控制和調整，確保輸出的電壓值符合給定值，需要對輸出電壓中的電路進行檢測，如果輸出的電流和工作的溫度超出給定值，需要重新進行保護電路的啟動。
3單片機基礎下的智能穩壓電源設計
3.1系統的總體設計
系統在設計過程中，主要是利用AT89C52單片機進行一路1V-9V連續可調電壓輸出，主要是通過外接鍵盤和串口通信連接的形式來輸出上位機的電壓值，電壓值為0.01V，電壓具有步近增減功能，可以運用數字來顯示輸出電壓值。為了確保系統的正常工作，需要配備一套備用電源，備用電源主要由電壓調整模塊、系統供電模塊、顯示模塊和人機交互模塊共同組成。
3.2硬件設計
3.2.1AT89C52程控模塊
在對硬件系統進行設計時，需要將AT89C52程控模塊作為系統設計的核心，需要明確51系列單片機型號，微處理器主要是運用8K字節閃存的高性能和低電壓處理器，將Flash存儲器與微處理器有機結合起來，需要對Flash存儲器進行反復擦寫，以此來降低系統開發成本。
3.2.2電壓調整模塊
電壓調整模塊主要是指變壓器次級輸出的交流電，交流電會通過電容濾波和全波整流后送到調整管NMIS管中。電阻R3和R4會形成不同形式的取樣電路。需要對輸出端的輸出電壓DC0進行取樣采集，運用A/D轉換器的形式對輸出端的實際電壓值送入到單片機中，通過對單片機進行計算的形式，求出電壓設定值和實際輸出值兩者之間的差額。運用調用PID做好單片機控制信號的輸出。與DAC和ADC構成閉環控制回路，做好信號的輸出控制工作，將信號控制到D/A轉換器中，將其轉換為模擬信號DA0。并將模擬信號與輸出的電壓值進行比較，來達到控制電壓和調整電路的目的，確保輸出端的電壓能夠維持在預先設定的額定范圍內，達到穩壓的目的。
3.2.3備用電源模塊
備用電源以兩節可充電鋰離子電池為主，在使用過程中主要是出于體積、電源總重量和經濟因素考慮。鋰離子自身具有優良的性能，在實際的使用過程中主要是運用單片機來發送信號，放電過程主要是利用芯片的反向，對MOS管的通斷情況進行控制。要做好鋰電池充電工作，運用LC濾波后使用MOS管導電的形式進行充電。
3.3軟件設計
智能電源系統的軟件設計由電壓輸出、電壓測量和電壓調節等閉環結構共同組成。在進行軟件設計時，需要運用模塊化思想進行設計，設計內容主要包括鍵盤、使單片機和LCD等工作內容。在智能電源初始化過程中，需要做好8031各個口復位工作，需要從EEPROM過程中對上次關機前存入的數據進行讀取，對開關電路進行控制。在初始化工作完成后，需要做好開中斷工作，中斷工作不會突然停止，會出現請求提示，可以利用數據采樣的形式進行給定值讀取，需要通過數據處理，調用報警保護子程序的形式來了解短路或過流情況。如果沒有出現短路或過流情況，需要對電壓控制算法進行重新設置，做好鍵盤和保護程序設定，將子程序作為保護報警程序中的重要組成部分。
交流穩壓電源范文5
關鍵詞：二次電源； 開關電源； 接地； 線性穩壓電源
中圖分類號：TN71034 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2012)10013903
電源是一切電子設備的動力源，是保證電子設備正常工作的基礎部件。據相關統計，電源故障約占電子設備征集故障率的40％～50％。為此，對電源必須提出一些基本要求，包括實用性能要求和電氣性能要求。對于彈載二次電源更是如此，一定要考慮細致，除了滿足供電能力以外還要考慮其接地方式、效率、開關電源與線性電源的取舍情況。
1 二次電源基本要求
1.1 高的可靠性
平均無故障時間MTBF是衡量電源可靠性重要指標，在通用標準中規定，可靠性指標大于等于3 000 h是最低要求。
1.2 高的安全性
設計制造出的開關電源，應符合相關標準或規范中規定的安全指標要求，如散熱要求，抗電強度要求，防人身觸電要求等，以防止在極限狀態或者惡劣環境條件下，出現電源故障危及人身和設備安全。
1.3 好的可維修性
電源出現故障時，應能及時診斷出故障現象及部位，并且可以有效地解決故障或者更換故障模塊。
2 二次電源設計思路
彈載電源由于其空間和系統性要求，需要二次電源設計的小型化、電磁兼容性好，DCDC效率高，可以滿足各個組件的用電需求，線性集成穩壓電源的測試和調試相對簡單，如果兩者結合對產品的后續階段設計提供了方便［1］。綜合考慮線性穩壓電源、開關穩壓電源或者復合型設計等方案，分析各種方案的優缺點和可行性后，此二次電源將采用線性集成穩壓電源與DCDC結合進行設計，也就是復合型設計。采用該設計有比較高的效率，可滿足各組件的用電需求，對于紋波要求比較高的供電電路采用線性穩壓電源。
3 二次電源具體設計分析
3.1 電源接地設計
設計電源還有個重點也是難點，就是接地。接地從字面來十分簡單，但是對于經歷過電磁干擾挫折的人來說可能是一個最難掌握的技術。實際上，在電磁兼容設計中，接地是最難的技術。面對一個系統，沒有一個人能夠提出一個絕對正確的接地方案，多少會遺留一些問題。造成這種情況的原因是接地沒有一個系統的理論或模型，人們在考慮接地時只能依靠過去的經驗或從書上看到的經驗。但接地是一個十分復雜的問題，在其他場合很好的方案在這里不一定最好。關于接地設計在很大程度上依賴設計師的直覺，也就是他對“接地”這個概念的理解程度和經驗［23］。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統的結構和功能。
3.1.1 單點接地
單點接地有單元電路的、電路間的和設備間的單點接地。如圖1所示為單點接地示意圖\[45\]。其優點是可以抑制傳導干擾。單點接地時，由于各電路和設備都接在一個接地點上，從而消了信號地系統中的干擾電流的閉合回路。設備地上的干擾電壓也不會通過接地電路進入信號電路。這樣的接地使用導線長，接地線本身的阻抗可觀，對于高頻信號接地效果不好。當接線長度達到1/4信號波長或其奇數倍時，地線阻抗變得很高，它就不是接地線而更像是輻射天線。
3.1.2 多點接地
在多點接地系統中，各電路和設備有多點并聯接地。因為可以就近接地，接地導線短，可以減少高頻駐波效應。但這種接地方法出現了多個地回路。公共地中的50 Hz市電容易經公共地回路耦合到信號回路中去。工程實踐表明，如能將電源和信號的回流線分開，強信號和弱信號的回流線分開，微弱信號和火工品信號等敏感信號采用單獨的回流線，就會大大減少的回路引起的干擾。圖2所示為多點接地示意圖。
圖1 單點接地示意圖 圖2 多點接地示意圖
3.1.3 混合接地
混合接地既包含了單點接地的特性，又包含了多點接地的特性。例如，系統內的電源需要單點接地，而射頻信號又要求多點接地，這時就可以采用圖3所示的混合接地。對于直流，電容是開路的，電路是單點接地，對于射頻，電容是導通的，電路是多點接地。圖3所示為混合接地示意圖。
實際應用中，信號頻率低于1 MHz時，采用單點接地；高于10 MHz時，多點接地；頻率在1～10 MHz之間時，如果接地線長度大于1/20波長，采用單點接地；否則，應采用多點接地。該彈載二次電源是低頻電路，所以選擇單點接地，并且設計電路板時也要注意地線盡量寬并且走直線，保證接地干凈。
3.2 電源切換設計
因產品在工作時包括“預熱”與“準備”，正常工作時僅包括“預熱”，所以還要設計電源切換部分，見圖4。
圖3 混合接地示意圖 圖4 電源切換原理圖
電源在預熱狀態時，27 V電源的瞬態電流達到5.6 A；在準備狀態時，27 V預熱和28.5 V準備同時供電，電流達到5.25 A；在脫離載機后，電源為單一28.5 V準備供電，電流達到5.25 A。根據電壓和電流特性，選取的二極管應滿足額定電流大，反向工作電壓高，滿足使用要求，其封裝容易安裝，并且安裝在放置艙殼體上利于二極管的散熱［6］。
3.3 線性穩壓電源電路設計
交流穩壓電源范文6
[關鍵詞]單片開關電源 復合式 AC/DC MAX8873
一、引言
電源是現代電力電子設備不可缺少的組成部分,其性能的優劣直接影響設備的性能。傳統的電源由于笨重、效率低而逐漸被重量輕、體積小、效率高的開關電源所代替。復合式開關電源作為一種高效率的開關電源,是對線性穩壓電源和開關穩壓電源進行優化組合形成的一種電源設計方案,它即具有輸出電壓穩定程度高、紋波電壓小、電源轉換效率高等眾多優點。本文介紹了一種新型復合式開關穩壓電源,該電源采用了一種新型單片AC/DC單片開關電源作為前級穩壓器,為低壓差線性穩壓器MAX8873提供直流輸入電壓,然后利用低壓差線性穩壓器MAX8873獲得高質量的穩壓輸出,組成高效率、輸出可調的復合穩壓電源。實驗證明該電路具有良好的性能,有很高的實用性。
二、AC/DC開關電源
本設計采用基于Trench DMOS工藝設計的一種AC/DC開關電源管理芯片。該芯片的工作方式為PWM即脈沖寬度調制方式;電路正常工作溫度范圍是-35℃至130℃;工作的開關頻率為100KHz;占空比調節范圍是3%～65%。其特點是寬壓輸入,輸出電壓紋波小,芯片效率高。該開關電源變換器集成了耐650V高壓的功率開關管、電流限流比較器、振蕩器、旁路調整器/誤差放大器、高壓電流源、基準源和過溫、過壓/欠壓、過流及自動重啟等保護電路,采用PWM調制模式達到在不同的負載下的高效率,采用隔離結構降低了芯片的EMI。開關電源控制集成電路的原理圖如圖1所示:
針對變壓器原邊繞組的漏感產生的高壓毛刺,采用二極管D1與穩壓管VR1并聯接入原邊繞組側,用來吸收高壓毛刺。光電耦合三極管U2的偏置電壓由二極管D3與電容C3構成的整流電路提供。穩壓管VR2、電阻R1、光電耦合三極管U2、電容C5組成電壓反饋電路,用來確保電壓穩定能都穩定輸出。穩壓管VR2和電阻R2保證了電源空載或輕載時輸出電壓的穩定性。利用電容C2降低輸出直流電壓的交流紋波。
電路工作原理:輸入交流電先經過整流橋BR1整流,之后再經電容C1濾波,最后轉變為脈動的直流電壓。當MOSFET開關管導通時,電容C1兩端的電壓加到反激變壓器的原邊,流過原邊繞組的電流線性增加,變壓器儲存能量。當MOSFET開關管關斷時,電感原邊電流由于沒有回路而突變為零,此時穩壓管VR1的擊穿電壓高于原邊的感應電勢而截止。
該AC/DC開關電源控制芯片結構示意圖如圖2所示,該集成電路的主要組成部分有旁路調整器/誤差放大器、鋸齒波/振蕩發生電路、PWM比較器、基準電壓源、軟啟動電路、上電復位電路及其它保護電路等。
從圖2可以看出控制芯片的最大特色是把外置管腳數控制為三個。振蕩器和功率管的內置使管腳數減少,功率管的內置還提供了啟動偏置電壓?？刂埔_C不僅給內部供電,還提供了反饋電流信號,可用于控制電路的旁路電流和控制PWM占空比。此外,來利用功率管的導通電阻作為敏感電阻,來實現各個周期內的限流保護,這些都是該電路的特色。
三、低壓差線性集成穩壓器MAX8873
低壓差集成穩壓器是近年來應用廣泛的高效率線性穩壓集成電路。傳統的三端集成穩壓器普遍采用電壓控制型,為保證穩壓效果,其輸入輸出壓差一般取2V~4V來保證正常工作。低壓差穩壓器采用電流控制型,選用低壓降的晶體管作為內部調整管,能夠把輸入輸出壓差降低到0.6V以下,提高了電源的轉換效率。產品主要有MAXIM公司生產的MAX8873系列,MICREL公司生產的MIC39500系列,TI公司生產的TPS767系列,LT公司生產的LT1528系列等。本文采用應用廣泛的MAX8873芯片,MAX8873的典型工作電路如圖3所示。
MAX8873是MAXIM公司生產的輸出120mA的低壓差線性穩壓器。其中IN和OUT分別為電壓輸入端和輸出端,GND為公共端,SET和SHDN分別為調整端和控制端。其主要特點有:組成電源元件最少,壓差低,靜態電流低,有關閉電源控制,輸出電壓固定,由外接電阻組成的分壓器時輸出電壓可調,內部有輸出電流限制、過熱保護及電池反接保護等。
MAX8873有兩種工作模式:工作在預置的電壓模式下或工作在可調的電壓模式下。在預置的電壓模式下,內部電位器能夠設置它的輸出電壓,我們通過連接SET端到地選擇這種模式。在可調模式下,我們通過在SET端連上兩個外部電阻作為分壓器來選擇輸出電壓,電壓范圍可從1.25V到6.5V。
為了減小寄生電容的影響,我們在電阻R1兩端串上一個10PF到25PF的電容。而在預置電壓模式下,SET端和地之間的阻值不能小于100K,否則SET端的電壓將超過兩種工作模式的門限值60mV。
四、新型復合式開關穩壓電源的設計
本復合式開關穩壓電源的原理圖如圖4所示。
電源輸入交流寬輸入電壓85V-265V,雙路輸出電壓+5V/1.5A,-5V/1.5A,輸出功率15W。電路包括輸入整流濾波,脈寬調制,高頻變壓器,電流反饋,低壓差線性穩壓,整流濾波輸出等幾部分。交流輸入經整流濾波后,產生一個的直流電壓加在變壓器初級繞組的一端和控制芯片的源極,變壓器初級的另一端由控制芯片內的高壓功率管驅動。變壓器兩組副邊經整流濾波后分別產生±5.5V的輸出電壓,該電壓經LC濾波后輸入到MAX8873中,經MAX8873輸出后再通過下一級LC輸出濾波得到±5V的高穩定輸出。
在設計PCB板時要注意,電容C2負極應直接連反饋繞組,將反饋繞組上的浪涌電流直接返回到輸入濾波電容,提高抑制浪涌干擾的能力?？刂贫烁浇碾娙輵M可能靠近源極和控制端的引腳?？刂菩酒脑礃O采用單點接地法,即控制端旁路電容C12的負極、反饋電路的返回端、高壓返回端應分開布線,最后在源極管腳處匯合。安全電容C13應通過寬而短的印制導線分別接至反饋繞組和次級繞組的返回端。盡量使用大尺寸的低電感引線。
五、實驗結果
在市電輸入下,當負載從0達到額定值時,電路的負載調整率為95%,輸出電壓紋波在40mV左右,輸出紋波主要由變壓器漏感的電壓和整流管電壓產生,可以通過進一步優化PCB版布局等方法來改善。
六、結束語
本文采用基于Trench DMOS工藝設計的一種AC/DC開關電源管理芯片和低壓差線性穩壓器MAX8873設計了一種新型通用的復合式開關穩壓電源。該電源具有體積小,效率高,輸出電壓穩定,負載調整率好等優點,實驗表明該電源是一種性能良好的高精度穩壓源。
參考文獻:
[1]黃俊,王兆安.電力電子變流技術.北京:機械工業出版社,1999.
[2]劉勝利.現代高頻開關電源實用手冊.北京:電子工業出版社,2001.
[3]沙占友.新型單片開關電源設計與應用技術.北京:電子工業出版社,2004.
