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直流穩壓電路的設計范文1
關鍵詞：變壓；整流濾波；穩壓；
中圖分類號：S611 文獻標識碼： A
1、引言
直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。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, 或需要在一個小范圍內改變時(如1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。二是穩壓方式均是采用串聯型穩壓電路, 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。
傳統的直流穩壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節,并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調整精度不高,讀數欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機控制的直流穩壓電源能較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。隨著科學技術的不斷發展,特別是計算機技術的突飛猛進,現代工業應用的工控產品均需要有低紋波、寬調整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領域,急需電腦或單片機控制的低紋波、寬調整范圍的電源。
從上世紀九十年代末起，隨著對系統更高效率和更低功耗的需求，電信與數據通訊設備的技術更新推動電源行業中直流/直流電源轉換器向更高靈活性和智能化方向發展。在80年代的第一代分布式供電系統開始轉向到20世紀末更為先進的第四代分布式供電結構以及中間母線結構，直流/直流電源行業正面臨著新的挑戰，即如何在現有系統加入嵌入式電源智能系統和數字控制。
在家用電器和其他各類電子設備中，通常都需要電壓穩定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V 的交流電網供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩壓電路將交流電轉換成穩定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。
2、方案論證與比較：
方案一: 采用單級開關電源，由220V交流整流后，經開關電源穩壓輸出。但此方案所產生的直流電壓紋波大，在其后的幾級電路中很難加以抑制，很有可能造成設計的失敗與技術參數的超標。
方案二：并聯式穩壓電源，電路簡便易行，所用元器件相對較少，當負載電流恒定時穩定性相對較好，其突出優點就是可承受輸出短路。但是效率低于串聯式穩壓電源，輸出電壓調節范圍較小，尤其是在小電流時調整管需承受很大的電流，損耗過大，因而不能采用。
方案三：串聯式穩壓電源，利用可調的三端式集成穩壓器先提供穩壓電壓和小電流，再通過三極管擴流的方式使之提供大功率。由于集成穩壓器通常內部已有各種保護電路，輔助電路就可以簡化。其次想采用經典的分立式元件形式，因為在理論課及實驗室中看到的大多是這種電源，并且具體電路形式很豐富，可借鑒的結構也較多。
比較以上幾種方案，決定采用方案三，即經典的串聯式穩壓電源，穩扎穩打，力爭做好。
3、硬件電路的組成與設計
直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩壓電路所組成。
我國電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。
3.1電源變壓器
電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。
本設計方案所需要用到的降壓變壓器是將電網交流電壓220V變換成復合需要的交流電壓，此交流電壓經過整流后可獲得后級電路所需要的直流電壓12V。
由于所需的直流電壓比起電網的交流電壓在數值上相差較大，考慮到穩壓部分中的集成穩壓器須在輸入電壓≥10V 時才能使輸出電壓為0.7V～9V。所以，降壓后的電壓設為10V～12V，才能達到要求輸出的電壓為0V～10V，即該部分電路采用變壓器把220V交流市電變為約10V 的低壓交流電，作為電源的輸入電壓。變壓器原輔線圈的匝數比為：
N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1
電路中的保險絲可起到保護電源的作用，當電流大于0.5A 時，保險絲熔斷，從而防止電源燒壞。電源變壓器的效率為：
其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。
一般小型變壓器的效率如表1所示，因此，當算出了副邊功率后，就可以根據下表算出原邊功率。
表1小型變壓器的效率
3.2整流濾波電路
整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。
如圖所示，在本設計中采用四個二極管組成橋式整流電路，利用單相橋式整流電路把方向和大小都大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。其優點是電壓較高,紋波電壓較小,整流二極管所承受的最大反向交流電流流過,變壓器的利用率高。濾波電路：利用儲能元件-電容C兩端的電壓不能突變的性質,采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動成分大部分濾除,得到比較平滑的直流電。
圖2橋式整流橋電路
直流電壓與交流電壓的有效值間的關系為：
在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：
流過每只二極管的平均電流為：
其中：R為整流濾波電路的負載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數RC應滿足：
其中：T = ms是50Hz交流電壓的周20期。
3.3穩壓電源電路
三端穩壓器各項性能指標的測試
輸入電壓u2受負載和溫度發生變化到影響而發生波動時，濾波電路輸出的直流電壓VI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓VI穩定不變，需要對電壓進行穩壓。穩壓電路的作用是當外界因素（電網電壓、負載、環境溫度）發生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩定的電壓輸出。穩壓電路一般采用集成穩壓器和一些元件所組成。采用集成穩壓器設計的穩壓電源具有性能穩定、結構簡單等優點。
三端穩壓器的引腳及其應用電路見附錄圖3。
7806為三端式集成穩壓器，這種集成穩壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調整。W78系列三端穩壓器輸出正極性電壓，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，輸出電流最大可達1.5A（加散熱片）。若要求輸出負電壓，可選用W79系列穩壓器。圖3是7806的外型和三個引出端，其中：
1―輸入端（不穩定直流電壓輸入端）；
2―輸出端（穩定直流電壓輸出端）；
3―公共端；
圖3三端式集成穩壓器
它的主要參數有：輸出直流電壓Uo=6±5%；最大輸入電壓Uimax=35V； 電壓最大調整率Su=50mV；靜態工作電流Io=6mA； 最大輸出電流Iomax=1.5A；輸出電壓溫漂ST=0.6mV/oC。
3.4穩壓系數的測量(調節輸出電壓為5V時)
按圖所示連接電路， 在u1=220V時，測出穩壓電源的輸出電壓Vo，應改變電源電壓上升和下降10%，分別測量穩壓電源的輸出電壓VO，RL=100Ω。在實驗室調節交流不太方便時,可采用變壓器的次級變換的方法,如①②腳電壓為18V,測量一次,記下VO1.再更換到③①腳測量一次VO2, 將測量的結果填入表5中。則穩壓系數為：
SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)
表2
3.5輸出內阻的測量(調節輸出電壓為5V時)
按圖4所示連接電路，保持穩壓電源的輸入電壓不變 ，在不接負載RL時測出開路電壓Vo1，此時Io1=0，然后接上負載RL，測出輸出電壓Vo2和輸出電流Io2，測量結果填入表3中。則輸出電阻為：
RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2
表3
3.6紋波電壓的測量(調節輸出電壓為6V時)
用示波器觀察Vo的紋波峰峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量Vop-p的值（約幾mV）。
4、直流電源系統原理圖
直流穩壓電路的設計范文2
以“直流穩壓電源”為載體，對運用Protel 99SE進行設計電路的方法進行了詳細而深入的講解。
關鍵詞：直流穩壓電源；Protel 99SE；設計電路的方法
中圖分類號：
TB
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）11018002
0概述
Protel 99SE是電子設計自動化軟件之一。它是電子設計工程技術人員設計和制作PCB常用的軟件，能進行電路原理圖繪制、電子元器件庫和封裝庫制作、PCB設計等工作，功能完善。本文結合“直流穩壓電源”電路講述PCB設計的過程與方法。從電路原理圖到PCB大致分為三個步驟，即繪制電路原理圖、生成網絡表、設計PCB。
1“直流穩壓電源”原理圖繪制
打開Protel 99SE軟件，創建一個名為“直流穩壓電源”的設計數據庫文件。在“直流穩壓電源.ddb”中，新建一個電路原理圖文件，命名為“直流穩壓電路.Sch”，打開該文件，設置圖紙大小、規格等參數。
放置“直流穩壓電源”電路需要的元器件，如果在現有的元器件庫中沒有找到相應的元器件，則需要載入新的元器件庫。值得注意的是，如果軟件自帶的原理圖元器件庫中無法找到原理圖所需要的元器件，則需要重新建一個新的元器件庫文件，自己設計元器件。其元器件列表如圖1所示。
將放置好的元器件按原理圖的要求用導線、I/O端口、網絡標號等連接起來，完成原理圖的繪制。
繪制好的“直流穩壓電源.Sch”如圖2所示。
2電氣規則檢查與生成網絡表
電氣規則檢查（Electrical Rule Check）是Protel 99SE提供的對電路進行電氣規則檢查，對電路規則、電路連接、網絡標號等方面進行檢測，確保電路的合理。電氣規則檢查可檢查原理圖中是否有電氣特性不一致的情況。如果出現不合理的電氣沖突現象，Protel 99SE會按照設計者的設置以及問題的嚴重性分別以錯誤（Error）或警告（Warning）等信息來提示設計者注意。其操作方法是執行菜單命令Tools＼ERC打開如圖3所示的“Setup Electrical Rule Check”對話框。
該對話框包括Setup和Rule Matrix兩個選項卡，它們主要用于設置電氣規則的選項、范圍和參數，然后執行檢查。
網絡表（Netlist）是各類報表中較為重要的一個，是電路原理圖與PCB間的橋梁，是自動布線的基礎。網絡表的內容從主要為原理圖中元件的數據（元件編號、元件類型或封裝信息）以及元件之間網絡連接的數據。執行菜單命令Design＼Create Netlist，彈出“Netlist Creation”對話框，如圖4所示。
網絡定義結束
網絡定義以“（”開始，以“）”結束，將其內容包含在內。定義網絡首先要定義該網絡的各個端口。
3PCB設計
首先，新建一個PCB文件，確定電路板的邊界、板層、布局、布線等要求。然后定義電路板的形狀和大小。
然后加載網絡表、按設計要求布局、布線。完成布線后，對元器件和走線做一些調整，為了方便調試和維修，對相應的線路進行敷銅。敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔。包地則通常指用兩根地線（TRAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。PCB圖如圖5所示。
敷銅是以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，對于短路或容易燒毀的元器件，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源。
4結語
Protel 99SE是電子類專業尤其是硬件設計工作者進行電路設計與制作的必備技能，需要長期的實踐。
參考文獻
直流穩壓電路的設計范文3
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:
直流穩壓電路的設計范文4
1阻容降壓穩壓電路的設計與分析
1.1阻容降壓穩壓電路設計本文所設計的阻容降壓穩壓電路如圖2所示，Fuse為保險絲，參數選取為1A/250V，當輸入端流入大電流，保險絲熔斷，從而保護阻容降壓穩壓電路器件不被損壞。壓敏電阻R0選取14D471K，用來防浪涌，能夠起到保護作用；限流電阻R1、泄放電阻R2和限流電容C1構成阻容降壓電路；D1半波整流二極管，D2在市電的負半周時給C1提供放電回路；D3、R6為初級穩壓電路，R3、C2組成濾波電路，R4、Q1、D4構成串聯穩壓電路。
1.2阻容降壓及整流電路原理及分析雖然利用變壓器降壓，可以得到穩定的電壓與較高的效率，由于變壓器包含繞制線圈，會占用很大的空間，在實際布線與安裝時就會造成一定的困難；另一方面，對于企業來說，利用變壓器降壓，成本也會增加；阻容降壓的核心元件是一個電阻和電容并聯，實際上就是利用容抗限流。而電容器起到一個限制電流和動態分配電容器和負載兩端電壓的角色，限流（降壓）電容器C1一定要選擇耐壓高的，通常要大于兩倍的電源電壓，因為當阻容降壓電路空載時，輸出電壓只有三十多伏，市電220V電壓大部分都加到電容C1上。R2為泄放電阻，當正弦波在最大峰值時刻被切斷時，電容C1上殘存電荷無法釋放，會長久存在，如果人體接觸到C1的金屬部分，就會有強烈的觸電可能，而電阻R2的存在，能夠將殘存的電荷泄放掉，從而保證人、機安全。泄放電阻的阻值和電容的大小有關，一般電容的容量越大，殘存的電荷越多，泄放電阻的阻值就要選小一些的。經驗數據如表1所示。D1為半波整流二極管，雖然半波整流效率僅是全波整流的一半，但不推薦使用橋式整流，因為在電路中總希望整個電路只有一個公共參考點即接地點。當采用阻容降壓方式進行交直流轉換時，如果采用橋式整流，在交流端和直流端不可能只有一個公共參考點，當交流端的零線和火線反接時，直流端的參考點可能會帶電，因此這種做法不安全。當采用半波整流時，可以保證交直流端的參考點都接到交流端的零線上，在電路調試時可以保證相對安全一些，這非常重要，因此使用半波整流電路。
1.3穩壓電路分析本文所設計的初級穩壓電路模型如圖3所示，在圖3中，R為限流電阻，rZ為穩壓管的內阻，RL為等效負載。在初級穩壓電路中，利用穩壓管的電流調節作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化進行補償，達到穩壓的目的。為使Sr數值小，需增大R；但在Uo和負載電流確定的情況下，若R的取值大，則Ui的取值也會變大，這樣導致Sr變大。因此初級穩壓電路的Sr值一般在0.01左右，初級穩壓后輸出電壓的紋波系數比較大，因此初級穩壓性能較差。初級穩壓后輸出的紋波系數較大，不能滿足后級芯片輸入電壓的要求，引入串聯穩壓電路，如圖4所示，該電路中引入深度電壓負反饋使輸出電壓穩定，達到輸出電壓Uo在Ui變化或負載電阻RL變化時，輸出電壓基本不變。對于圖4所示的串聯穩壓電路，當電網電壓波動引起Ui增大，或負載電阻RL增大時，輸出電壓Uo將隨著增大，晶體管T發射極電位UE升高；由于穩壓管DZ端電壓保持不變，晶體管T的UBE減小，晶體管基極電流Ib減小，發射極電流Ie也減小，從而使Uo減?。划旊娋W電壓波動引起Ui減小，或負載電阻RL減小時，輸出電壓Uo將隨著減小，晶體管T發射極電位UE降低；由于穩壓管DZ端電壓保持不變，晶體管T的UBE增加，晶體管基極電流Ib增大，發射極電流Ie也增大，從而使Uo增大；因此可以保持輸出電壓Uo保持不變。
2電路仿真和測試
本文采用NI公司的Multisim軟件對阻容降壓的穩壓電路進行設計和仿真。圖5～圖7為整個阻容降壓穩壓電路的瞬態分析仿真結果，瞬態分析掃描時間為1.5s。圖5為市電220V經阻容降壓和半波整流后的輸出電壓仿真波形，可以看出輸出電壓的紋波比較大，交流分量大（即脈動大）；并且會隨負載電流的變化發生很大的波動，因此只適用于對脈動要求不高的場合。圖6為初級穩壓輸出的仿真圖，可以看出，經過初級穩壓后，電壓紋波變小，但穩壓系數仍較大，電壓穩定在24V左右，僅能滿足對穩壓性能要求不高的場合。圖7為阻容降壓穩壓電路最終輸出電壓仿真情況，穩壓電路輸出電壓紋波消失，輸出電壓最終穩定在5.0859V，同時該阻容降壓穩壓電路的從上電到穩壓的時間約為241.7062ms，滿足高性能電路的穩壓需要。根據阻容降壓穩壓電路的原理圖2，實際的阻容降壓穩壓電路的測試結果如圖8所示，圖8(a)為電路上電瞬間的輸出波形，由于電路從上電到穩壓的時間很短，所以波形很陡。圖8(b)為最終穩壓電路的輸出電壓，輸出穩壓的平均值為5.04V，最大值為5.12V，最小值為4.96V，與穩壓電路仿真結果5.0859V僅相差0.0459V，因此穩壓性能很好，滿足對輸入電壓為5V專用芯片（ASIC）供電要求。
3結論
直流穩壓電路的設計范文5
[關鍵詞]單片機 直流穩壓源 智能化電源 閉環控制
[中圖分類號]TM[文獻標識碼]A[文章編號]1007-9416(2010)03-0034-02
直流穩壓電源作為電氣設備及其控制系統的主要電源系統,在實際生活中被廣泛的應用于電力電子教學、電氣設備開發研究等工程領域。傳統直流穩壓電源由于受技術條件的影響,普遍存在功能簡單、調節誤差大、干擾大、接線復雜、體積大等問題。傳統直流穩壓電源對輸出電壓通常采用粗調的方式來完成,調節精度不高,當需要輸出電壓在一個很小范圍內進行調節時,傳統的直流穩壓電源就難以辦到,嚴重影響了穩壓電源的使用范圍。基于單片機的智能高精度直流穩壓電源,結合了最先進的單片機控制技術采用高性能基準穩壓電力電子元件,穩壓調壓精度高而且抗干擾能力強,克服了傳統直流穩壓源的缺點。同時整個控制系統具有完善的保護電路,大大提高了設備的使用壽命。隨著電力電子技術的成熟,單片機價格越來越經濟,且集成度相當高,大大減少了直流電源系統開發成本,具有明顯的工程實際應用價值。
1 系統硬件設計
1.1 系統總體結構
單片機控制的直流穩壓電源以AT89S52單片機作為整機的核心控制單元,經過調節AD7543的輸入電壓數字量來控制系統的輸出電壓,本系統具有可預置電壓和步進調節電壓的特性,而且整個電壓調節步進值達到0.1V的小范圍。此系統具有自我檢測功能、短路保護等故障處理技術。整個系統的工作原理框圖如圖1所示。
從圖1可以看出,整個系統包含變壓整流單元、鍵盤預設電壓單元、濾波電路單元、電流檢測短路保護單元、電壓反饋單元等多個部分組成。為了使系統能夠具備自動采樣檢測實際輸出電壓值的大小,可以通過電壓取樣及電壓調節回路,實時對電壓進行采樣,并經過相應的比較放大電路直接控制單片機內部系統程序進行相應的電壓調節,保障輸出直流電壓的穩定,然后經過八段式數碼顯示管進行數據處理及顯示相應的系統輸出電壓值。單片機在得到電壓取樣數據后,通過數字信號處理中心,獲得相應的控制策略,可以通過兩個驅動電路,對不同的輸出電壓值采取不同的控制策略。當電流檢測回路發現系統中電流過大時,就直接將信息反饋給驅動電路和單片機系統,控制電路調整進行自動短路保護。利用單片機為核心處理控制器的穩壓電源系統整體設計方案比較靈活,合理利用軟件編程控制方法來解決電壓值的預置以及輸出電壓的步進控制,比傳統滑檔控制更加精確可靠。由于單片機是一種電子產品的集成系統,可以大大地減少直流電壓源系統內部的硬件回路,且采用較為先進的電子器件,系統的相應時間和誤差都在有效的控制范圍,大大擴大了穩壓電壓源的使用范圍,在穩壓源系統中得到了廣泛的推廣。
1.2 數控部分
單片機AT89S52作為整個穩壓系統的控制核心主要完成電壓輸出值的采樣判斷、鍵盤電壓預設控制、控制驅動電路進行電壓調節、輸出電壓值數字顯示、系統短路自動檢測保護及其他輔助功能。
為了實現系統的人機對話功能,本系統采用10個數字電壓預設按鍵和兩個步進(“+”,“-”)按鍵,為了避免有些其他未考慮功能按鍵的使用,最終選用具有16按鍵的輸入鍵盤實現整個系統的人機交互控制電路。輸出電壓值顯示部分采用8位8段式LED數碼管,數顯LED管現在已經很成熟,易于同其他設備進行數據交換,可以直接與單片機輸出相連。但是本系統單片機作為系統控制核心,數顯單元只是單片機控制的一個點,且單片機I/O端口總數目有限,必須采用擴展電路來控制數顯部分,因此為了優化系統,采用一片8155作為單片機系統的外部擴展接口電路,實現16個鍵盤的通信接口與LED數顯的通信接口。鍵盤及數顯接口單片機擴展電路如圖2所示。
1.3 電壓取樣及電壓調節
為了提高輸出電壓的精度,保證電源穩定運行,利用電壓取樣單元對電源輸出電壓進行檢測,得到一個電壓信號的反饋電壓。為了提高單片機控制系統的整體精度和靈敏度,將采樣數據經過比較放大電路,利用一級運算放大器將采樣電壓進行放大,再送給單片機系統進行相應的數據處理。
1.4 電源方案
采用78系列三端穩壓器件作為控制核心單片機及系統各功能芯片的動力源,通過輸入電源的全波整流,獲得可靠的穩壓供電電源。
1.5 過流報警功能
為了提高單片機控制系統的安全可靠性,提高單片機數控直流電壓源的人性化服務。利用電流檢測回路檢測系統中的電流值,當電流大于系統設定值時,通過單片機系統自動保護跳閘,實現保護貴重電氣設備的功能,并可以通過相應的蜂鳴器報警,提醒工作人員對相應的設備進行檢查看修。
2 軟件設計
在實際硬件電路搭配完成后,為了有效地減小紋波電壓,保證供電可靠性,本系統采用軟件編程方法實現去峰值數值濾波,以減小外界環境干擾對輸出電壓的影響,數據取樣分析判斷是整個濾波系統的中心部分,取樣的準確性與否直接影響系統的整體控制。為了保證取樣的可靠性,在整個系統的軟件設計中設置了電壓采樣主程序和鍵盤輸入中斷子程序,相應的流程圖見圖3和圖4所示:
程序運行后,單片機系統就自動開始檢測是否有鍵按下,若有鍵盤觸發脈沖,則進入電壓預設按鍵功能程序。LED數碼管顯示部分就開始自動動態定時掃描數據,達到系統CPU資源得到充分利用。單片機系統不斷通過取樣電路采集系統輸出電壓數據,經過比較放大和相關分析判斷,然后通過單片機系統發出增減命令對實際輸出電壓進行相應的校正,控制輸出電壓源保持電壓恒定。
3 數據分析
把系統相關的硬件和軟件設定完成后,對裝置進行相應的檢測,其檢測結果數據如表1所示:
從表1中可以看出,基于單片機的直流穩壓電源系統可以有效的保障輸出電壓的穩定,系統整體誤差在10-2量綱級內,誤差相當小,完全滿足穩壓電源的要求。
4 結語
以AT89S52單片機為核心設計的一種智能穩壓電壓源系統,有效保證電氣設備的安全穩定運行。系統輸出電壓采用數顯和鍵盤輸入控制,提高了電源的人性化服務?；贏T89S52單片機的一種穩壓電壓源系統系統集成度高、可靠性強、具有自我故障檢測保護功能,具有良好的實用價值。
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直流穩壓電路的設計范文6
【關鍵詞】Multisim；電子技術；直流穩壓；電子仿真
1.引言：Multisim簡介
Multisim軟件是一個專門用于電子電路仿真與設計的EDA工具軟件。作為Windows下運行的個人桌面電子設計工具，Multisim是一個完整的集成化設計環境。Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一問題。學生可以很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現出來，并且可以用虛擬儀器技術創造出真正屬于自己的儀表。NI Multisim軟件絕對是電子學教學的首選軟件工具。
主要特點體現在：
（1）直觀的圖形界面；
（2）豐富的元器件；
（3）強大的仿真能力；
（4）豐富的測試儀器；
（5）完備的分析手段；
（6）獨特的射頻（RF）；
（7）模塊強大的MCU模塊；
（8）完善的后處理；
（9）詳細的報告；
（10）兼容性好的信息轉換。
2.Multisim輔助教學
在電子技術理論教學中，可以用Multisim軟件仿真電路性能的電路很多，現以直流穩壓電路為例說明該軟件在教學上的重要性和實用性。
2.1 電路工作原理及原理圖
如圖1所示，是最簡單的直流穩壓電路，主要由穩壓二極管實現穩壓。
（1）整流電路：把交流電壓變為單向的脈動直流電壓。
（2）濾波電路：濾除脈動直流電壓中的交流成分，使其成為平滑的直流電壓。
（3）穩壓電路：把不穩定的直流電壓變為基本恒定的，不受市電電壓、負載及溫度變化影響的、穩定的直流電壓。
2.2 操作步驟
（1）開關J1打開，無濾波；開關J2打開，無穩壓；開關J3閉合，有負載RL時，雙蹤示波器顯示的波形如圖2所示：紅線所表示的曲線為電容兩端的電壓，對應示波器通道A，Y軸量度：10V/Div。直流電壓表讀數為10.516V。電壓為正值。藍線所表示的曲線為負載兩端的電壓，對應示波器通道B，Y軸量度：10V/Div。直流電壓表讀數為10.484V。電壓為正值。
（2）開關J1閉合，有濾波；開關J2打開，無穩壓；開關J3閉合，有負載RL時，雙蹤示波器顯示的波形如圖3所示：紅線所表示的曲線為電容兩端的電壓，對應示波器通道A，藍線所表示的曲線為負載兩端的電壓，對應示波器通道B。
（3）開關J1閉合，有濾波；開關J2閉合，有穩壓；開關J3閉合，有負載RL時，雙蹤示波器顯示的波形如圖4所示：紅線所表示的曲線為電容兩端的電壓，對應示波器通道A，藍線所表示的曲線為負載兩端的電壓，對應示波器通道B。
通過Multisim軟件仿真，根據雙蹤示波器顯示的波形圖可知，交流電經過整流、濾波、穩壓電路后，得到平穩的直流電，即上圖中的藍色線為平穩的直線。
2.3 結論
任意改變電容容量的大小，交流電輸入值的大小等，輸出波形曲線的同樣非常直觀的顯示出來，輸出一樣是平穩的直流電。
3.總結
（1）本軟件操作簡單，使用方便，容易上手，給學生提供了一個虛擬實驗室，不用去實驗室，也可以做實驗。既增加了學生的計算機操作能力，又增加了專業實驗知識。
（2）本軟件將實驗室和講臺有機的結合在一起，實現了虛擬化實驗室。將交直流電流表和電壓表、示波器等儀器在計算機上顯示出來，并即時顯示電路仿真的結果和波形，生動、形象地驗證理論分析結果，并且我們可以任意更改電路參數，添加和刪除電路元件，讓學生觀察到在這一過程中實驗結果所發生的變化。其動態效果是其它教學手段較難達到的。在電子技術課程的教學過程中，便于教學分析，大大降低了實際動手實驗過程中的數值變換的麻煩，縮短了教學時間，提高了教學效果，增強了學生的學習興趣。
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