一种可调式数字直流稳压电源的设计

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1、一种可调式数字直流稳压电源的设计作者：周鼎，葛健，刘磊2006-5-22一．任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。一、基本要求在输入电压220V、50HZ、电压变换范围＋15％～－20％的条件下：a:输出电压可调范围为＋9V～＋12Vb:最大输出电流为1.5Ac:纹波电压（峰－峰值）<=220mv(最低输出电压下，满载)d:效率>=40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）e:具有过流以及短路保护功能三：发挥部分（1）扩充功能a:短路排除故障后，自动恢复为正常状态b:短路保护c:过热保护（2）扩大

2、输出电压调节范围（3）用数字显示输出电压摘要：在业余条件下进行电子制作，拥有一个可调节输出电压的稳压电源是非常有用的，市面上所售的成品可调稳压电源价格一般都在百元以上，外表看上去是挺好看的，但对于业余电子爱好者来说，实用是最主要的。本文介绍的这款可调稳压电源，输出电压范围为9到12V，最大输电流为1A，这些参数对于业余制作中的调试用电源基本能满足要求。报告部分一、方案认证与比较在进行电路的设计过程中，我们采用的是模块化思想，将整个电路分成几个分立的模块来分析、制作，最后再进行组装、调试。方案一：采用单级开

3、关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出，但是由于这种方式产生的直流电压纹波比较大，无法得到稳定的电压输出，不符合我们的要求。方案二：我们将从滤波电路输出的电压接到线性稳压电路（如下图所示）线性稳压电路的输出值可调，为9～12V的直流输出。此方案的优点是：电路简单、很容易调试，但是效率比较低，其输入端一般为15V左右的电压，而输出只有9～12V，压降较大，功率损耗比较严重，无法实现效率≥40％的目的。方案三：以方案二为基础，在线性稳压电路前加入DC-DC变换器，采用脉宽调制（PWM）技术，并采用恒

4、压差控制技术，如右图所示在这种情况下，由DC-DC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流电压的转变，由于采用脉宽调制技术和恒压差控制技术，使得线性稳压电路两端压差减小，电路消耗大幅度下降，解决了方案二重的效率低下的问题。其次，由于使用脉宽调制技术，使得电路有了过流、过热、自动恢复等功能。本电路从功能上分成五个模块，下面是对具体的电路模块进行的说明1.交直流转换电路模块本电路的目的在于从50HZ、220V的交流电压中得到直流电压。电路如图所示当输入220V交流电压时，首先通过变压器降至25V左右交流电压

5、。整流部分选用了全波桥式整流电路，输出为32V的直流电压。2.DC-DC转换电路模块使用此电路的目的在于最大限度地降低模块的功耗，同时，为下一级提供一个稳定的直流电压。它的电路图如下：DC-DC电路为有核心芯片TL494作控制的单端PWM降压型开关稳压电路。图中R10与C5决定开关电源的开关频率。电阻R8作为限流保护电阻用。其片内误差放大器（EA1）的同相输入端（脚2）通过5.1千欧电阻（R7）接入反馈信号，从后级线性稳压电路得到分压。开关管采用PNP型大功率晶体管。工作原理：在恒定频率的PWM通断中，控

6、制开关通断状态的控制信号是通过一个控制电压UVOM与锯齿波相比较而产生的。控制电压则是通过偏差（即实际输出电压与其整定值之间的差值）获得的。锯齿波的峰值固定不变，其重复频率就是开关的通断频率。在PWM控制中，这以频率保持不变，频率范围为几千赫到几百千赫。当放大的偏差信号电平高于锯齿波的电平时，比较器输出高电平，这以高电平的控制信号导致开关导通，否则，开关处于关断状态。当后级反馈电压高于TL494的基准电压5V时，片内误差放大器EA1输出电压增加，将导致外接晶体管T和TL494内部T1,T2管的导通时间变短

7、，使输出电压下降到与基准电压基本相等，从而维持输出电压稳定，反之亦然。参数计算：由R10=39千欧，C5＝0.01uF,得振荡频率fosc=28.2kHZ为保证电流连续，电感取值不能太小，但也不能太大。计算如下：Lmin=[(UI-UO))/(2×I0)]TON=[(35-10)/(2×1.5)]×0.00002=167uHC>U0×Toff/(8×l×f×U0)=15×10×0.000001/(8×0.001×30×1000×0.1)=6.25uFIop=ILP=[(UI-UO)/(2×L)]×0.00

8、002+1.5=1.75A2.线性稳压电路模块本电路的目的是在第一级稳压的基础上实现线性高精度稳压，降低纹波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到题目的指标要求。原理如下图所示：此电路继承了DC-DC变换器的输出电压。在本电路中，首先输入电压在精密稳压源上产生一个稳定的参考电压，接到由运放组成的比较电路的正端输入脚。输出电压经过电阻分压之后反馈至运放的负输入端。运放的输出电压控制达林顿管的发射极电压，得到所需的高度稳定的直流电