穩(wěn)壓電源精選(九篇)

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第1篇：穩(wěn)壓電源范文

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 穩(wěn)壓電源 連續(xù)可調(diào) ADC

經(jīng)過前期的調(diào)查研究統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大多高校的電工實驗設(shè)備在進(jìn)行戴維南定理驗證實驗過程當(dāng)中當(dāng)兩個電源同時作用時造成低電壓電源輸出升高的問題，例如我校的電工實驗設(shè)備在進(jìn)行該實驗的過程中，當(dāng)電源一（6V）與電源二（15V）兩電源同時作用一系統(tǒng)時往往會造成電源一電壓升高從而造成實驗結(jié)果不正確。而且大多高校使用的電工實驗設(shè)備與我校的電工實驗設(shè)備原理相同，都存在上述問題。遂開發(fā)出基于STC89C51單片機(jī)的數(shù)字化控制的電工實驗用可灌入式穩(wěn)壓電源，使實驗過程中電源一輸出穩(wěn)定，從而保證實驗結(jié)果準(zhǔn)確。

該項目最大的特色及創(chuàng)新點是創(chuàng)造性的以單片機(jī)為核心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測與控制軟件支持下，通過對電源電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與設(shè)定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制電工實驗設(shè)備中電源的輸出。

采用模擬電路的可調(diào)穩(wěn)壓電路是用一個多檔開關(guān)來控制輸出電壓，而所謂的顯示系統(tǒng)只是再多檔開關(guān)的每個檔的旁邊注明電壓值。隨著電子行業(yè)的發(fā)展，他不耐用的弊端已經(jīng)使它逐漸離開了歷史的舞臺。

一、系統(tǒng)硬件部分

（一）STC89C51主控部分。

STC89C51主控部分是系統(tǒng)控制核心，主要負(fù)責(zé)對電工實驗設(shè)備的輸出電壓進(jìn)行采樣并與手動設(shè)定的參考電壓進(jìn)行對比，而后通過控制數(shù)字電位器的阻值來實現(xiàn)對穩(wěn)壓電源的調(diào)節(jié)，并且對輸出的電壓值進(jìn)行實時顯示。STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用高密度非易失存儲器制造技術(shù)工藝，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STC的STC89C51是一種高效微控制器。

（二）采樣電路。

圖2 采樣電路

（三）變壓穩(wěn)壓電路。

變壓電路將工頻220V/50Hz電壓經(jīng)過降壓、整流、濾波后輸入給穩(wěn)壓芯片。LM317是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點。LM317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍1.2伏到37伏時能夠提供超過1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用，故本設(shè)計采用LM317為穩(wěn)壓芯片。

（四）直流穩(wěn)壓輸出控制電路。

數(shù)字電位器也稱數(shù)字可編程電阻器，是采用CMOS工藝制成的數(shù)字-模擬混合信號處理集成電路，能在數(shù)字信號的控制下自動改變滑動端的位置，從而獲得所需要的電阻值。數(shù)字電位器本身就是一個包含控制接口、存儲器和電阻的系統(tǒng)，它是通過軟件和控制接口進(jìn)行編程的，因此，在調(diào)節(jié)過程中不會產(chǎn)生電噪音。故本項目采用數(shù)字電位器控制輸出電壓。

二、結(jié)束語

本系統(tǒng)操作自動化，系統(tǒng)的整個測量過程如數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示等都用微控制器來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。本設(shè)計具有友好的人機(jī)對話能力。與此同時，智能直流穩(wěn)壓電源還通過顯示屏將儀器的測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員，使系統(tǒng)的操作更加方便直觀。

參考文獻(xiàn)：

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第2篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源 線性電源 開關(guān)電源 基本類型

一、線性直流穩(wěn)壓電源

（一）晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源。其在線性放大狀態(tài)工作，具備反應(yīng)快，電壓穩(wěn)定度高，負(fù)載穩(wěn)定度高，輸出紋波電壓小，噪聲較小等特點。針對電路技術(shù)而言，其控制電路使用元件較少。針對調(diào)整管的開關(guān)特性，濾波器的高頻性能等要求較少，因此可靠性較高。其最大缺點是工作效率較低。只能通過降低調(diào)整管上的壓降，減少調(diào)整管上的損耗來提高效率。具體解決策略為：一是PNP和NPN晶體管互補(bǔ)：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源輸出電源電流較大時，通常調(diào)整管都要接成共集電極的達(dá)林頓組合管。因為在晶體管電參數(shù)相同情況下在保持電流放大倍數(shù)相等的情況下，互補(bǔ)連接的組合調(diào)整管的集射極壓降減少了，因而電源的效率得到提高；二是偏置法：一般共集電極組合管集射間的壓降一定程度上取決偏置電流。采用偏置連接法當(dāng)輸出電流一定時可以有效的提高電源效率；三是開關(guān)穩(wěn)壓器作前置予調(diào)節(jié)：在輸入-輸出電壓差比較大，輸出電流也比較大的場合，采用開關(guān)穩(wěn)壓器作串聯(lián)式穩(wěn)壓器的前置予調(diào)節(jié)也是提高電源效率的有效辦法。開關(guān)予調(diào)節(jié)還可以設(shè)置在電源變壓器的原邊。

（二）集成線性穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器在早期市場上應(yīng)用較多，產(chǎn)量較大，主要分為半導(dǎo)體單片式集成穩(wěn)壓器、混合式集成穩(wěn)壓器兩類。兩類集成穩(wěn)壓器的電路形式、封裝、電壓、電流規(guī)格各不相同。集成穩(wěn)壓器分為定電壓、可調(diào)、跟蹤、浮動集成穩(wěn)壓器多種。然而無論何種形式，其大都由基準(zhǔn)電壓源、比較放大器、調(diào)整元件即功率晶體三極管和某種形式的限流電路組成。部分集成穩(wěn)壓器內(nèi)部還有邏輯關(guān)閉電路和熱截止電路。集成穩(wěn)壓器與由分立元件組成的穩(wěn)壓器比較，集成穩(wěn)壓器的優(yōu)點非常明顯，成本低，體積小，使用方便，性能好，可靠性高。

（三）恒流源網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓電源。恒流網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的基本特點之一，其能夠有效提高電源穩(wěn)定性，在集成穩(wěn)壓器中應(yīng)用較為廣泛。分立元件組成的串聯(lián)穩(wěn)壓器大都應(yīng)用了恒流技術(shù)。應(yīng)用晶體管場效應(yīng)管與恒流二極管等元件能夠?qū)崿F(xiàn)恒流。恒流二極管在分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓器中應(yīng)用較為便利。

二、開關(guān)直流穩(wěn)壓電源

開關(guān)直流穩(wěn)壓電源主要指功率調(diào)整元件以“開、關(guān)”方式工作的直流穩(wěn)壓電源。早期的磁放大器開關(guān)直流穩(wěn)壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態(tài)進(jìn)行“開、關(guān)”控制，是一種低頻磁放大器。此期間出現(xiàn)的可控硅相控整流穩(wěn)壓電源也屬于開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。之后，高頻開關(guān)功率變換技術(shù)得以迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了變換器方式的高頻開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。

（一）去除工頻變壓器。去除工頻電源變壓器而采用直接從電網(wǎng)整流輸入方式，是開關(guān)電源減少體積和重量的重要舉措之一。去除工頻變壓器已成為當(dāng)代先進(jìn)開關(guān)電源的基本特點。無工頻變壓器的開關(guān)電源與各種有工頻變壓器的直流穩(wěn)壓電源相比，其具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點。開關(guān)電源的電路形式已實現(xiàn)多種多樣。從調(diào)制技術(shù)來看，其包括脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型、混合調(diào)制型幾類，其中脈寬調(diào)制占絕大多數(shù)。目前出現(xiàn)了完全無變壓器的開關(guān)電源，即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點是體積還可比現(xiàn)在的無工頻變壓器開關(guān)電源小的多，而且沒有繞制的變壓器等器件，能夠集成電路工藝制作。

（二）提高開關(guān)電源頻率?，F(xiàn)代開關(guān)電源的最顯著特點是開關(guān)頻率不斷提高，無論是晶體管開關(guān)電源、可控硅開關(guān)電源、場效應(yīng)管開關(guān)電源，均在實現(xiàn)向高頻化方向發(fā)展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現(xiàn)，開關(guān)電源的工作頻率已從早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范圍甚至G赫范圍。

（三）控制電路實現(xiàn)集成。早期開關(guān)電源的控制電路由分立元件構(gòu)成，電路設(shè)計和調(diào)試維修都較為復(fù)雜，不利于開關(guān)電源的推廣應(yīng)用。為了適應(yīng)開關(guān)電源的迅速發(fā)展，集成化的開關(guān)電源控制電路被研制成功，而且功能日益完善。開關(guān)電源控制電路集成化，極大地簡化了開關(guān)電源的設(shè)計，提高了開關(guān)電源的電性能和可靠性，并且具有體積小、成本低等優(yōu)點。

（四）關(guān)鍵元器件高頻化。為適應(yīng)開關(guān)電源快速發(fā)展需要，開關(guān)電源應(yīng)用的主要元器件也在快速發(fā)展，高頻化是其基本目標(biāo)。開關(guān)電源中的開關(guān)元件-功率晶體管、可控硅、場效應(yīng)管等均在提高工作頻率上發(fā)揮著重要作用。特別是功率管IGBT復(fù)合管，MOSFET場效應(yīng)管的出現(xiàn)，最為引人注目，其不僅把開關(guān)頻率提高到1MHz-lGHz，并且具有開關(guān)特性好、驅(qū)動功率小、不存在二次擊穿、避免熱奔等特殊優(yōu)點。此外，大電流肖特基勢壘的出現(xiàn)極大地改善了低電壓電流開關(guān)電源的整流效率，其具有開關(guān)速度快、反向恢復(fù)時間短，正向壓降地等優(yōu)點。在濾波過程中，電容器等器件也要在材料、結(jié)構(gòu)工藝諸方面進(jìn)行研制，以適應(yīng)開關(guān)電源高頻化需求。

（五）實現(xiàn)全數(shù)字化控制。開關(guān)電源的控制已從模擬控制，模數(shù)混合控制，發(fā)展為全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是未來的發(fā)展趨勢所在，并且已在許多功率變換設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。然而，過去數(shù)字控制在DC/DC變換器中應(yīng)用較少。近年來，開關(guān)電源的高性能全數(shù)字控制芯片已經(jīng)逐步開發(fā)應(yīng)用，歐美已有多家公司開發(fā)并制造出開關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片及軟件。全數(shù)字控制數(shù)字信號與混合模數(shù)信號相比能夠標(biāo)定更小量，芯片價格較低；針對電流檢測誤差能夠?qū)崿F(xiàn)精確數(shù)字校正，電壓檢測更為精準(zhǔn)；能夠?qū)崿F(xiàn)快速靈活的控制設(shè)計等。

第3篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 保護(hù)電路 系統(tǒng)設(shè)計

1引言

直流開關(guān)穩(wěn)壓器中所使用的大功率開關(guān)器件價格較貴，其控制電路亦比較復(fù)雜，另外，開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載一般都是用大量的集成化程度很高的器件安裝的電子系統(tǒng)。晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的能力較差。因而開關(guān)穩(wěn)壓器的保護(hù)應(yīng)該兼顧穩(wěn)壓器本身和負(fù)載的安全。保護(hù)電路的種類很多，這里介紹極性保護(hù)、程序保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)以及過熱保護(hù)等電路。通常選用幾種保護(hù)方式加以組合，構(gòu)成完善的保護(hù)系統(tǒng)。

2極性保護(hù)

直流開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入一般都是未穩(wěn)壓直流電源。由于操作失誤或者意外情況會將其極性接錯，將損壞開關(guān)穩(wěn)壓電源。極性保護(hù)的目的，就是使開關(guān)穩(wěn)壓器僅當(dāng)以正確的極性接上未穩(wěn)壓直流電源時才能工作。利用單向?qū)ǖ钠骷梢詫崿F(xiàn)電源的極性保護(hù)。最簡單的極性保護(hù)電路如圖1所示。由于二極管D要流過開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入總電流，因此這種電路應(yīng)用在小功率的開關(guān)穩(wěn)壓器上比較合適。在較大功率的場合，則把極性保護(hù)電路作為程序保護(hù)中的一個環(huán)節(jié)，可以省去極性保護(hù)所需的大功率二極管，功耗也將減小。為了操作方便，便于識別極性正確與否，在圖1中的二極管之后，接指示燈。

3程序保護(hù)

開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜，基本上可以分為小功率的控制部分和大功率的開關(guān)部分。開關(guān)晶體管則屬大功率，為保護(hù)開關(guān)晶體管在開啟或關(guān)斷電源時的安全，必須先讓調(diào)制器、放大器等小功率的控制電路工作。為此，要保證正確的開機(jī)程序。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機(jī)瞬間，濾波電容器會流過很大的浪涌電流，這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關(guān)的觸點或繼電器的觸點熔化，并使輸入保險絲熔斷。另外，浪涌電流也會損害電容器，使之壽命縮短，過早損壞。為此，開機(jī)時應(yīng)該接入一個限流電阻，通過這個限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率，以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作，而在開機(jī)暫態(tài)過程結(jié)束后，用一個繼電器自動短接它，使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電，如圖2所示。這種電路稱之謂開關(guān)穩(wěn)壓器的“軟啟動”電路。

開關(guān)穩(wěn)壓器的控制電路中的邏輯組件或者運算放大器需用輔助電源供電。為此，輔助電源必須先于 開關(guān)電路工作。這可用開機(jī)程序控制電路來保證。一般的開機(jī)程序是:輸 入電源的極性鑒別，電壓保護(hù)開機(jī)程 序電路工作輔助電源工作并通過限流電阻 R對開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入電容器C充電 開關(guān)穩(wěn)壓器的調(diào)制電路工作，短路限流電阻開關(guān)穩(wěn)壓器 穩(wěn)定工作。

在開關(guān)穩(wěn)壓器中，剛開機(jī)時，因為其輸出電容容量大，充到額定輸出電壓值需要一定時間。在這段時間內(nèi)，取樣放大器輸入低的輸出電壓采樣，根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)特性將迫使開關(guān)三極管的導(dǎo)通時間加長，這樣一來，開關(guān)三極管就會在這段期間內(nèi)趨于連續(xù)導(dǎo)通，而容易損壞。為此，要求在開機(jī)這一段時間內(nèi)，開關(guān)調(diào)制電路輸出給開關(guān)三極管基極的脈寬調(diào)制驅(qū)動信號，能保證開關(guān)三極管由截止逐漸趨于正常的開關(guān)狀態(tài)，故而要加設(shè)開機(jī)保護(hù)以配合軟啟動。

4過電流保護(hù)

當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時，會引起流過穩(wěn)壓器中開關(guān)三極管的電流過大，使管子功耗增大，發(fā)熱，若沒有過流保護(hù)裝置，大功率開關(guān)三極管就有可能損壞。故而在開關(guān)穩(wěn)壓器中過電流保護(hù)是常用的。最經(jīng)濟(jì)簡便的方法是用保險絲。由于晶體管的熱容量小，普通保險絲一般不能起到保護(hù)作用，常用的是快速熔斷保險絲。這種方法具有保護(hù)容易的優(yōu)點，但是，需要根據(jù)具體開關(guān)三極管的安全工作區(qū)要求來選擇保險絲的規(guī)格。這種過流保護(hù)措施的缺點是帶來經(jīng)常更換保險絲的不便。

在線性穩(wěn)壓器中常用的限流保護(hù)和電流截止保護(hù)在開關(guān)穩(wěn)壓器中均能應(yīng)用。但是，根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器的特點，這種保護(hù)電路的輸出不能直接控制開關(guān)三極管，而必須使過電流保護(hù)的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖指令，去控制調(diào)制器以保護(hù)開關(guān)三極管。為了實現(xiàn)過電流保護(hù)一般均需要用取樣電阻串聯(lián)在電路中，這會影響電源的效率，因此多用于小功率開關(guān)穩(wěn)壓器的場合。而在大功率的開關(guān)穩(wěn)壓電源中，考慮到功耗，應(yīng)盡量避免取樣電阻的接入。因此，通常將過電流保護(hù)轉(zhuǎn)換為過、欠電壓保護(hù)。

轉(zhuǎn)貼于 5過電壓保護(hù)

開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源諸如蓄電池和整流器的電壓如果過高，使開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作，甚至損壞內(nèi)部器件，因此，有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路如圖3所示。

第4篇：穩(wěn)壓電源范文

【關(guān)鍵詞】multisim;穩(wěn)壓電源;仿真

Abstract：It is easy to change the parameter of the power circuit，it is intuitive to check waveform and numerical variation of the output voltage，which has high-accuracy simulation and without real hardware devices，improved efficiency of design，saving circuit cost，that is the series power supply circuit is simulated by multisim.

Keywords：Multisim;Power circuit;Simulate

1.引言

Multisim已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子電路的分析和設(shè)計中，它不僅使得電路的設(shè)計和試驗的周期縮短，還可以提高分析和設(shè)計能力，實現(xiàn)與實物試制和調(diào)試相互補(bǔ)充，最大限度地降低設(shè)計成本。使用Multisim軟件來仿真電路，具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特點1。如今要用multisim設(shè)計一個單相小功率（小于100W）的直流穩(wěn)壓電源，電源的指標(biāo)參數(shù)如下：（1）輸入電壓220V，50Hz;（2）輸出直流電壓范圍：8V～13V，連續(xù)可調(diào)，額定輸出電壓為9V;（3）最大輸出電流0.1A;（4）紋波系數(shù)低于0.1%。

從給出的條件可知，輸入與輸出之間電壓值相差很大，故需要一個降壓環(huán)節(jié);經(jīng)過降壓以后的交流電還需變成單方向的直流電，這就是整流環(huán)節(jié);但是其幅值變化很大，若作為電源去供給電子電路時，電路的工作狀態(tài)也會隨之發(fā)生變化而影響性能;需要利用濾波電路將其中的交流成分濾掉，留下直流成分;此時電源還受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載變化的影響，故要穩(wěn)壓。所以要經(jīng)過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個步驟2，如圖1所示。

圖1 穩(wěn)壓電源的框圖

又依據(jù)第4）點知電源的紋波系數(shù)很低，輸出的電源的穩(wěn)定性的質(zhì)量很高（很低的紋波），又有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，見第3）點，所以選用串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路來實現(xiàn)電路的仿真。串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路的結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖2 串聯(lián)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)

2.主要仿真元件的選取

2.1 變壓器的選擇

對比Ui=220V，Uomax=13V的值， 故選擇降壓后的電壓值略大于13V，選擇變壓器的變比N=14，降壓后電壓U2≈16V。由于Multisim 對變壓器的仿真效果不理想。所以直接選用U2≈16V，f=50Hz的交流電源AC_POWER，見圖3。

2.2 二極管的選擇

流過整流二極管的正向電流ID>0.45U2/R，反向峰值電壓URM>2U2

即：ID>=0.01A，URM>45V

選用multisim中的1N4003，見圖3。

2.3 電容大小的選擇

在負(fù)載變化時，相同電容的濾波效果不一樣;在電容變化時，相同負(fù)載時其濾波效果也是不一樣?？傮w的選取原則是RLC[3]，其中T=0.02S，即RLC，在表1至表2中仿真了不同的RL和C時輸出電壓中紋波的大小。圖4是不同電容時濾波的輸出電壓的仿真波形。

2.4 穩(wěn)壓電路中調(diào)整管穩(wěn)壓管等選擇

穩(wěn)壓管選用UZ =4.9V的穩(wěn)壓管作基準(zhǔn)電壓，因為輸出電壓為7V～14V，故在穩(wěn)壓環(huán)節(jié)中取樣部分應(yīng)該是可調(diào)的，應(yīng)該滿足

選用RW=R上=R下=1K，所以：

調(diào)整管的選擇：因為輸出最大電流0.1A，所以在穩(wěn)壓環(huán)節(jié)中由于調(diào)整管是和負(fù)載時串聯(lián)的關(guān)系，負(fù)載流過的最大電流為0.1A，出于裕量選調(diào)整管的集電極的額定電流IC應(yīng)該大于0.3A，選用調(diào)整管型號為ICZ655，它與BC548A構(gòu)成達(dá)林頓管，提高帶負(fù)載能力，滿足最大電流為0.1A的要求。

3.仿真電路的繪制和仿真結(jié)果的對比

3.1 仿真電路的繪制

依據(jù)上面的分析，繪制電路如圖3所示。

圖3 串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路的仿真圖

3.2 仿真數(shù)據(jù)對比

（1）開關(guān)J1、J3、J4閉合，觀測整流、濾波后不同RL、C時輸出電壓的紋波值和輸出電壓的值。

當(dāng)RL=1k和200歐時，改變電容的值，測出輸出電壓值及其紋波值見表1和表2。

表1 RL=1k不同電容值對應(yīng)的值

C 紋波電壓 Uo RLC

1000 uF 16.125 mV 15.31V 1s

470uF 16.831mV 15.219v 0.47s

220 uF 176 mV 15.197V 0.22s

20 uF 1.5V 13.425V 0.02

表2 RL=200歐不同電容值對應(yīng)的值

C 紋波電壓 Uo RLC

1000 uF 301.021mV 14.788V 0.2s

470uF 394.109mV 14.744V 0.094s

220 uF 769.382mV 14.221V 0.044s

20 uF 3.63V 10.566V 0.004

比較表1和表2可知負(fù)載改變時，特別是負(fù)載較重時，其紋波明顯加大，輸出電壓UO的大小也與負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大，輸出電壓平均值越低。

增加C的容量，可以使得濾波的效果得到改善，但是在滿足RLC后，輸出電壓UO的大小紋波的變化并不很明顯，所以選用470uF的電容進(jìn)行濾波。

（2）開關(guān)J1、J3、J5閉合，觀測整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出電壓的紋波值和輸出電壓的值。見表3所示。圖4是電容為470uF時穩(wěn)壓前和穩(wěn)壓后輸出電壓Uo的波形對比，從仿真結(jié)果看，穩(wěn)壓后的波形更加平滑穩(wěn)定。

表3 斷開R7，連接R5穩(wěn)壓后的數(shù)值

負(fù)載RL 紋波電源壓 Uo

R=空載 337.111u 9.088v

R=1K 656.375u 9.088v

R=500 656.375u 9.088v

R=200 656.375u 9.088v

R=100 656.375u 9.088v

對比表1～表3的數(shù)據(jù)可知，經(jīng)穩(wěn)壓后，輸出電壓Uo的較穩(wěn)定，其中的紋波值明顯減小，基本為一定值，即約為0.6mV 。

紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓

=0.6m/9*100%

=0.006%<0.1%

圖4 穩(wěn)壓前后波形對比

輸出電壓UO的仿真測試值的范圍為：

UOMAX=13.082V≈13V，UOMIN=6.957V≈7V

4.結(jié)束語

利用multisim仿真電源電路，可以直觀的觀測電路中的電壓參數(shù)值，方便的查看關(guān)鍵點的波形，能提高電路的設(shè)計效率，節(jié)省實物電路的制作時間和成本，故值得大力推廣應(yīng)用[4]。

參考文獻(xiàn)

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[3]任俊園，李春然.電容濾波電路工作波形的multisim仿真分析[J].電子設(shè)計工程，2012，11：10-11.

第5篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵字： 直流電源； 低紋波； 雙電池； 通斷原則

中圖分類號： TN86?34； TP303+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）14?0150?04

Design and implementation of low?ripple dual battery DC regulated power supply

LI Jie， CHENG Weibin， FENG Du， MAN Rongjuan

（School of Electronic Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China）

Abstract： In order to realize the low?ripple output of the power supply， a low?ripple dual battery DC power supply was designed with the ripple control method， which can switch from the low power state to full power state automatically. The ripple characteristic test for the power supply was performed. The original signal is transmitted to the main control circuit through the voltage acquisition circuit， and then the main control circuit is used to control the charging and supplying power selection circuit according to the on?off principle of the relay switch and collected voltage signal. The power supply battery can realize +5V voltage output in one channel and adjustable voltage output in two channels through the linear voltage adjustment circuit. The low ripple DC voltage regulator output from charging state to supplying power state was implemented. A coaxial?cable testing device was adopted in power supply ripple test. The test data shows that the low ripple DC regulated power supply has good running condition and greater advantage in ripple control in combination with other DC power supply， and its output voltage is stable.

Keywords： DC power supply； low ripple； dual battery； on?off principle

0 引 言

提高參數(shù)測量精確度的重要方法是降低各類誤差，其中直流電源紋波是產(chǎn)生誤差的主要根源之一。二極管工頻整流后直流電源有較大的工頻紋波，需要較大容量濾波器件；開關(guān)電源采用高頻工作，濾波器件體積和容量降低[1]，但存在高頻紋波，雖然通過增加電路濾波器件可降低紋波，有時可達(dá)幾毫伏，但仍達(dá)不到高精度測量的要求[2]。

本身沒有紋波的直流電池供電是一種較好的選擇，可以得到高質(zhì)量的直流電源供應(yīng)，但單一電池的容量有限，需要充電。有些電源采用交流供電、電池備用的方式，可保證交流失電后一段時間內(nèi)的供電，交流供電時的紋波仍然存在。

為了克服了現(xiàn)有工頻整流穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源紋波控制技術(shù)的不足，以及電池容量有限不能持續(xù)低紋波輸出的問題，本文設(shè)計了一種基于STC89C54的低紋波雙電池直流穩(wěn)壓電源。

1 硬件電路原理

系統(tǒng)的硬件主要包括控制主電路、電壓采集電路、充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調(diào)整電路、可充電電池以及電源適配器，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

控制主電路包括單片機(jī)STC89C54、A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591和LCD12864。PCF8591把模擬型的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，供單片機(jī)進(jìn)行信號處理；單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前電池的充、供、欠、滿4種狀態(tài)和繼電器通斷原則，實現(xiàn)對雙電池充電和供電的最優(yōu)控制；液晶顯示器顯示各個電池的充、供、欠、滿4種狀態(tài)，并且實時顯示各個電池當(dāng)前電壓以及充電電池的充電電流，為使用者提供便捷。

電壓采集電路由分壓電阻、運算放大器和充電電流采樣電阻組成，電池端電壓首先通過分壓電阻分壓，再由運算放大器調(diào)整到可采集的電壓范圍，最后傳輸?shù)絇CF8591進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而充電電流采樣電阻的作用是把充電電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。

充電選擇電路和供電選擇電路分別是由兩個繼電器開關(guān)和兩個二極管組成[3]，控制主電路遵循通斷原則控制繼電器閉合與斷開，在保障持續(xù)供電的前提下，盡可能使穩(wěn)壓電源低紋波輸出。線性電壓調(diào)整電路采用線性穩(wěn)壓模塊、濾波電路和緩沖電路來穩(wěn)定輸出和降低開關(guān)調(diào)整產(chǎn)生的諧波，以此實現(xiàn)穩(wěn)定的低紋波輸出?？沙潆婋姵剡x擇12 V電池，并配備相應(yīng)的電源適配器。雙電池低紋波直流穩(wěn)壓電源供電原理圖如圖2所示。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 控制主電路設(shè)計

控制主電路是以自帶看門狗的單片機(jī)STC89C54為控制核心，A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591輸出的數(shù)字信號和充供繼電器開關(guān)的通斷情況作為單片機(jī)的輸入信號，LCD12864為顯示輸出，單片機(jī)遵循以下幾個通斷原則控制雙電池的充供電：

（1） 該電池充電開關(guān)需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于未充滿狀態(tài)；

② 該電池的供電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即該電池不供電）；

③ 另一電池的充電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即兩個電池不同時充電）。

（2） 該電池充電開關(guān)需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于充滿狀態(tài)；

②該電池的供電開關(guān)即將閉合（即需要該電池供電）；

③另一電池的充電開關(guān)即將閉合（即兩個電池不同時充電）。

（3） 該電池供電開關(guān)需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于不欠電狀態(tài)；

② 該電池的充電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即該電池不充電）；

③ 另一電池的供電開關(guān)即將斷開（即兩個電池不同時供電，但為了保證后級供電，需要該電池供電開關(guān)閉合后，另一電池供電開關(guān)才能斷開）。

（4） 該電池供電開關(guān)需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于欠電狀態(tài)；

② 該電池的充電開關(guān)即將閉合（即該電池需要充電）；

③ 另一電池的供電開關(guān)已經(jīng)閉合（為保證后級供電，另一電池供電開關(guān)閉合后，該電池供電開關(guān)才能斷開）。

如圖2所示，以上四條通斷原則邏輯關(guān)系可總結(jié)為：

式中：B1Q，B1M分別代表B1電池欠電和B1電池滿電。

以通斷原則為根本控制思想，完成軟件程序的編寫和調(diào)試，是實現(xiàn)低紋波、穩(wěn)定、持續(xù)供電的核心思路。

2.2 電壓采集電路設(shè)計

由于電池充電時，采集到的電池端電壓是充電器的端電壓，不能只用電池端電壓值來判斷電池是否滿電，所以需要電池端電壓信號采集電路和充電電流信號采集電路配合使用[4?5]。

電池端電壓信號采集電路又可分為正極性電池電壓信號采集和負(fù)性電池電壓信號采集，由于所選擇的串行A/D轉(zhuǎn)換芯片PCF8591可識別0～5 V電壓信號[6]；故正極性電池電壓信號需通過一組分壓電阻分壓為0～5 V，再接電壓跟隨器即可采集成功；而負(fù)極性電池電壓信號由于負(fù)電壓的特殊性，需先通過分壓電阻分壓為反相運算放大器可識別的電壓范圍內(nèi)，然后選擇合適的放大倍數(shù)，反向放大到合適的電壓區(qū)間[7]。負(fù)極性電池端電壓信號采集電路如圖3所示。

充電電流信號采集電路也可分為正極性充電電流信號采集和負(fù)性充電電流信號采集。采集到信號實際上是電壓信號，但是考慮到功耗問題，所選用的采樣電阻十分小，故采集到的電壓信號十分微弱，所以分別需要通過同相比例放大器和反向比例放大器來放大采集到的微弱電壓信號，并且在放大器輸入端加入了RC濾波電路來抑制干擾。

這樣就使得所有電壓信號滿足PCF8591芯片的采集范圍，為后級控制主電路的信號輸出提供參考。正極性充電電流信號采集電路如圖3所示。

2.3 其他電路設(shè)計

除了控制主電路和電壓采集電路，該系統(tǒng)還包括充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調(diào)整電路、可充電電池和電源適配器。

這幾部分電路中，充電選擇電路和供點選擇電路分別是由兩個5 V繼電器和兩個二極管組成，由單片機(jī)根據(jù)通斷原則依次輸出高低電平來控制各個繼電器的導(dǎo)通和斷開，二極管的單向?qū)ㄐ?，保證了充電電流或者供電電流的單向性；線性電壓調(diào)整電路通過三塊線性穩(wěn)壓模塊分別可實現(xiàn)一路5 V和兩路可調(diào)電壓輸出，穩(wěn)壓模塊前級輸入和后級輸出分別并聯(lián)0.1 μF普通電容和100 μF電解電容來對輸入/輸出電流濾波和緩沖，達(dá)到穩(wěn)定輸出和降低開關(guān)調(diào)整諧波的目的，以此實現(xiàn)穩(wěn)定的低紋波輸出。

線性穩(wěn)壓模塊的性能要求輸入電壓比輸出電壓高2～3 V，所以本設(shè)計選擇無紋波的12 V可充電電池為后級電路提供低紋波直流電壓，前級交流充電選擇與之匹配的電源適配器提供充電電流。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

低紋波雙電池穩(wěn)壓電源開始上電，程序初始化完成，接著將采集到的電壓信號A/D轉(zhuǎn)換并顯示于LCD12864，然后控制主電路判斷雙電池是否均欠電，若均欠電，則充滿一個電池，再依次執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換子程序、電池狀態(tài)掃描子程序、供電子程序、充電子程序以及液晶顯示子程序；若至少一個電池不欠電，則直接執(zhí)行后級子程序。設(shè)計流程圖如圖4所示。

4 電源紋波測試分析

電源制作并調(diào)試完畢后，采用同軸電纜測試裝置來對電源進(jìn)行紋波測試，在被測電源的輸出端接RC電路后經(jīng)輸入同軸電纜后接示波器的AC輸入端，具體連接方法如圖5所示[8]。

示波器選用RIGOL公司的DS1204B，在示波器的設(shè)置方面，應(yīng)注意盡量使用示波器最靈敏的量程檔，打開AC耦合和帶寬限制功能，表筆選用同軸電纜，并設(shè)置衰減比為1倍[9?10]。

根據(jù)以上方法，分別對普通直流電源（興隆NS?3）、可編程直流電源（RIGOL DP832）和本設(shè)計的低紋波直流電源進(jìn)行紋波對比，三種電源輸出電壓均為5 V，測量結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，普通直流電源輸出紋波為5.36 mV，可編程直流電源輸出紋波為2.88 mV，低紋波直流電源輸出紋波為400 μV。

紋波對比試驗結(jié)果可知，同環(huán)境、同電流以及同負(fù)載情況下，本文設(shè)計的低紋波直流電源輸出紋波電壓低于500 μV，在輸出紋波方面優(yōu)于其他直流電源。

5 結(jié) 語

設(shè)計的低紋波直流電源可以準(zhǔn)確識別電池電壓和充電電流，并能遵循開關(guān)通斷原則實時控制繼電器，控制狀況良好。輸出紋波對比試驗表明：本設(shè)計在紋波控制方面具有較大優(yōu)勢，是實現(xiàn)高精度參數(shù)測量的有效途徑。

目前，該低紋波雙電池直流穩(wěn)壓電源已成功應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井測斜儀中，電源工作穩(wěn)定可靠，參數(shù)測量精確度明顯提高。

注：本文通訊作者為程為彬。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵詞：無級；可調(diào)直流電壓源；晶振測試

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）05-0235-02

The Design of Stepless DC Regulated Power Supply with Crystal Test

ZHENG Qi ， SHANG Dong-mei ， BAI Yun ， AN Jing-yu ， HAN Juan

（Xi'an University of Science and Technology，Engineering Training Center， Xi'an 710000， China）

Abstract： As an important part in quality-oriented education of undergraduate education practice， our school is a compulsory training course in science and engineering， electrical and electronic design in this course， with no exception of adjustable regulated power supply is used， as well as the crystal vibration tester. In order to meet the urgent needs of the electrical and electronic training courses in our school， has been developed with the test crystals stepless adjustable dc regulated power supply. This paper mainly introduces the stepless adjustable with the test crystals is main part of dc regulated power supply， working principle and application.

Key words： stepless. adjustable dc voltage source； crystal vibration test

作為理工科類大學(xué)生鍛煉動手能力的最基礎(chǔ)的電工電子實訓(xùn)課程-電工電子設(shè)計實訓(xùn)課程是我校面向理工類本科生的必選基礎(chǔ)實訓(xùn)課程，覆蓋面大、學(xué)生多、工作量大。提供給學(xué)生選擇及要求學(xué)生選做的多個實訓(xùn)套件需要的電源不同。為了能夠提供實訓(xùn)中不同套件的電源，需要具有可調(diào)直流電源。本文所述電源分為無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源及測試晶振兩個模塊?；谠搶嵱?xùn)課程需要的所購的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源成本較高，數(shù)量有限，故研制該儀器以解決現(xiàn)存問題。該帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源比專門的儀器相比，體積小巧，價格低廉、使用方便。晶振測試可用于51單片機(jī)12MHZ晶振的測試，市面上測試晶振的儀器比較少、且價格較高，51單片機(jī)的晶振經(jīng)測試后再焊，可避免焊上壞的導(dǎo)致不易拆除、更換。

1 帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的主要性能

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源能夠任意輸出1.3-36V以內(nèi)的直流電壓，誤差達(dá)到10%左右；實訓(xùn)所用晶振的測試誤判率5%左右。

2 電原理圖、方案及設(shè)計

2.1 無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源模塊

電路主要應(yīng)用了LM317。LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。其輸出電壓范圍是1.2V-37V，最大負(fù)載電流為1.5A。使用時只需外接兩個電阻即可設(shè)置輸出電壓。它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率比標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器好。LM317過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高得多的紋波抑制比。典型線性調(diào)整率0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，安全區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。

Vout≈1.25V*（1+R3/R2）

用LM317制作可調(diào)穩(wěn)壓電源，常因電位器接觸不良使輸出電壓升高而燒毀負(fù)載。如果增加一只三極管（如下圖所示），在正常情況下，T1的基極電位為0，T1截止，對電路無影響；而當(dāng)W1接觸不良時，T1的基極電位上升，當(dāng)升至0.7V時，T1導(dǎo)通，將LM317T的調(diào)整端電壓降低，輸出電壓也降低，從而對負(fù)載起到保護(hù)作用。

2.2 晶振測試模塊

主要通過三極管和周邊元件構(gòu)成電路滿足“巴克豪森準(zhǔn)則”（即公式a），（環(huán)路增益不能太大，否則也不起振，）形成震蕩，使晶振起振，如果不起振，那么晶振就是壞的，從而鑒別晶振的好壞。

|H（jω0）|R1

2.3 儀器設(shè)備硬件設(shè)計電原理圖

2.3.1晶振測試模塊電路原理圖如圖1所示。 印制板為PCB板1。

2.3.2可調(diào)直流電壓源模塊電原理圖如圖2所示。印制板為PCB板2。

3 帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用及使用

3.1 帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用

該設(shè)備可作為需要直流電壓源套件的電源：收音機(jī)電源、門鈴電源、報警器電源、功放電源、收音機(jī)電源、51單片機(jī)電源，另外晶振測試模塊可用于51單片機(jī)晶振測試。

3.2 帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的使用

輸出端正極（紅鱷魚夾）接電路正極，輸出端負(fù)極（黑鱷魚夾）接電路負(fù)極。將220V的電源線插頭插在市電插座上。打開開關(guān)1，直流電壓源指示燈（紅）亮，調(diào)節(jié)旋鈕，輸出電壓變化，其值顯示在電壓表頭上；另外，打開開關(guān)K2，測試晶振，晶振電源指示燈（紅）亮，如果晶振是好的，晶振質(zhì)量綠指示燈亮，否則綠指示燈不亮。

3.3 帶測試晶振的無級可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試

調(diào)試過程：測試晶振的電源指示燈串聯(lián)的限流電阻阻值1.8K，原先過于偏低，發(fā)光二極管發(fā)燙，經(jīng)過多次試驗最終選定合適值為5.1K；無級可調(diào)直流電壓源原先設(shè)計的可調(diào)電位器（用于調(diào)節(jié)輸出電壓）為4.7K，電壓輸出偏低，經(jīng)過調(diào)試，最終確定為6.8K，電壓輸出符合要求；LM317選用鐵殼封裝，否則溫度過高容易高溫?fù)p壞。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵詞：MSP430;開關(guān)電源;PWM;升壓斬波

Design of Switching Regulated Power Supply Based on MSP430

WANG Xiaolei,WU Birui,JIANG Qun

(hongyuan Institute of Technology,hengzhou,450007,China

Abstract：This pape introduces a system structure of switching power supply based on MSP430 single chip computer and a total design project.The hardware includs load resistance of rectifier-filter circuits,boost chopper circuit,PWM driving circuit and protection circuit.The software adopts C language writing,to complete some designs of high precision A/D data acquisition of 12 bit,overload protection,in the meantime,it has the functions of setting of keyboard and display of real-time value.

eywords：MSP430;switching power supply;PWM;boost choppingオ

1 引 言

MSP430系列單片機(jī)是美國TI公司生產(chǎn)的新一代16位單片機(jī)，是一種超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Processor，它具有低電壓、超低功耗、強(qiáng)大的處理能力、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、豐富的片內(nèi)外設(shè)、方便開發(fā)等優(yōu)點，具有很高的性價比，在工程控制等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用范圍。開關(guān)Boost穩(wěn)壓電源利用開關(guān)器件控制、無源磁性元件及電容元件的能量存儲特性，從輸入電壓源獲取分離的能量，暫時把能量以磁場的形式存儲在電感器中，或以電場的形式存儲在電容器中，然后將能量轉(zhuǎn)換到負(fù)載。對DC-DC主回路采用Boost升壓斬波電路。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和總設(shè)計方案

本開關(guān)穩(wěn)壓電源是以MSP430F449為主控制器件，它是TI公司生產(chǎn)的16位超低功耗特性的功能強(qiáng)大的單片機(jī)，其低功耗的優(yōu)點有利于系統(tǒng)效率高的要求，且其ADC12是高精度的12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，有高速、通用的特點［1］。這里使用MSP430完成電壓反饋的PI調(diào)節(jié)；PWM波產(chǎn)生，基準(zhǔn)電壓設(shè)定；電壓電流顯示；過電流保護(hù)等。

系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 DC/DC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

系統(tǒng)主硬件電路由電源部分、整流濾波電路、DC/DC轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、MSP430單片機(jī)等部分組成。交流輸入電壓經(jīng)整流濾波電路后經(jīng)過DC/DC變換器，采用Boost升壓斬波電路DC/DC變換［2］，如圖2所示：

式(1中,I1,為輸出電流,電感儲能的大小通過的電流與電感值有關(guān)。在實際電路中電感的參數(shù)則與選取開關(guān)頻率與輸入/輸出電壓要求，根據(jù)實際電路的要求選用合適的電感值，且要注意其內(nèi)阻不應(yīng)過大，以免其損耗過大減小效率采樣電路。對于電容的計算，在指定紋波電壓限制下，它的大小的選取主要依據(jù)式(2：

3.2 采樣電路

采樣電路為電壓采集與電流采集電路，采樣電路如圖3所示。其中P6.0,P6.1為MSP430芯片的采樣通道,P6.0為電壓采集，P6.1為電流采集。

電壓采集因為采樣信號要輸入單片機(jī)MSP430內(nèi)部，其內(nèi)部采樣基準(zhǔn)電壓選為2.5 V，因此要將輸入的采樣電壓限制在2.5 V之下，考慮安全裕量則將輸入電壓限制在2 V以下，當(dāng)輸入電壓為36 V時，采樣電壓為：12/（12+200）×36=2.04 V，符合要求。

電流采集采用康銅絲進(jìn)行采集。首先考慮效率問題，康銅絲不能選擇過大，同時MSP430基準(zhǔn)電壓為2.5 V，且所需康銅絲需自制?？紤]以上方面在康銅絲阻值選取上約為0.1 Ω。

3.3 PWM驅(qū)動電路的設(shè)計

電力MOSFET驅(qū)動功率小，采用三極管驅(qū)動即可滿足要求，驅(qū)動電路如圖4所示。

由于單片機(jī)為弱電系統(tǒng)，為保證安全需要與強(qiáng)電側(cè)隔離，防止強(qiáng)電側(cè)的電壓回流，燒壞MSP430，先用開關(guān)光耦進(jìn)行光電隔離，再經(jīng)三極管到MOSFET的驅(qū)動電路IR2101。MSP430產(chǎn)生的PWM波，經(jīng)過光耦及后面的IR2101芯片，在芯片的5管腳輸出的PWM波接到MOSFET的門極G端，使其工作。IR2101是專門用來驅(qū)動耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和 IGBT的。它是一個8管腳的芯片，其具有高低側(cè)的輸出參考電平。門極提供的電壓范圍是10~20 V。

3.4 保護(hù)電路的設(shè)計

過電流保護(hù)是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負(fù)載輸出電流對電源和負(fù)載的損壞。當(dāng)電流大于限定值的時候，使用繼電器常閉觸點斷開進(jìn)行保護(hù)。用MSP430單片機(jī)控制繼電器的常開常閉的吸合，實現(xiàn)自動恢復(fù)電路工作的功能［3］。如圖5所示：

4 軟件設(shè)計

MSP430單片機(jī)內(nèi)部具有高、中、低速多個時鐘源，可以靈活地配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體效率；430F449有ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換、硬件乘法器以及帶有PWM輸出功能的TIMERA和TIMRB定時器，使得整個電路不需要任何擴(kuò)展就能完成對電源輸出電壓、電流的實時采集、PI控制、PWM輸出；同時MSP430F449帶有內(nèi)部LCD驅(qū)動模塊，直接將液晶顯示屏連接在芯片的驅(qū)動端口即可，電路結(jié)構(gòu)極為簡單。本設(shè)計的軟件采用C語言編寫，整個程序包括的子模塊有：鍵盤控制模塊、A/D電壓和電流采集模塊、PI控制模塊和PWM波發(fā)生模塊等幾個部分［4］，軟件流程圖如圖6所示。

鍵盤控制和顯示模塊：通過鍵盤可實現(xiàn)電壓參考值的設(shè)定，電壓電流的切換顯示。通過LED實現(xiàn)參考電壓的設(shè)定與顯示，通過LCD顯示電壓和電流的采集值。

AD電壓和電流采集模塊：通過MSP430單片機(jī)的12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，對系統(tǒng)輸出的電壓值和負(fù)載電流進(jìn)行采集。PI控制模塊：此模塊用來對系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行控制，使輸出電壓穩(wěn)定［5］。其控制原理如圖7所示。PWM波發(fā)生模塊：利用MSP430單片機(jī)的TimerB定時器的比較功能，產(chǎn)生驅(qū)動MOSFET的信號［6］。

5 實驗結(jié)果分析

通過單片機(jī)MSP430軟件設(shè)計，對PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達(dá)到穩(wěn)壓的效果，使以上前3個指標(biāo)能達(dá)到良好的效果。而能否對紋波電壓限制，主要在于整流濾波電路中電容，因此高耐壓的支撐電解電容的選取是重要的。

在選定開關(guān)元件之后，效率主要受開關(guān)頻率的影響、儲能電感的內(nèi)阻以及線路中其他器件損耗影響，因此在器件選取上要注重其損耗的高低。對此系統(tǒng)的進(jìn)行綜合測試，結(jié)果如表1所示。

6 結(jié) 語

本開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計采用低功耗的TI公司的16位單片機(jī)MSP430F449片機(jī)最小系統(tǒng)板為控制核心，以PWM控制技術(shù)，閉環(huán)PI調(diào)節(jié)，高精度的12位A/D轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ),完成了采樣值顯示與設(shè)置電壓值的功能和參數(shù)指標(biāo)。實驗結(jié)果表明：通過單片機(jī)MSP430軟件設(shè)計，對PI調(diào)節(jié)選定合理參數(shù)及開關(guān)頻率，能達(dá)到穩(wěn)壓的效果。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］Jiang Yinping.Intelligent Flow Totalizer Based on MSP430 Mixed Single Microcontroller［J］.IEEE Sensors Applications Symposium,2007(2:1-6.

［2］王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

［3］劉陵順，魯芳.一種高精度開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計［J］.儀表技術(shù),2001,29(4:45-46.

［4］沈建華,楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［5］江鶯,王宏華.0C196C單片機(jī)開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計［J］.2004,33(6：99-100.

第8篇：穩(wěn)壓電源范文

本文結(jié)合國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研究成果，綜合考慮投資成本及應(yīng)用效果，提出了井組數(shù)字化控制柜交直交穩(wěn)壓電源解決方案。

【關(guān)鍵詞】交直交穩(wěn)壓電源 感應(yīng)電壓 電源浪涌

數(shù)字化技術(shù)在油田的廣泛應(yīng)用，讓油田的管理效率得到大幅度的提高。但由于生產(chǎn)區(qū)電壓質(zhì)量不高、天氣原因、燃?xì)獍l(fā)電等原因造成數(shù)字化前端系統(tǒng)供電電壓不穩(wěn)定，電源浪涌，頻繁切換，對沒有供電保護(hù)的井組數(shù)字化設(shè)備正常運行產(chǎn)生了一定影響，甚至造成設(shè)備損壞，增加維護(hù)成本。因此給井組數(shù)字化設(shè)備提供一款穩(wěn)壓電源是非常重要的。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 油區(qū)供電現(xiàn)狀分析

1.1.1 電壓質(zhì)量不高對供電的影響

我廠白豹油田供電情況復(fù)雜，白7增、白19增、白一聯(lián)附近區(qū)域供電電壓偏低，白13增附近區(qū)域供電電壓偏高，無法提供平衡穩(wěn)定的三相正弦波形的供電壓，供電質(zhì)量差會引起用抽油機(jī)、井組數(shù)字化設(shè)備的效率和功率因數(shù)降低，損耗增加，壽命縮短，損壞率較高。

1.1.2 浪涌造成的影響

浪涌現(xiàn)象對數(shù)字化設(shè)備正常運行造成的影響主要有兩方面原因：

白豹油田因各類供電線路檢修造成各區(qū)塊累計停電次數(shù)每年高達(dá)50次以上，來電后抽油機(jī)與井組數(shù)字化設(shè)備同時直接供電啟動，強(qiáng)大的浪涌現(xiàn)象伴隨產(chǎn)生過大的瞬間電流，造成井組數(shù)字化設(shè)備的損壞。

白豹油田變壓器安裝地勢高，易受雷擊產(chǎn)生過大的瞬間電流，造成井組數(shù)字化設(shè)備的損壞。

1.1.3 燃?xì)獍l(fā)電對供電的影響

我廠白豹油田應(yīng)用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)供電井組較多，達(dá)20%左右。由于井組供氣量不穩(wěn)或發(fā)電設(shè)備自身原因造成輸出電壓不穩(wěn)，無法提供較穩(wěn)定的電壓，直接損壞井組數(shù)字化設(shè)備。

1.2 由于供電品質(zhì)低造成的損失

1.2.1 直接損失

2010年白豹油田由于電壓質(zhì)量不高造成井場數(shù)字化設(shè)備的燒毀現(xiàn)象較多，設(shè)備更換及維護(hù)費用偏高，共計損失費用64萬。

1.2.2 間接損失

供電系統(tǒng)不正常導(dǎo)致數(shù)字化設(shè)備損壞，造成數(shù)據(jù)采集中斷，嚴(yán)重影響數(shù)字化系統(tǒng)的正常使用，資料錄取、現(xiàn)場監(jiān)控等功能的失效為生產(chǎn)管理帶來諸多不便。

2 對策研究

2.1 目前的保護(hù)措施

按照油田公司相關(guān)數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有的浪涌保護(hù)器也未規(guī)定型號及具體的技術(shù)要求。根據(jù)運行現(xiàn)狀來看，目前的保護(hù)措施不能有效對井組數(shù)字化設(shè)備起到保護(hù)作用。主要原因有兩點：

（1）目前使用的浪涌保護(hù)器質(zhì)量不高，自然氣候條件惡劣易造成電氣保護(hù)設(shè)施的損壞。

（2）由于抽油機(jī)啟動瞬間產(chǎn)生遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)的峰值電流與電壓，以及雷擊產(chǎn)生的瞬間電流過大，都會擊穿浪涌保護(hù)器，造成井組數(shù)字化設(shè)備損壞。

2.2 需求分析

2.2.1 所需穩(wěn)壓電源分析

由于井組數(shù)字化設(shè)備使用環(huán)境比較惡劣，所以電源應(yīng)能在高溫及低溫條件下穩(wěn)定運行。所需穩(wěn)壓電源應(yīng)能消除電網(wǎng)供電電壓變化大、供電頻率不穩(wěn)定、電壓畸變嚴(yán)重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質(zhì)量問題，并具有輸出波形純凈、穩(wěn)壓范圍寬、精度高、重量輕、體積小、價格低等特點。

2.2.2 市場調(diào)研

根據(jù)所需穩(wěn)壓電源特點，調(diào)研目前市場主流的穩(wěn)壓電源主要有三類：

（1）磁飽和穩(wěn)壓電源：其性能優(yōu)良，但價格很高且體積龐大而笨重，電壓反應(yīng)電路是工作在線性狀態(tài)，調(diào)整管上有一定的電壓降，在輸出較大工作電流時，致使調(diào)整管的功耗太大，轉(zhuǎn)換效率低。

（2）UPS電源：具有一定的穩(wěn)壓效果且停電后在一定時間內(nèi)持續(xù)供電的功能。但UPS電源運行受環(huán)境影響較大，主要對室內(nèi)用電設(shè)備起到保護(hù)措施，所以無法應(yīng)用在井組。

（3）電子式穩(wěn)壓電源：大多為民用產(chǎn)品，達(dá)不到工業(yè)使用要求，且變壓范圍較?。?60V～220V），不能滿足井組數(shù)字化建設(shè)需求。

3 解決方案

3.1 交直交穩(wěn)壓電源設(shè)計技術(shù)原理

一般交直交電源主要有兩大種類：線性放大型和PWM開關(guān)型，根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展，我們采用了目前最先進(jìn)的雙PWM正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)，主動元件IGBT模塊設(shè)計，瞬時值反饋、正弦脈寬調(diào)制等技術(shù)。

本電源為適應(yīng)供電電源電壓波動范圍大、浪涌、畸變、閃變的供電特點，采用了整流、調(diào)制、穩(wěn)壓、中間回路電壓反饋的直流穩(wěn)壓輸出。

3.2 交直交穩(wěn)壓電源特點

體積?。悍€(wěn)壓電源內(nèi)部采用集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路，并使用全新的現(xiàn)代化器件，如新型高頻功率半導(dǎo)體器件使電源高頻化，電源高頻化可以縮小體積重量，新型磁性材料和新型變壓器，如集成磁路、平面磁芯、新型元器件。特別改善二次整流管的損耗，變壓器及電容小型化，并同時采用表面安裝技術(shù)，使電源體積和重量都可減少許多。并且使用模塊化電源組成電源系統(tǒng)，功率器件的模塊化、電源單元的模塊化，將開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路安裝到功率模塊中；將一些硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中，使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接達(dá)到縮小體積和重量的目的。

價格低：隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路和全新的高性能低價器件的出現(xiàn)，并且大規(guī)模生產(chǎn)使之價格降低。此電源采用了大規(guī)模集成電路和全新的高性能低價器件，使用模塊化電源組成電源系統(tǒng)，并且以數(shù)字電路為基礎(chǔ)，大大減少了硬件數(shù)量，降低故障率，且數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，這些都使此電源的價格更低。

3.3 技術(shù)指標(biāo)

（1）輸入電壓范圍 130-300V；

（2）輸出電壓 220V±3%；

（3）波形失真度

（4）功率因數(shù)大于0.95；

（5）工作溫度 -15～60℃；

（6）具有輸出短路、過流保護(hù)；

4 效果分析

4.1 性能對比

交直交電源與性能較高的磁飽和參數(shù)穩(wěn)壓電源比的優(yōu)點：

（1）體積小、重量輕（便于客戶裝卸）

（2）輸入功率因數(shù)達(dá)到0.95，使得自身的損耗大大降低。

（3）可與發(fā)電機(jī)組搭配使用（磁飽和穩(wěn)壓電源因輸入的頻率范圍窄，所以當(dāng)用戶那里停電并采用發(fā)電機(jī)組供電時，則不能使用）

（4）輸出電壓穩(wěn)定

（5）輸出的波形好（失真度小

（6）能消除電網(wǎng)供電電壓變化大、供電頻率不穩(wěn)定、電壓畸變嚴(yán)重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質(zhì)量問題，為數(shù)字化系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定、凈化的交流電源。

5 結(jié)論

交直交穩(wěn)壓電源的實驗成功，能為井組數(shù)字化系統(tǒng)提供一款性價比高、穩(wěn)定可靠的交流供電電源，徹底解決供電質(zhì)量問題，有效保護(hù)井場數(shù)字化設(shè)備，避免經(jīng)濟(jì)及其它損失。

第9篇：穩(wěn)壓電源范文

關(guān)鍵詞：智能型礦用本安電源；STM32F103；CAN總線；電路設(shè)計；煤炭開采 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD611 文章編號：1009-2374（2017）05-0222-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.108

隨著煤礦現(xiàn)代化程度的不斷提高，對煤礦供電的可靠性、安全性提出越來越高的要求。本安電源是煤礦井下的重要電氣設(shè)備，它的安全運行是現(xiàn)代化煤礦中其他礦井下各類電氣設(shè)備高效率、高質(zhì)量運轉(zhuǎn)的保證。但是由于礦井下特殊的工作環(huán)境和其他原因，目前，煤礦井下本安電源的管理還存在若干問題：首先，礦井下本安電源種類繁多、獨立性強(qiáng)，若不在現(xiàn)場很難檢測它們的工作狀態(tài)；其次，這些電源的功能參數(shù)各不相同，電源的維護(hù)管理也不統(tǒng)一。如果礦井下現(xiàn)場設(shè)備的供電情況不能在第一時間獲取，一旦發(fā)生電源故障，不僅影響設(shè)備運行，還可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

近年來，數(shù)字礦山的提出使得本安電源已經(jīng)由獨立的外部設(shè)備產(chǎn)品發(fā)展成為整個通信系統(tǒng)不可分割的一部分。這不僅要求本安電源具備傳統(tǒng)的供電、防爆等功能，而且應(yīng)該通過CAN通信接口、以太網(wǎng)通信接口或458總線等具備智能通訊的能力，以實現(xiàn)本安電源可方便快捷的接入數(shù)字通信系統(tǒng)中?；诖?，本文提出了一種智能型礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，能夠解決當(dāng)前電源獨立、管理不規(guī)范、供電情況不明以及電源故障情況等，實現(xiàn)本安電源的網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

1 智能型本安電源結(jié)構(gòu)

本安型電路是指在規(guī)定的試驗條件下正常工作或在規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物的電路。智能本安型電源的設(shè)計目的是保證操作者的人身安全、防止出現(xiàn)事故后電源故障、電源不正常時能夠自我修復(fù)或及時斷電報警、通過網(wǎng)絡(luò)控制與監(jiān)測電源工作情況等。因此，智能本安電源的設(shè)計采用降壓、整流、穩(wěn)壓、過流過壓保護(hù)、充電及快速切斷模塊、CAN通信接口模塊、微控制器模塊。本文設(shè)計的本安電源原理框圖如圖1所示。

交流電通過隔爆電磁開關(guān)直接控制整個電源的交流輸入，再將交流電輸入變壓器降壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓電路1輸出直流電，給蓄電池充電。用過整流、濾波、穩(wěn)壓電路2輸出的直流電給負(fù)載供電，經(jīng)過切換電路，所選擇的一路輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓、多重過流和過壓保護(hù)電路輸出可靠的本安電源。微控制器STM32F103模塊主要采集的備用蓄電池電壓值、本安輸出電壓值以及各種報警狀態(tài)等參數(shù)。CAN通信接口模塊將微控制器STM32F103模塊采集的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)，通過上位機(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計，給出當(dāng)前電源的運行情況，監(jiān)控室也可以通過網(wǎng)絡(luò)控制電源的輸出狀態(tài)，實現(xiàn)電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理。

2 電源硬件原理與實現(xiàn)

該本安電源由交流變壓及整流濾波電路、直流穩(wěn)壓電路、多重保護(hù)電路、充電及切換電路、微控制器系統(tǒng)電路、CAN接口電路等組成。

2.1 交流變壓及整流濾波原理

由于是煤礦井下電網(wǎng)供電的本安型電氣設(shè)備，則降壓所用的變壓器采用R型隔離變壓器，其輸入側(cè)采用變壓器抽頭方式。變壓器輸出24V和25V兩組交流電壓，整流濾波后輸出直流電壓，其中一路給本安輸出，另一路給蓄電池充電。如圖1所示，上面一路從變壓器25V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路1，通過穩(wěn)壓充電電路，為蓄電池充電；下面一路從變壓器24V輸出側(cè)引出，經(jīng)整流濾波電路2，輸出約32V的直流電壓，與蓄電池的輸出電壓通過切換電路進(jìn)行比較后選擇一路經(jīng)LM2576HV穩(wěn)壓開關(guān)電路，為本安輸出提供電源。

2.2 直流穩(wěn)壓開關(guān)電路

穩(wěn)壓電路核心器件采用可調(diào)的LM2576HV-ADJ開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，解決了傳統(tǒng)的固定式穩(wěn)壓器和電位器調(diào)壓時精度不足的問題。LM2576HV內(nèi)置有完善的保護(hù)電路，包括電流限制和熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需很少的器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳，該引腳的電平受微控制器STM32F103控制。

2.3 過壓、過流保護(hù)電路

由于井下存在眾多可燃性氣體，當(dāng)出現(xiàn)電路因過壓、過流而導(dǎo)致負(fù)載短路或者火花時，嚴(yán)重影響到煤礦的安全。故本安電源的設(shè)計中必須通過多重的過流、過壓保護(hù)電路，防止事故發(fā)生，該設(shè)計性能的好壞將直接影響整個系統(tǒng)是否具有實用的價值。如圖2所示，本安電源輸出電路整體思想是控制MOS管Q5和Q6的導(dǎo)通或關(guān)斷來實F的，電源過壓過流時，三極管Q4導(dǎo)通，集電極輸出18V，使得P溝道MOS管Q5截止；同時，N溝道MOS管Q6的G極電平為0，使Q6截止從而切斷負(fù)載的輸出。

當(dāng)電路出現(xiàn)過流或短路故障時，如圖2所示，電阻R32的電流增大，導(dǎo)致過流檢測點VIN_I的電壓大于閥值 [ ]，經(jīng)過圖3中比較器LM393（U3）的處理，使得輸出端（U3的第7腳）呈低電平，再經(jīng)過比較電路LM393（U6）的處理，使得U6的第7腳輸出為低電平，這個低電平信號直接控制圖2中的三極管Q4，使Q4導(dǎo)通，Q5截止，切斷本安電源的輸出，起到過電流或短路保護(hù)作用。另一路過流或短路保護(hù)電路控制MOS管Q6，原理與其一致。