基于集成穩(wěn)壓器的可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

【摘要】直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備、電路維修及實驗室中，本文采用三端集成穩(wěn)壓器設(shè)計了一型0～30V連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓器;電源;可調(diào)

集成穩(wěn)壓器又叫集成穩(wěn)壓電路，是指輸入電壓或負(fù)荷發(fā)生變化時，能使輸出電壓保持不變的集成電路。集成穩(wěn)壓器的種類有多端可調(diào)式、三端可調(diào)式、三端固定式及單片開關(guān)式等。三端可調(diào)式輸出集成穩(wěn)壓器具有精度高，輸出電壓可調(diào)，電壓紋波小，轉(zhuǎn)換效率高等特點，因而選用該器件作為穩(wěn)壓電路，再加上降壓、整流和調(diào)整電路可較為方便的實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計。

1.降壓電路設(shè)計

各類電子裝設(shè)備及實驗室中使用的一般為220V交流電，所以穩(wěn)壓電源設(shè)計的第一步就是要將220V高電壓降為低電壓。為了提高電源使用的安全性和可靠性，降壓部分采用降壓變壓器來實現(xiàn)。首先，根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓確定降壓變壓器二次繞組電壓的有效值;然后根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的最大輸出電流，確定降壓變壓器二次繞組的電流和功率;再根據(jù)降壓變壓器二次繞組的功率，查出變壓器的效率，從而確定降壓變壓器的額定功率P。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇降壓變壓器。

2.整流電路設(shè)計

整流電路的作用是把經(jīng)過降壓的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電。一般選用單相橋式整流電路。它由四個整流二極管組成，其作用是保證在變壓器副邊電壓的整個周期內(nèi)，負(fù)載上的電壓和電流方向始終保持不變。在單相橋式整流電路中，整流二極管的最大整流電流必須大于實際流過二極管的平均電流;整流二極管的最大反向工作電壓必須大于二極管實際所承受的最大反向峰值電壓?？梢酝ㄟ^這兩個參數(shù)來選擇整流二極管。單相橋式整流電路中的四個二極管（Dl～D4）可選用IN4002。

3.濾波電路設(shè)計

整流后的脈動直流電幅值變化很大，不能直接使用。可利用電容的充、放電作用，在整流電路的輸出端并聯(lián)一個濾波電容，使輸出電壓波形變得平滑，脈動小。要實現(xiàn)較好的濾波效果，需選擇容量較大的電解電容。在電容充電時，回路電阻為整流電路的內(nèi)阻，其數(shù)值很小，故時間常數(shù)很小。電容放電時，回路電阻為整流電路的輸出負(fù)載電阻，放電時間常數(shù)通常遠(yuǎn)大于充電的時間常數(shù)，因此濾波效果取決于放電時間。一般應(yīng)使濾波電容的放電時間常數(shù)大于電容充電周期的3～5倍。對于橋式整流電路而言，電容的充電周期等于交流電網(wǎng)周期的一半，即Cgt;（3～5）/2T。在濾波電路中，電容的耐壓值不能小于交流有效值的1.42倍，容量與電流大小有一定比例關(guān)系。故在此選擇一個2200μF的濾波電容。

4.穩(wěn)壓電路設(shè)計

4.1 集成穩(wěn)壓器選擇

CW317是單片集成穩(wěn)壓器，它能輸出1.25V～37V之間的基準(zhǔn)電壓值，最大輸出電流為1.5A，最小負(fù)載電流為5mA，最大輸入電壓為40V，基準(zhǔn)電壓為1.25V。穩(wěn)壓器內(nèi)部設(shè)置了過電流保護、短路保護、調(diào)整管安全區(qū)保護及穩(wěn)壓器芯片過熱保護等電路，因此十分安全可靠。CW3l7穩(wěn)壓器管腳引線沒有接地（公共）端，只有輸入、輸出和調(diào)整二個端子，采用懸浮式電路結(jié)構(gòu)，輸出電壓連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定度高。

4.2 基本穩(wěn)壓電路

由于CW3l7的輸出端與調(diào)整端有1.25V固定輸出電壓，其輸入電壓可達40V，而輸入輸出電壓差不能小于2V～3V，因此，可組成1.25V～37V輸出電路。電路如圖1所示。

穩(wěn)壓器的輸出電壓Uo是由電阻Rl、R2決定的。集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部工作電流都要流出輸出端，此電流一般不小于5mA。三端穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)整端之間的電壓為1.25V的基準(zhǔn)電壓，要保證穩(wěn)壓器有10mA的輸出電流，所以Rl的阻值應(yīng)為120Ω。此時若Rl的下端（即調(diào)整端ADj接地，則Rl兩端的1.25V電壓即為穩(wěn)壓器的輸出電壓。為了使輸出電壓能在1.25V～37V之間連續(xù)可調(diào)，在Rl下端和ADj與地之間接一個可變電阻R2，此時輸出電壓Uo為R1、R2上的電壓之和。

圖1 1.25V～37V連續(xù)可調(diào)基本電路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考慮到 IADj 的電流很小可以忽略，則：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可見，改變R2的阻值即可改變輸出電壓。R2取6.8kΩ的電位器，即可實現(xiàn)1.25V～37V連續(xù)可調(diào)的輸出電壓。為了保證電源空載時也有可靠的穩(wěn)壓性能，電阻R1的阻值可取120Ω。即最小輸出電流10mA，R2取3.9kΩ的電位器。

圖2 0V～30V連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電路

4.3 0～30V連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電路

從上面分析可知，將R2短路接地（R2=0），穩(wěn)壓電源輸出Uo起碼也有1.25V?，F(xiàn)要求穩(wěn)壓電源以0V開始輸出，故應(yīng)將R2接到一個負(fù)電壓上。VD5、C4為半波整流電容濾波，R3、VS為并聯(lián)穩(wěn)壓電源負(fù)電壓輸出。通過R3、VS可使R2接到-1.25V上，在電阻R2為0時，可實現(xiàn)Uo輸出為0V。調(diào)節(jié)R2阻值，可實現(xiàn)穩(wěn)壓電壓電源輸出電壓在0V～30V內(nèi)連續(xù)可調(diào)，最終電路如圖2所示。

參考文獻

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作者簡介：太祿東（1982—），男，大學(xué)本科，哈爾濱工程大學(xué)水聲電子信息工程專業(yè)畢業(yè)，海軍蚌埠士官學(xué)校四系講師，主要從事聲納教學(xué)工作。