直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計

陳肖依 汪琪

【摘 要】當(dāng)今社會的人們享受著各種電子設(shè)備帶來的便利，需要電源則是所有電子產(chǎn)品的共同點，如今電源的種類也已經(jīng)是五花八門種類豐富，復(fù)雜程度千差萬別。許多電子設(shè)備對于電源電路的要求就是需要輸出穩(wěn)定的、足夠滿足負載需要的電能，而且通常情況下要求提供的都是直流的電能，而能夠提供這種直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源，其在電源技術(shù)中占有非常重要的地位。

【關(guān)鍵詞】直流電源；穩(wěn)壓

中圖分類號： TM44 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）18-0048-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.021

0 引言

從電源出發(fā)，利用所學(xué)知識和相關(guān)經(jīng)驗提出了一種簡單實用的多通道直流電源設(shè)計方案。經(jīng)過大量的信息獲取，設(shè)計，調(diào)試，最后完成電子電路。直流穩(wěn)壓電源是一種實用可靠的一體化生產(chǎn)。在這種物理生產(chǎn)中，變壓器，電容器，二極管，電位器，電阻器，穩(wěn)壓器等被用來滿足預(yù)定的要求。最后通過仿真電路來實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，濾波，穩(wěn)壓輸出和可調(diào)輸出性能要求。這次設(shè)計所需的電源輸出功率很小。

1 總體設(shè)計

1.1 設(shè)計需要達到的目的

一個多通道直流電源。

（1）輸出正負12V，正負5V；

（2）輸出電流大于1A；

（3）各路輸出有相應(yīng)的狀態(tài)指示；

（4）輸出紋波<50mV。

1.2 設(shè)計的具體實現(xiàn)

1.2.1 作品簡介

這個問題做了什么是一個多通道直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計一個可以固定輸出±5 V和±12 V的穩(wěn)壓電源。

1.2.2 單元電路設(shè)計與分析

1.3 整體結(jié)構(gòu)

1.3.1 電源變壓器

變壓器是一種轉(zhuǎn)換交流電壓和電流阻抗的裝置。當(dāng)交流電流在初級線圈中流動時，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，從而在次級線圈中感應(yīng)電壓或電流。變壓器由一個鐵芯和一個線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中電源繞組稱為一次線圈，其余繞組為二次線圈。

變壓器的效率與變壓器的功率密切相關(guān)。反之，功率越小，效率也就越低。

一般是指連接交流電源的線圈稱為初級線圈；該線圈兩端的電壓稱為初級電壓。次級線圈處的感應(yīng)電壓可以大于或小于初級電壓，初級電壓由初級線圈和次級線圈的匝數(shù)確定。因此，電力變壓器分為兩種升壓和降壓變壓器。大多數(shù)電力變壓器具有固定的鐵芯，其一次和二次線圈纏繞在它們周圍。由于鐵材料的高磁導(dǎo)率，大部分磁通被限制在鐵芯上。在一些變壓器中，線圈與鐵芯緊密結(jié)合，一次電壓與二次電壓的比率幾乎與二者的匝數(shù)比相同。因此，變壓器的匝數(shù)比通常可以用作變壓器升壓或降壓的參考。由于這種升壓和降壓功能，變壓器已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要附件。增加傳輸電壓使得長距離電力傳輸更經(jīng)濟。沒有變壓器，行業(yè)就無法達到發(fā)展的地位。

除了電源變壓器體積小，電源變壓器和電子變壓器之間沒有明確的界線。60赫茲電力網(wǎng)絡(luò)的電源通常非常大。電子設(shè)備的功率限制通常受到整流，放大和系統(tǒng)其他部件（其中一些是功率放大器）的能力的限制。但是，如果與電力系統(tǒng)的發(fā)電能力相比，它仍然屬于小電力的范疇。

1.3.2 整流電路

電網(wǎng)為用戶提供交流電，各種無線電設(shè)備需要直流電。

使用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以將不同方向和大小的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。

橋式整流器電路是最常用的整流器電路之一。

橋式整流器使用四個二極管，二到二。輸入正弦波的正半部分是兩管的導(dǎo)通，并獲得正輸出；當(dāng)輸入正弦波的負一半時，另兩個管打開。橋式整流器使用輸入正弦波的次數(shù)與半波整流效率相同。

橋式整流是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的第一步。

1.3.3 濾波電路

濾除整流輸出電壓中的紋波就需要用到濾波電路，或者用負載串聯(lián)電感L（b），以及由電容，電感組成的各種復(fù)雜濾波電路（c）。

電源濾波器電路的作用是平滑整流的單脈沖電壓并減少脈沖數(shù)量。通常使用電容器和電感器的儲能效應(yīng)來保持直流部分，顯然是低通濾波器電路。如圖所示，低功耗電路通常使用一個簡單的電容濾波電路，其中C1是濾波電容，它使用電容的儲能功能來增加輸出電壓的平均值。

1.3.4 穩(wěn)壓電路

電壓調(diào)節(jié)器電路即使在輸入電壓，負載，環(huán)境溫度和電路參數(shù)改變時也能保持恒定的輸出電壓。該電路可以提供穩(wěn)定的直流電源，廣泛用于各種電子設(shè)備。

集成穩(wěn)壓器的種類很多，而三端穩(wěn)壓器通常用于低功耗電源。

目前，具有固定輸出電壓的集成穩(wěn)壓器通常用于電子設(shè)備中。由于它只有輸出端，輸入端和公共端，因此被稱為三端穩(wěn)壓器。78后面的數(shù)字表示穩(wěn)壓器輸出的正電壓值。分別為7805、7806、7808、7809、7810、7812、7818、7824.按其最大輸出電流又可分為78 L××、78 M××和78××三個分系。

其中，78××系列穩(wěn)壓器為三端輸出正穩(wěn)壓器，其中78L××系列有兩種封裝形式：一個是金屬包裝，另一個是塑料包裝。前者溫度特性比后者好，使用時無需加散熱片。8L××系列中，一般以塑封的時用較多，而且塑料封裝有安裝固定容易，廉價等優(yōu)點，在無線電愛好者種時用居多。

79××系列是一款三端輸出負向穩(wěn)壓器。

1.4 材料選擇

1.4.1 集成穩(wěn)壓器

如上述介紹，此次要輸出的電壓為+12V、±5V，固選擇芯片為LM7805、LM7812、LM7905、LM7912。

1.4.2 電源變壓器的選擇

Uomax+（Ui-Uo）min≤Ui≤Uomin+（Ui-Uo）max

Uo1=Ui

根據(jù)Uo1=U2得

變壓的副邊電流U2=19V

因此選擇雙18V電源變壓器

同時還需要以下元器件

電路仿真圖如下

2 總結(jié)

直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展時間長遠，技術(shù)成熟，如今已經(jīng)是學(xué)習(xí)電子電氣類的入門必修課程之一，文中介紹的直流穩(wěn)壓電源只是其中一個很簡單的例子。直流穩(wěn)壓電源行業(yè)可以整合安全手行業(yè)、市場、企業(yè)等多層面信息源，應(yīng)用廣泛運用繁多，也正是如此更需要我們對待其制作設(shè)計更加精細完善，甚至做到進一步的創(chuàng)新。

【參考文獻】

[1]藏春華.電子線路設(shè)計與應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2004.

[2]侯振義.集成電源技術(shù)及應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2006.

[3]黃志偉，王彥，陳光文，朱衛(wèi)華.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[4]黃繼昌，等.電源專用集成電路及其應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2006.

[5]段九州.電源電路實用設(shè)計手冊.沈陽：遼寧科學(xué)設(shè)計出版社，2002年，第一版.

[6]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).機械工業(yè)出版社，第四版.