通信工程論文

1、通信工程論文學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)通信工程高精度程控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要在各種電子實(shí)驗(yàn)中，電源是最基本的需要。設(shè)計(jì)出一種高精度的可調(diào)輸出的電源不但能滿足不同電子實(shí)驗(yàn)的要求，而且能滿足在同一實(shí)驗(yàn)中需要使用不同的電壓值來測(cè)試的要求。本文設(shè)計(jì)了一種高精度程控穩(wěn)壓電源。該電源的功能由硬件和軟件兩方面來實(shí)現(xiàn)。硬件方面包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、反饋電路、保護(hù)電路、程控電路、顯示電路以及支持單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位和時(shí)鐘電路。市電220V電壓通過變壓器流入系統(tǒng)，經(jīng)過整流、濾波后變成近似的直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流輸出。穩(wěn)壓部分由達(dá)林頓管作為調(diào)整管，由運(yùn)放作為反饋取樣之后的

2、放大電路，利用放大電路來提高調(diào)整管的反應(yīng)靈敏度電壓穩(wěn)定性。軟件方面，使用單片機(jī)語(yǔ)言編程，控制程控部分，即：?jiǎn)纹瑱C(jī)，D/A、A/D部分。該部分作用是控制穩(wěn)壓電路部分的基準(zhǔn)電壓的輸出與調(diào)整，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度的輸出，并且控制數(shù)碼管顯示輸出電壓。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)就是在綜合考慮各個(gè)模塊現(xiàn)有的電路的基礎(chǔ)上，選擇最佳電路來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的。關(guān)鍵詞直流穩(wěn)定電源；整流；濾波；程控；D/A；A/DAbstractIn various electronics experiments, the power supply is the most basic demand.Designing a power supply wh

3、ich has high accuracy and ajustable output can satisfy not only the request of different electronics experiments,but also the demand in same experiment to use different electric voltage values for test.This text introduced a kind of high accuracy distance to control steady press the design of the po

4、wer supply.The function of that power supply is carry out by the hardware and the software both side.The hardware includes transformer,commutate the electric circuit,the filter electric circuit,steady press electric circuit,feedback electric circuit,the protection electric circuit,distance to contro

5、l electric circuit,the manifestation electric circuit and support a single slice luck to go of reset with the clock electric circuit.The city gives or get an electric shock the 220 V electric voltage to pass the transformer afflux system, passing by to commutate,the filter becomes similar direct cur

6、rent electric voltage behind, again has been pressed part steadily steady press behind acquire stable direct current exportation.Steady press part from reach Dynatron as to adjust a tube, is put by the luck after being the feedback sampling of enlarge electric circuit, make use of to enlarge electri

7、c circuit to raise an intelligent degree of the reaction of the adjustment tube an electric voltage stability.The software aspect, use a single slice the machine language plait distance, control a distance to control part, namely:Single slice machine, D/A,A/D part.It's part of functions turn to

8、is the exportation of the basis electric voltage that the controls is steady to press the electric circuit parts and adjust, carry out the exportation of the high accuracy in the meantime, and the control figures tube manifestation output electric voltage. The design of the whole electric circuit is

9、 the foundation that is synthesizing to consider each existing electric circuit up, choose the best electric circuit to carry out the design targetKeywords DC stable power supply;commutate; filter; programmable control; D/A; A/D目 錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1 課題背景11.1.1 電源技術(shù)研究的主要成果11.1.2 電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.1.3 電

10、源技術(shù)存在的問題2第2章穩(wěn)壓電源整體設(shè)計(jì)42.1 小功率整流電路42.1.1 單相半波整流電路4單向全波整流電路52.1.3 橋式整流電路62.2 濾波電路72.2.1 電容濾波電路8電感濾波器102.3 穩(wěn)壓電路112.3.1 穩(wěn)壓電路的指標(biāo)122.3.2 穩(wěn)壓管基本應(yīng)用電路132.3.3 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路152.4本章小結(jié)20第3章硬件部分外圍電路設(shè)計(jì)213.1 程控部分簡(jiǎn)介213.1.1 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介213.1.2 D/A和A/D芯片簡(jiǎn)介233.1.3 單片機(jī)外圍電路簡(jiǎn)介293.2數(shù)碼管顯示電路313.3 按鍵電路323.4 保護(hù)電路333.4.1 用穩(wěn)壓管保護(hù)333.4.

11、2 二極管組成得過流保護(hù)電路343.5本章小結(jié)34第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)354.1 概述354.2 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介354.3 軟件系統(tǒng)流程介紹354.4本章小結(jié)39第5章實(shí)驗(yàn)步驟及設(shè)計(jì)不足405.1 概述405.2 實(shí)驗(yàn)方法405.3 設(shè)計(jì)中存在的不足415.4本章小結(jié)41結(jié)論42參考文獻(xiàn)43致謝44第1章 緒論1.1 課題背景電子設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的電源，而外部提供的能源大多數(shù)為交流電源，電源設(shè)備擔(dān)負(fù)著把交流電源轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的各種類別直流電源的任務(wù)，轉(zhuǎn)換后的直流電源應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，當(dāng)電網(wǎng)或負(fù)載變化時(shí)，它能保持穩(wěn)定的輸出電壓，并具有較低的紋波。我們通常稱這種直流電源為穩(wěn)壓電源2。但

12、有時(shí)提供的直流電壓不符合設(shè)備要求，仍需變換，稱為DC/DC變換。常規(guī)的穩(wěn)壓電源為串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓電源，它通常由50Hz工頻變壓器、整流器、濾波器、串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓器組成。調(diào)整元件工作在線性放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的，調(diào)整管上損耗較大的功率，需要體積較大的散熱器，因此該種電源體積大，且效率低，通常僅為3560。同時(shí)承受過載能力較差，但是它具有優(yōu)良的紋波及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源處于電源技術(shù)的核心地位，它主要分為AC/DC和DC/DC兩大類。開關(guān)電源去除了笨重的工頻變壓器，代之以幾十kHz、幾百kHz

13、甚至數(shù)MHz的高頻變壓器。由于調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因而功率損耗小，效率高。目前，開關(guān)電源技術(shù)向著輕、小、薄、低噪音、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。新器件和新拓?fù)淅碚摰某霈F(xiàn)使得開關(guān)電源日趨可靠、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用。1.1.1 電源技術(shù)研究的主要成果經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)有了重大進(jìn)步和突破。新型功率器件的開發(fā)促進(jìn)了開關(guān)電源的高頻化，功率MOSFET和IGBT可使中小型開關(guān)電源的工作頻率達(dá)到400KHZ(AC/DC)或1MHZ(DC/DC)；軟開關(guān)技術(shù)是高頻開關(guān)電源的實(shí)現(xiàn)又了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率，國(guó)產(chǎn)6KHZ通信開關(guān)電源，采用軟開關(guān)技術(shù)，效率可達(dá)93；

14、控制技術(shù)的發(fā)展以及專用控制芯片的生產(chǎn)，不僅使電源電路大幅度簡(jiǎn)化，而且使開關(guān)電源的動(dòng)態(tài)性能和可靠性大大提高；有源功率因數(shù)校正技術(shù)（APFC）的開發(fā)，提高了AC/DC開關(guān)電源的功率因數(shù)，既治理的電網(wǎng)的諧波污染，又提高了開關(guān)電源的整體效果。在開關(guān)電源的所有應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，通信電源使增長(zhǎng)速度最快的一部分。新型磁材料和新型變壓器的開發(fā)，新型電容器和EMI濾波器技術(shù)的進(jìn)步，以及專用集成控制芯片的研制成功，使開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)了小型化，并提高了EMC性能。微處理器監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源的可靠性，也適應(yīng)的市場(chǎng)對(duì)其智能化的要求11.1.2 電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)新型半導(dǎo)體器件的發(fā)展使開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)步的龍頭。目前正在研究高

15、性能的碳化硅半導(dǎo)體器件，一旦開發(fā)成功，對(duì)電源技術(shù)的影響將是革命性的。此外，平面變壓器，壓電變壓器及新型電容器等元件的發(fā)展，也將對(duì)電源技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。集成化是電源技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。通過控制電路的集成，驅(qū)動(dòng)電路的集成以及保護(hù)電路的集成，最后達(dá)到整機(jī)的集成化生產(chǎn)。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設(shè)備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)更是向著高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化的方向發(fā)展。開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)

16、的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)51.1.3 電源技術(shù)存在的問題隨著半導(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)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開

17、關(guān)變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開關(guān)變壓器或者通過別的途經(jīng)取代開關(guān)變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設(shè)備微小型化的需要，這是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個(gè)困難。開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與開關(guān)管的變換速度成正比的，并且開關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開關(guān)變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進(jìn)一步提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當(dāng)頻率提高以后，對(duì)整個(gè)電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲(chǔ)能電感等都會(huì)出現(xiàn)新的問題。進(jìn)一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電

18、源研制科技人員要解決的第二個(gè)問題。  工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。但是在開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和電流會(huì)通過電路中的元件產(chǎn)生較強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會(huì)污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設(shè)備的正常工作。隨著開關(guān)穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進(jìn)，開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到了一定的克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，卻使它得不到使用。所以，克服開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它

19、的使用范圍，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問題3第2章穩(wěn)壓電源整體設(shè)計(jì)在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖2-1表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成。圖 2-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有正負(fù)10%左右的波動(dòng)），負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)

20、載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載要求功率較大，效率較高時(shí)，常采用開關(guān)穩(wěn)壓電源6。2.1小功率整流電路 單相半波整流電路單相半波整流電路是最簡(jiǎn)單的整流電路，圖2-2是單相半波阻性負(fù)載的整流電路。圖2-2 單相半波整流電路電路中，T為變壓器，其作用是將市電220V的交流電壓變成所需要的直流電壓，VD是整流二極管，其作用是方向變化的交流電變?yōu)閱蜗嗟拿}動(dòng)直流?，F(xiàn)介紹電路的基本原理。當(dāng)交流電源為正半周，即上正下負(fù)時(shí)。二極管VD因加正向電壓而導(dǎo)通，V2通過二極管VD加至負(fù)載電阻RL上，負(fù)載電壓V0=V2為正弦半波電壓。當(dāng)交流電元為負(fù)半周，即上負(fù)下正時(shí)。二極管VD上加反相電壓，故VD不導(dǎo)通，若

21、忽略二極管VD的反向漏電流，則負(fù)載電阻RL中無電流通過，負(fù)載電壓為零。由此可見，由于二極管的單向?qū)щ娮饔?，只有一個(gè)方向的電流流過負(fù)載電阻RL，因此在負(fù)載電阻RL上的電壓V0是單向的脈動(dòng)直流電壓，以后各周期情況和第一周期相同。 輸出直流電壓的平均值，即直流電壓V0可按下式求出(2-1)整流輸出的是脈動(dòng)電壓，即包含有直流成分，同時(shí)又有交流成分，其中的脈動(dòng)程度一般用紋波系數(shù)來衡量，即紋波系數(shù)輸出電壓的交流成分有效值/輸出電壓直流成分。對(duì)于直流電源來說，紋波越小越好。為了得到教平滑的直流電壓就必須進(jìn)行濾波，對(duì)于輸出在幾安一下的各種單相整流器來說，常在整流電路輸出端并聯(lián)一個(gè)一定電容量的濾波電容C，即為容

22、性負(fù)載。單向全波整流電路單向全波整流電路如圖2-3所示。變壓器T次級(jí)線圈具有中心抽頭，即得到幅值相等而相位差的電壓V21和V22。在未接濾波電容時(shí)，當(dāng)變壓器T的次級(jí)線圈的交流電壓上(1)正而下(2)負(fù)時(shí)，VD1受正向電壓而導(dǎo)通，VD2受反向電壓而截至。于是電流iD1通過VD1流過負(fù)載RL。另半個(gè)周期，即上(1)負(fù)而下(2)正時(shí)，VD2受正向電壓而導(dǎo)通，VD1受反向電壓而截至。于是電流iD2通過VD2流過負(fù)載RL。在一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載電流i0=iD1+iD2為單向脈動(dòng)電流。負(fù)載電壓為雙半波，因此直流輸出平均電壓為單相半波整流電路的2倍，即V00.9V2。 圖2-3 單相全波整流電路全波整流電路接入濾

23、波電容C，其充放電過程與半波整流相同，但由于V21和V22輪流通過VD1和VD2向電容C充電，所以輸出電壓的脈動(dòng)比半波整流時(shí)小。 橋式整流電路橋式整流電路如圖2-4所示。工作原理簡(jiǎn)介如下：在V2的正半周內(nèi)，VD1，VD4導(dǎo)通，VD2,VD3截至，在RL上建立起上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓，如果忽略二極管的管壓降及變壓器的內(nèi)阻，則V0=V2。而在V2的負(fù)辦周，二極管VD2,VD3導(dǎo)通，VD1,VD4截至，在負(fù)載RL上仍建立起上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓，如果忽略二極管的管壓降及變壓器的內(nèi)阻，則V0=V2。由此可以看出，正負(fù)辦周都有電流流過負(fù)載電阻RL，而且流過負(fù)載電阻的電流方向是一致的，因而輸出電壓的直流成分提高，

24、脈動(dòng)成分降低。橋式整流電路的電壓可作如下估算。整流元件仍認(rèn)為是理想的，在純電阻負(fù)載條件下，電壓的順時(shí)值為： (2-2)負(fù)載直流電壓平均值為(2-3)圖2-4 橋式整流電路每個(gè)二極管截止時(shí)的反向電壓相同，為V2的幅值。即：(3-4)導(dǎo)通二極管的電流平均值為負(fù)載電流平均值的一半，最大值與負(fù)載電流最大值相同。綜上，橋式整流電路的特點(diǎn)是：與半波整流電路相比，在V2,RL相同的條件下，輸出的直流電壓提高了一倍；電流脈動(dòng)程度減??；變壓器正負(fù)半周都有對(duì)稱電流流過，既得到充分利用，又不存在單向磁化的問題。所以它的應(yīng)用較為廣泛。但是需要4個(gè)整流二極管，線路稍復(fù)雜。以上簡(jiǎn)單介紹了幾種整流電路，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)的判斷，

25、所以在我的設(shè)計(jì)中采用了橋式整流電路。一方面，能使電能得到充分利用，另一方面，由于有現(xiàn)成的整流橋集成元件，設(shè)計(jì)起來也比較方便。2.2 濾波電路交流電經(jīng)整流電路后可變?yōu)槊}動(dòng)直流電流，其中含有較大的交流分量，為了使設(shè)備能用上純凈的直流電，還必須用濾波電路濾除脈動(dòng)電壓中的交流成份。濾波電路一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)上電容器C，或在負(fù)載中串聯(lián)上電感器L，或由電容，電感組合而成的各中復(fù)式濾波電路。電容濾波電路電容濾波就是在整流電路后面,用大量的電解電容與負(fù)載并聯(lián)例如以橋式電路為例,整流濾波電路如圖2-5所示:并聯(lián)在負(fù)載兩端的電容器C即起濾波作用。下面以有負(fù)載RL和無負(fù)載RL 兩種情況來分析濾

26、波電路的工作原理。 無負(fù)載，即RL開路時(shí)，電路接通瞬間設(shè)電容C上起始電壓為零。電源接通后，通過整流管及變壓器次級(jí)給C充電，因?qū)ǖ亩O管及變壓器次級(jí)電源內(nèi)阻很小，所以充電時(shí)間常數(shù)很小，充電電流很大。只要合理選擇元件參數(shù)，便不會(huì)發(fā)生過熱或燒壞晶體管的現(xiàn)象。當(dāng)V2達(dá)到最大值時(shí)，Vc也基本上達(dá)到最大值。此后，V2開始減小，導(dǎo)通的二極管由于V2的絕對(duì)值小于Vc，處于反偏截至狀態(tài)。此后，輸出電壓保持為Vc而不變，。當(dāng)V2的負(fù)半周到來時(shí)，因Vc不變，晶體管也不在導(dǎo)電。圖2-5電容濾波電路 當(dāng)有負(fù)載RL時(shí)，設(shè)RL為定值，當(dāng)電源接通且C上還有近似峰值電壓時(shí)，電壓波形如圖所示。在t1t4間隔內(nèi)，輸入電壓V2&g

27、t;Vc，VD1,VD2導(dǎo)電，電容C充電，Vc隨充電過程而上升，到t2以后，V2按正弦規(guī)律下降，當(dāng)Vc>V2時(shí)，整流管VD1,VD2處于反向偏置，停止導(dǎo)通；已充電的電容開始對(duì)負(fù)載電阻RL放電，即暫時(shí)代替電源向負(fù)載供電。電容C的放電電壓按指數(shù)曲線下降。在t3瞬間，V2上升到Vc；t3以后，V2>Vc，電容由放電轉(zhuǎn)換為充電，VD3,VD4導(dǎo)通，構(gòu)成電源向負(fù)載及電容供電的通路。t4以后，V2<Vc，VD3,VD4截至，電容又處于放電狀態(tài)，其過程和t2t3間隔內(nèi)相同，以后情況如此反復(fù)。當(dāng)電源切斷后，需帶電容放電完畢，輸出電壓才能為零。電容濾波器的特點(diǎn)如下：1 加了濾波電容以后，輸出電

28、壓的直流成分提高，脈動(dòng)成分減小。這是利用電容的儲(chǔ)能作用來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，電容充電將能量?jī)?chǔ)存起來；二極管截至?xí)r，再把儲(chǔ)存的能量釋放給負(fù)載，一方面使輸出電壓波形比較平滑，同時(shí)也增加了輸出電壓的平均值。2 電容濾波放電的時(shí)間常數(shù)（）愈大，放電過程愈緩慢，輸出電壓愈高，同時(shí)脈動(dòng)成分愈小，濾波效果愈好。當(dāng)時(shí)，（如負(fù)載開路），電容沒有放電通路，故VLV2。當(dāng)不加電容濾波時(shí)，橋式整流后負(fù)載上輸出電壓的平均值為VL0.9V2。3電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而減小。這是由于濾波電路的負(fù)載電阻RL減小時(shí)，電容的放電過程加快，輸出電流的平均值Io增大，而輸出電壓的平均值VL卻減小了。通常把輸出電壓

29、VL和輸出電流Io之間的關(guān)系曲線稱為電源的外特性。電路輸出電壓隨電流的增大而下降的很快，這種外特性稱之為軟特性。所以電容濾波電路適合用于負(fù)載電流變化不大的場(chǎng)合。4 電容濾波電路中，整流二極管的導(dǎo)通角小于180度，而且電容放電時(shí)間常熟越大，導(dǎo)通角越小。二極管在短暫的導(dǎo)電時(shí)間內(nèi)，有很大的浪涌電流流過，這對(duì)管子的壽命不利。所以選用二極管時(shí)，應(yīng)考慮它能承受最大沖擊電流的情況。一般選管子時(shí)，要求它承受的正向電流的能力應(yīng)大于平均輸出電流的23倍。電容濾波電路簡(jiǎn)單，制作方便。但是它的輸出電流不宜太大，而且要求輸出電壓的脈動(dòng)成分較小時(shí)，必須增加電容器的容量，因此電路的體積大也不經(jīng)濟(jì)。為此，RC-型濾波電路在實(shí)

30、際電路中經(jīng)常使用。RC-型濾波電路如圖2-6所示：它實(shí)際上就是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加上1級(jí)RC濾波電路構(gòu)成的。采用這種濾波電路可以進(jìn)一步降低輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)。但是，這種濾波電路的缺點(diǎn)是在R上有直流壓降，因而必須提高變壓器次級(jí)電壓；因而整流管的沖擊電流仍然比較大；同時(shí)，由于R產(chǎn)生壓降，外特性比電容濾波更軟。所以這種電路只適用于小電流的場(chǎng)合。圖2-6 RC-型濾波電路電感濾波器利用電感具有阻止電流變化的特點(diǎn)，在整流電路的負(fù)載回路中串聯(lián)電感L，如圖2-7所示，即構(gòu)成電感濾波電路。圖2-7 電感濾波電路當(dāng)整流后的脈動(dòng)電流增大時(shí)，電感L將產(chǎn)生反電勢(shì)L(di/dt)，阻止電流增大；相反，當(dāng)電流減小時(shí)，電

31、感L將阻止電流減小，從而使負(fù)載電流脈動(dòng)成分大大降低，達(dá)到濾波的目的。 由于電感交流電阻很大，而直流電阻很小，輸出直流分量在電感上損失很小，所以它適用于負(fù)載電流比較大的場(chǎng)合，而且外特性較好，即負(fù)載電流變化時(shí)，輸出直流電壓變化較小，另外，電感濾波的二極管導(dǎo)通角不會(huì)減小，避免了浪涌電流的產(chǎn)生。為了進(jìn)一步改善濾波效果，可以采用LC濾波電路，它是在電感濾波電路的基礎(chǔ)上，再在負(fù)載電阻RL上并聯(lián)電容器C，如圖2-8所示圖2-8 LC型濾波電路不難看出，當(dāng)L 值很小，或RL很大時(shí)，該電路和電容濾波電路很類似，呈現(xiàn)電容濾波的特點(diǎn)，為了保證整流二極管的導(dǎo)電角仍為180度，一般要求L值很大，對(duì)基波信號(hào)而言應(yīng)滿足RL

32、<3。LC濾波電路中輸出電壓中的基波分量應(yīng)由jL和RL/(1/C)分壓得到，所以輸出電壓的脈動(dòng)成分比僅用電感濾波時(shí)更?。欢?fù)載電流變化時(shí)均能有良好的濾波效果，所以說他對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性比較強(qiáng)。 在大功率輸出的電源穩(wěn)壓電路中，由于輸出電流較大，為了減少功率損耗，一般不用電阻做濾波器件，經(jīng)常使用的是LC元件構(gòu)成的型濾波電路。為了增大電感量，一般來說，L選用鐵心電感，C選用電解電容，如圖2.10所示：圖2-10 型LC濾波電路2.3 穩(wěn)壓電路 經(jīng)過整流和濾波后的直流電壓，會(huì)由于交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)以及負(fù)載電阻的變動(dòng)而發(fā)生變化。在絕大多數(shù)情況下，這種輸出電壓的變化波動(dòng)顯得太大，仍需要進(jìn)一步對(duì)其穩(wěn)定，這

33、就需要采用穩(wěn)壓電路。通常，完整的穩(wěn)壓電源電路包括有整流、濾波、和穩(wěn)壓電路。下面就穩(wěn)壓電路作一下介紹。 穩(wěn)壓電路的指標(biāo)衡量穩(wěn)壓器的性能有許多指標(biāo)，例如額定輸出電壓、電流和電壓調(diào)節(jié)范圍等，這屬于特性指標(biāo)；穩(wěn)壓系數(shù)、等效內(nèi)阻、紋波電壓（即交流電壓分量）等屬于質(zhì)量指標(biāo)。自動(dòng)化程度，用來說明維護(hù)人員離開時(shí)，例如，是否具有自動(dòng)開機(jī)、停機(jī)性能，故障檢測(cè)等。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要有效率和功率因數(shù)等。下面簡(jiǎn)單介紹下質(zhì)量指標(biāo)。1 穩(wěn)壓系數(shù) 當(dāng)負(fù)載電流一定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比稱為穩(wěn)壓系數(shù)，即：(=額定值) （2-5）上式中，為穩(wěn)壓系數(shù)；為穩(wěn)壓器的額定輸出電壓；為穩(wěn)壓器額定輸入電壓；為輸出電壓的

34、變化量；為輸入電壓的變化量；為負(fù)載電流。 另外還有以的倒數(shù)S為標(biāo)準(zhǔn)，稱S1/為穩(wěn)定系數(shù)的。 2 等效電阻 又稱為動(dòng)態(tài)電阻，是包括整流、濾波和穩(wěn)壓在內(nèi)的等效電阻。當(dāng)保持不變時(shí)，輸出電壓增量與輸出電流增量之比稱為等效內(nèi)阻：（額定值） （2-6） 上式中，為正值，由于電流增加（增量為正）時(shí)其兩端電壓受內(nèi)阻影響要下降（增量為負(fù)），故上式中加了個(gè)“”號(hào)，使得為正值。通常穩(wěn)壓器在額定范圍內(nèi)使用時(shí)，約在1.5以下。3 紋波電壓 紋波電壓就是疊加在輸出直流電壓上的交流電壓分量，通常經(jīng)濾波及穩(wěn)壓后，它的數(shù)值在幾毫伏以內(nèi)，以不影響電子設(shè)備工作為準(zhǔn)?？捎靡粋€(gè)容量較大的電容器與交流毫伏表串聯(lián)進(jìn)行測(cè)量，此電容是隔直流用

35、的8。 穩(wěn)壓管基本應(yīng)用電路硅穩(wěn)壓管也稱為齊納二極管，其伏安特性如圖所示。從伏安特性可以看到，當(dāng)流過穩(wěn)壓管的電流在一個(gè)較大范圍內(nèi)變化時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的電壓幾乎不變。穩(wěn)壓管的這一特性將穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)，若能保證穩(wěn)壓管中的電流在一定范圍內(nèi)，則負(fù)載電壓就能在一定程度上得到穩(wěn)定，因此，穩(wěn)壓電路的關(guān)鍵就是限定穩(wěn)壓管中的電流。因?yàn)槿绻ぷ麟娏魈。瑒t電壓隨電流的變化很大，達(dá)不到穩(wěn)壓的目的；但工作電流也不能太大，以免超過管子的額定功率，造成損壞。小功率穩(wěn)壓管的工作電流大致幾毫安至幾十毫安，大功率的穩(wěn)壓管可到幾安培到十幾安培。 圖2-12是由穩(wěn)壓管構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路：圖2-12 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路中，R決定了向穩(wěn)

36、壓管和負(fù)載輸送電流的總量，起著限流和調(diào)壓的作用，穩(wěn)壓管起著調(diào)節(jié)電流的作用。如負(fù)載減小，要求更多的電流流過時(shí)，通過穩(wěn)壓管的電流將隨之減小，使基本不變，以保證輸出電壓基本不變。如果不變，但輸入電壓由于電網(wǎng)電壓或元件參數(shù)改變而增加時(shí)，則將增加，此時(shí)也隨之增加，保證基本不變，即基本不變。如果和都變化，則將綜合二者的變化加以調(diào)整，只要的變化在它的允許的工作范圍之內(nèi)，就能保證起到較好的穩(wěn)壓作用。 其穩(wěn)壓過程簡(jiǎn)述如下：若電壓升高，而負(fù)載不變，則電壓降低，而負(fù)載不變，則而負(fù)載不變，則穩(wěn)壓過程與上訴相反。 若負(fù)載電阻減?。ㄘ?fù)載電流增大），而輸入電壓不變，則若負(fù)載電阻增大，而數(shù)輸入電壓不變，則穩(wěn)壓過程與上訴相反。

37、基本穩(wěn)壓電路中限流電阻R的選用非常重要，若R選的太大，則供應(yīng)電流不足，當(dāng)較大時(shí)，穩(wěn)壓管的電流將減小到臨界值以下，失去穩(wěn)壓作用；若R選的太小，則當(dāng)變到很大或開路時(shí)，都流向穩(wěn)壓管，可能超過允許定額而造成損壞。為此，要合理需用R。 設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為，最大工作電流為，最小工作電流為；市電電壓最高時(shí)的整流輸出電壓為，最低時(shí)為；負(fù)載電流的最小值為，開路時(shí)為0，最大值為。要使穩(wěn)壓管能正常工作，必須滿足下列條件。1 當(dāng)市電電壓最高和負(fù)載電流為0，即負(fù)載開路時(shí)，應(yīng)不超過允許最大值，既限流電阻R的最小值應(yīng)滿足： （2-7）2 當(dāng)市電電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，應(yīng)不低于允許最小值，即： （2-8）如上兩式不能同時(shí)

38、滿足，則說明在給定條件下已超過穩(wěn)壓管的工作范圍，需限制變化范圍或選用較大功率的穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路具有線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，但輸出電流受穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流的限制，而且輸出電壓又不能任意調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能不高，只適用于輸出電流小，負(fù)載變動(dòng)不到和穩(wěn)定性能要求不高的場(chǎng)合，或作為輔助穩(wěn)壓源。若負(fù)載經(jīng)常變動(dòng)，要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定性能好，就要采用晶體管穩(wěn)壓源。串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路比穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路要復(fù)雜的多，它是一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。所以必須具有執(zhí)行元件和反饋支路。一般情況下，它包括調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源及誤差比較放大器等主要部分。調(diào)整管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余部分都是反饋

39、控制支路所必需的，原理框圖如圖2-13所示。從框圖上可以看出輸入電壓經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)之后，變成穩(wěn)定的輸出電壓。圖2-13 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路框圖取樣電路和基準(zhǔn)電壓相比較，并把比較后的誤差信號(hào)送放大器，增強(qiáng)反饋控制效果，因?yàn)槿拥脕淼檬请妷盒盘?hào)，所以這種電壓源實(shí)際上是一個(gè)以電壓為調(diào)節(jié)對(duì)象得自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)模式如圖2.14所示。圖中，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)開環(huán)時(shí)的電壓傳遞函數(shù)，也就是系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)壓系數(shù)；為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)的電壓傳遞函數(shù)，也就是調(diào)整管電路的電壓放大倍數(shù)；K時(shí)誤差放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)；n為取樣電路的電壓傳遞系數(shù)，也就是取樣分壓器的分壓比。根據(jù)調(diào)節(jié)原理可知，該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)函數(shù)為： （2-9）由

40、此可知，無論輸入電壓波動(dòng)還是負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，反饋系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)的1/（1+*K*n）倍，更具體點(diǎn)說，就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率等主要技術(shù)性能方面，都是以硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電源為代表的參數(shù)型穩(wěn)壓電源的（1+*K*n）倍，這就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源比參數(shù)型穩(wěn)壓電源應(yīng)用得更普遍得主要原因。圖2-14 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)模式串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理是調(diào)整元件的動(dòng)態(tài)電阻是隨著輸出電壓的變化而自動(dòng)改變的。其優(yōu)點(diǎn)是，輸出電壓范圍不受調(diào)整元件本身耐壓的限制而且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可以做的很高。其缺點(diǎn)是線路比較復(fù)雜，過載能力差，順時(shí)過載會(huì)使調(diào)整元件損壞，需要過載保護(hù)。因此，串聯(lián)反饋調(diào)

41、整型穩(wěn)壓電源廣泛用在負(fù)載變動(dòng)較大，穩(wěn)壓性能要求較高，輸出電壓可調(diào)等場(chǎng)合。由以前學(xué)習(xí)的晶體管工作原理時(shí)已經(jīng)知道，工作在放大區(qū)的晶體管，它的集射極之間的電壓和集電極電流隨基極電流的變化而變化。當(dāng)基極電流增加時(shí)，將減小，將增大，這相當(dāng)于晶體管集電極與發(fā)射極之間的電阻減小；而當(dāng)基極電流減小時(shí)，將增大，將減小，這就相當(dāng)于晶體管集電極與發(fā)射極之間所呈現(xiàn)的電阻增大。由此可見，在線性放大區(qū)工作的晶體管，在基極電流的控制下，集射極之間的電阻時(shí)可以改變的。所以，晶體管完全可以充當(dāng)串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源中的調(diào)整元件，稱為調(diào)整管。用晶體管作調(diào)整管的串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源叫做串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源，它是串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源中應(yīng)

42、用最普遍、最有代表性的一種。（1）簡(jiǎn)單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路 圖2-15是一個(gè)最簡(jiǎn)單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路。晶體管VT做調(diào)整元件，VD做基準(zhǔn)電壓源，它給晶體管發(fā)射結(jié)提供一個(gè)固定的偏壓使其能正常工作。當(dāng)負(fù)載變小或輸入電壓變大，使得負(fù)載兩端的輸出電壓增大時(shí)，由于基準(zhǔn)電壓不變，所以晶體管的基極電位也不變，那么集射極電壓（）將減小，從而減小，管壓降增大，使輸出電壓減少，抵消了由于電網(wǎng)電壓增加或負(fù)載減小引起的的增加，使輸出電壓保持基本不變。如果當(dāng)輸入電壓減小或負(fù)載增大，使得輸出電壓下降時(shí)，調(diào)節(jié)過程與上述正好相反。圖2-15 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路從上邊的穩(wěn)壓過程可以看出，當(dāng)輸入電壓增大或負(fù)載變

43、小時(shí)，這種穩(wěn)壓電路是通過輸出電壓的變化反過來控制調(diào)整管VT的管壓降，從而使輸出電壓保持不變，以達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)壓的作用，這實(shí)際是一種負(fù)反饋，所以這種電路叫做串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路。 該電路存在兩個(gè)問題：其一，該電路是用輸出電壓的變化部分直接去控制調(diào)整管的基極，故控制作用小，穩(wěn)壓性能較差；其二，輸出電壓固定不可調(diào)。（2） 帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路 簡(jiǎn)單的反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，是直接利用輸出電壓的變化量來控制調(diào)整管的電壓變化的所以其靈敏度和電壓穩(wěn)定性都不夠理想。采用帶放大器的穩(wěn)壓電路，可以彌補(bǔ)這些不足。圖2.16是一個(gè)帶有放大器的典型電路，圖中VT1是調(diào)整管，接成射極輸出器的形式，負(fù)載電阻是它的

44、射極電阻。R1、R2與并聯(lián)組成分壓器，起到取出輸出電壓的作用，叫做取樣電路。VD是硅穩(wěn)壓二極管，它與限流電阻R3一起組成基準(zhǔn)電壓源。VT2是比較放大器，R4是它的集電極電阻，同時(shí)也是管的偏流電阻。晶體管把從取樣電路送來的輸出電壓上升或下降的變化信號(hào)與基準(zhǔn)電壓相比較，并把比較結(jié)果產(chǎn)生的差值電壓（或者叫做誤差電壓）加以放大，以此來控制調(diào)整管的管壓降，從而使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。因?yàn)榉糯笃鞯淖饔?，很小的輸出電壓的變化，反?yīng)到調(diào)整管上就有比較大的變化，大大提高了調(diào)整管的靈敏度，提高的輸出電壓的穩(wěn)定性。圖2-16 帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路當(dāng)輸入電壓下降或負(fù)載增大時(shí)，輸出電壓減小，取樣電壓相應(yīng)

45、的減小，管基極電位也隨之減小，因?yàn)楣璺€(wěn)壓管兩端的電壓基準(zhǔn)不變所以管的基射極之間的電壓（-）減小，于是管的集電極電流減小，R4兩端的壓降變小，迫使調(diào)整管的基射極間的電壓（-）增大，增大，管的壓降下降，結(jié)果使得輸出電壓（-）上升，從而使輸出電壓基本恢復(fù)到原來的數(shù)值。同理，當(dāng)輸入電壓上升或負(fù)載變小時(shí)，升高，當(dāng)經(jīng)過反饋調(diào)整作用又會(huì)使下降，從而使輸出電壓基本保持不變。為了提高串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源的技術(shù)性能，使用方便，在實(shí)用的穩(wěn)壓電源中有許多改進(jìn)電路： 1 采用輔助電源提高穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性 當(dāng)輸入電壓發(fā)生跳變而反饋電壓來不及調(diào)整時(shí)，輸出電壓同樣會(huì)發(fā)生跳變，為此，采用輔助電源，使得穩(wěn)壓電路的瞬態(tài)穩(wěn)定性得

46、到了很大的改善。2 比較放大器采用恒流源負(fù)載提高穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性在串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中，比較放大器的增益越大，穩(wěn)壓性能就越好。在圖2.16中，為了提高放大器的增益，R4的值盡可能選大些，但又不能選的太大，故可采用恒流源代替電阻R4。在恒流源的情況下，對(duì)交變電壓能產(chǎn)生很大的動(dòng)態(tài)電阻，使得比較放大器有很大的電壓增益，從而提高了穩(wěn)壓性能。 3 采用兩級(jí)直流放大器提高電路的穩(wěn)定性提高比較放大器電壓增益的另一個(gè)方法是增大放大器的級(jí)數(shù)，在高穩(wěn)定性電壓電路中常采用這種方法。但多級(jí)直流放大器的設(shè)計(jì)和制造比較困難，很容易產(chǎn)生自激振蕩，而破壞了穩(wěn)壓器的工作。在實(shí)際電路中，多用兩級(jí)放大，總放大倍數(shù)可達(dá)幾百倍。

47、4 采用電阻補(bǔ)償提高穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，一般的串連反饋型晶體管穩(wěn)壓電源不可能使輸出電壓十分穩(wěn)定，只是因?yàn)樗抢幂敵鲭妷旱淖兓瘉碚{(diào)節(jié)的。但若采用電阻補(bǔ)償，在調(diào)整合適的時(shí)候，可以使輸出電壓穩(wěn)定不變。用輸入電壓的變化來進(jìn)行補(bǔ)償，將輸入電壓通過一個(gè)電阻直接加到取樣電路上，這樣，取樣時(shí)能得到更大的變化量，加強(qiáng)了穩(wěn)壓性能，使輸出電壓更加穩(wěn)定。5 采用差動(dòng)放大器比較放大減小穩(wěn)壓電源的溫度漂移 前面介紹的穩(wěn)壓電路，電路簡(jiǎn)單，但溫度穩(wěn)定性差，利用差動(dòng)放大器作比較放大級(jí)，可以克服這個(gè)缺點(diǎn)。 6 基準(zhǔn)電壓源穩(wěn)壓管恒流供電提高穩(wěn)壓電路穩(wěn)定性和溫度特性 穩(wěn)壓管的主要特點(diǎn)是流過它的電流在很

48、大范圍內(nèi)變化時(shí)，穩(wěn)壓管兩端電壓變化很小。如果能使穩(wěn)壓管的工作電流保持不變，穩(wěn)壓管兩端的電壓會(huì)更加穩(wěn)定。采用恒流源為穩(wěn)壓管提供工作電流的基準(zhǔn)電壓源，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性及溫度特性將會(huì)得到大大的提高。 7 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電流輸出電流擴(kuò)大方法 在帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管與放大管電流分配情況是：放大管一般在小電流狀態(tài)下工作，具體點(diǎn)說，1mA量級(jí)，這樣的集電極電阻R4才可以取較大的數(shù)值，以提高放大倍數(shù)。因此，調(diào)整管的基極電流必然很?。?lt;）。因?yàn)榉€(wěn)壓電路的輸出電流就是調(diào)整管的集電極電流，即，最大只能達(dá)幾百毫安。因此，大電流穩(wěn)壓電源必須采用復(fù)合調(diào)整管或并聯(lián)調(diào)整管。8 擴(kuò)大串聯(lián)反

49、饋型晶體管穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)節(jié)范圍 為了擴(kuò)大穩(wěn)壓電源的使用范圍，常常要求穩(wěn)壓電源能夠在很寬的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，有的甚至要求從零伏起調(diào)。 改變?nèi)酉禂?shù)，即改變?nèi)与娮璧谋戎?，可以調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。在實(shí)際應(yīng)用中，在取樣電路中多串聯(lián)一只電位器，把它的中心抽頭接在放大管的基極上，改變電位器中心抽頭的位置，就能很方便的調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓。但這樣也不能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出電壓較低時(shí)，差分放大管在輸出電壓較低時(shí)會(huì)因供電不足而無法正常工作。利用輔助電源做差分放大管的供電電源，可以使調(diào)節(jié)電壓范圍變得很寬。目前流行技術(shù)是利用多刀多擲波段開關(guān)分段調(diào)節(jié)輸出電壓10。 以上是對(duì)直流穩(wěn)壓電源的核心技術(shù)進(jìn)行的介紹

50、。本次畢設(shè)題目是高精度程控穩(wěn)壓電源，硬件核心就是以上介紹的三個(gè)部分。首先，利用變壓器進(jìn)行市電到所需電壓的轉(zhuǎn)變，在設(shè)計(jì)中采用220V24V的變壓器，將市電電壓降低，之后采用橋式整流電路，對(duì)電壓進(jìn)行整流。一方面，橋式電路使用方便簡(jiǎn)單，另一方面，有現(xiàn)成的集成元件可用。濾波方面采用簡(jiǎn)單的型RC濾波電路即可。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的電路比較簡(jiǎn)單，且直流要求較強(qiáng)，所以選用型RC濾波電路。穩(wěn)壓方面選用串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路，在比較放大方面選用集成運(yùn)方代替晶體管，使得電路更加方便，簡(jiǎn)單，而且穩(wěn)定可靠。核心電路如圖217所示：圖2-17 核心電路圖2.4本章小結(jié)本章主要簡(jiǎn)單介紹了直流穩(wěn)壓電源的構(gòu)成原理，對(duì)整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓

51、電路都做了詳細(xì)介紹，對(duì)于每一個(gè)模塊，說明了幾種可用電路，其優(yōu)缺點(diǎn)，這一部分是畢設(shè)的核心內(nèi)容。并結(jié)合畢設(shè)內(nèi)容，說明了畢設(shè)所選用的設(shè)計(jì)電路。第3章 硬件部分外圍電路設(shè)計(jì)外圍電路包括程控部分（包括D/A和A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分），保護(hù)電路部分，數(shù)碼管顯示部分，按鍵控制部分。其中，程控，D/A和A/D是系統(tǒng)的調(diào)整核心部分，基準(zhǔn)電壓的輸出和反饋電壓的接受與調(diào)整都是靠它們來完成。保護(hù)電路是保護(hù)硬件部分安全的，確保硬件不會(huì)因電流過大而毀掉。顯示部分是反饋給人信息的部分，通過它可以用來調(diào)整所需電壓，而且可以知道輸出的是否是自己的所需。3.1 程控部分簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用了AT89C51作為系統(tǒng)的核心。通過控制D/A轉(zhuǎn)換

52、來輸出基準(zhǔn)電壓，通過控制A/D轉(zhuǎn)換來讀取反饋電壓，并自動(dòng)調(diào)整D/A的輸出來使輸出電壓穩(wěn)定，達(dá)到程控穩(wěn)壓的目的。 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌

53、入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。以下對(duì)AT89C51做一個(gè)簡(jiǎn)要介紹：第一，主要特性：與MCS-51兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000次寫擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz ；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；1288位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；第二，管腳說明： VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)

54、據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高；P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收；P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)

55、部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)；P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：P3.0 RXD串行輸入口；P3.1 TXD串行輸出口；P3.2 INT0

56、外部中斷0；P3.3 /INT1外部中斷1；P3.4 T0記時(shí)器0外部輸入；P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入；P3.6 WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通；P3.7 RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將

57、跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。第三，震蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至