直流穩(wěn)壓電源設計與運用

1、1緒論1.1課題研究背景電源技術尤其是數控電源技術是一門實踐性很強的工程技術，服務于各行各業(yè)。電力電子技術是電能的最佳應用技術之一。當今電源技術融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領域。隨著計算機和通訊技術發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術革命，給電力電子技術提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。隨著數控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產品提出了不同要求并制定了一系列的產品精度標準。只有滿足產品標準，才能夠進入市場。隨著經濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產品才能獲得進出的通行證。數

2、控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎。在以后的一段時間里，數控電源技術有了長足的發(fā)展。但其產品存在數控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。因此數控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術及電壓轉換模塊的出現(xiàn)為精確數控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數字信號處理器件的研制應用，到90年代，己出現(xiàn)了數控精度達到0.05V的數控電源，功率密度達到每立方英寸50W勺數控電源。從組成上，數控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。目前在

3、電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關調節(jié)電壓，調節(jié)精度不高，而且經常跳變，使用麻煩。利用數控電源，可以達到每步0.1V的精度，輸出電壓范圍09.9V，電流可以達到500mA數控技術方面的發(fā)展是以51系列單片機為主控單元電路的拓撲和軟開關技術等電子技術的完善為主要標志。數字化則應屬于控制方面的重要發(fā)展方向，隨著信息技術的突飛猛進，將對開關電源技術的發(fā)展起到巨大推進作用。數控電源目前的發(fā)展，主要朝著更高的數控精度和分辨率及更好的動態(tài)特性；更好的環(huán)保性能；智能化與高可靠性；更廣泛的應用等方向發(fā)展。1.2數控電源發(fā)展狀況20世紀80年代，出現(xiàn)了一種叫作開關式穩(wěn)壓電源，這種電源是采用功率半導體器件作為開關

4、，通過控制開關的占空比調整輸出電壓。開關型穩(wěn)壓電路中的調整管工作在開關狀態(tài)，因而功耗小，電路效率高。開關電源的種類很多，按調整管與負載的連接方式可分為串聯(lián)和并聯(lián)型，串連開關穩(wěn)壓電路是降壓型電路，并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路是升壓型電路。按穩(wěn)壓的控制方式可分為脈沖寬度調制型(PWM脈沖頻率調制型(PFM和混合調制。這其中尤以PW最為盛行，這種電源在開關和穩(wěn)壓方面功能非常優(yōu)越，但在電壓輸出精度方面仍存在缺陷，旋鈕式遠不能滿足工業(yè)需求，數控技術的發(fā)展給電源的發(fā)展注入新的活力，數控逐漸成為一種趨勢隨著人們生活水平的不斷提高，數字化控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數控制直流穩(wěn)壓

5、電源就是一個很好的典型例子，但人們對它的要求也越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的設施就需要從數字電子技術入手，一切向數字化，智能化方向發(fā)展。數字化智能電源模塊是針對傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數字化能夠減少生產過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產品一致性等工程問題，極大地提高生產效率和產品的可維護性。電源采用數字控制，具有以下明顯優(yōu)點：(1) 易于采用先進的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。(2) 控制靈活，系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動硬件線路。(3) 控制系統(tǒng)的可靠性提高

6、，易于標準化，可以針對不同的系統(tǒng)(或不同型號的產品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對控制軟件做一些調整即可。(4) 系統(tǒng)維護方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地進行調試，故障查詢，歷史記錄查詢，故障診斷，軟件修復，甚至控制參數的在線修改、調試,也可以通過MODE遠程操作。(5) 系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產成本下降。(6) 易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運行逆變電源系統(tǒng)，每個并聯(lián)運行的逆變電源單元模塊都采用全數字化控制，易于在模塊之間更好地進行均流控制和通

7、訊或者在模塊中實現(xiàn)復雜的均流控制算法(不需要通訊)，從而實現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)。1.3穩(wěn)壓電源分類交流穩(wěn)壓電源又稱交流穩(wěn)壓器。隨著電子技術的發(fā)展，特別是電子計算機技術應用到各工業(yè)、科研領域后，各種電子設備都要求穩(wěn)定的交流電源供電，電網直接供電已不能滿足需要，交流穩(wěn)壓電源的出現(xiàn)解決了這一問題。常用的交流穩(wěn)壓電源有：鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應的電容器組成，具有恒壓伏安特性。磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓?；瑒邮浇涣鞣€(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動接點位置穩(wěn)定輸出電壓。感應式交流穩(wěn)壓器?？扛淖冏儔浩鞔?、

8、初級電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調整元件。穩(wěn)定度高、反應快且無噪聲。但對通信設備和電子設備造成干擾。20世紀80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補償式交流穩(wěn)壓器。數控式和步進式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來自電網的尖峰干擾。數控穩(wěn)壓電源：是通過觀察區(qū)在設備輸出端取樣，對現(xiàn)時電壓跟額定電壓作出比較、核對，如比較為負值，貝U發(fā)送數據到中央處理器（CPU，由中央處理器作出電壓加的命令。同時，檢測區(qū)檢測半導體是否已開、關。確認無誤后，中央處理器做出電壓加的命令控制半導體工作，從而達到額定電壓的標準。直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供

9、電電壓大都是交流電壓，當交流供電電壓的電壓或輸出負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數有電壓穩(wěn)定度、紋波系數和響應速度等。前者表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大小；后者表示輸入電壓或負載急劇變化時，電壓回到正常值所需時間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導電式與開關式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當值，然后經整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓（或電流）。這種電源線路簡單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低（常低于40%-60%）。后者以改變調整元件（或開關）的通斷時間比來調節(jié)輸出

10、電壓，從而達到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達85%左右，但缺點是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為：可控整流型。用改變晶閘管的導通時間來調整輸出電壓。斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關電路的通斷比得到單向脈動直流，再經濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經逆變器變換成高頻交流電，再經變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。133逆變式穩(wěn)壓電源所謂逆變式穩(wěn)壓電源也叫變頻電源，本變頻電源采用16位摩托羅拉處理器控制、高頻PW履計、原裝進口三菱1GBT動.效率達85%以上。反應快速，對1

11、00%除載/加載，穩(wěn)壓反應時間在2ms以內。本變頻電源超載能力強，瞬間電流能承受額定電流的300%波形純正，頻率高穩(wěn)定，不產生干擾磁波（EMI、EMC。變頻電源不但是研發(fā)和實驗室，計量室的最佳電源，也是EM/EMC安規(guī)測試的標準電源。該變頻電源具有負載適應性強、效率高，穩(wěn)定度佳，輸出波形品質好、操作簡便、體積小、重量輕的特點。本變頻電源針對世界各地不同電源種類，使用者不僅可以模擬其電壓和頻率（4763Hz）作測試應用；其中按國家軍標特制的中頻電源還可以支援400Hz頻率的國防軍事偵測、航空電子及航海、通訊等應用設備。本變頻電源不管是純阻性，容性，電感性或非線性負載均可長期正常使用。三相可單相使

12、用?？蓭ж撦d調節(jié)電壓和頻率。其中部分機型可設置開機密碼，方便生產車間安全使用。開關穩(wěn)壓電源開關穩(wěn)壓電源是由全波整流器，開關管V,激勵信號，續(xù)流二極管Vp,儲能電感和濾波電容C組成。實際上，開關穩(wěn)壓電源的核心部分是一個直流變壓器。逆變器，它是把直流轉變?yōu)榻涣鞯难b置。逆變器通常被廣泛地應用在采用電平或電池組成的備用電源中。直流變換器，它是把直流轉換成交流，然后又把交流轉換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應用在開關穩(wěn)壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數值各不同的多種直流供電電壓。開關穩(wěn)壓電源的優(yōu)點：（1）功耗小，效率高。開關穩(wěn)壓電源電路中，晶體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工

13、作在導通一截止和截止一導通的開關狀態(tài)，轉換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術先進的國家，可以做到幾百或者近1000kHzo這使得開關晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達到80%（2）體積小，重量輕。從開關穩(wěn)壓電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器。由于調整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。（3）穩(wěn)壓范圍寬。從開關穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調頻或調寬來進行補償，這樣，在工頻電網電壓變化較大時，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以

14、開關電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調制型和頻率調制型兩種。這樣，開關穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點，而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設計人員可以根據實際應用的要求，靈活地選用各種類型的開關穩(wěn)壓電源。（4）濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,是線性穩(wěn)壓電源的1000倍,這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500b倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關穩(wěn)壓電源時，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/5001/1000。（5）電路形式靈活多樣。例如

15、，有自激式和他激式，有調寬型和調頻型，有單端式和雙端式等等，設計者可以發(fā)揮各種類型電路的特長，設計出能滿足不同應用場合的開關穩(wěn)壓電源。開關穩(wěn)壓電源的缺點：是存在較為嚴重的開關干擾。開關穩(wěn)壓電源中，功率調整開關晶體管V工作在開關狀態(tài)，它產生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進行抑制、消除和屏蔽，就會嚴重地影響整機的正常工作。此外由于開關穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會串入工頻電網，使附近的其他電子儀器、設備和家用電器受到嚴重的干擾。目前，由于國內微電子技術、阻容器件生產技術以及磁性材料技術與一些技術先進國家還有一定的差距，因

16、而造價不能進一步降低，也影響到可靠性的進一步提高。所以在中國的電子儀器以及機電一體化儀器中，開關穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對于無工頻變壓器開關穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關管、開關變壓器的磁芯材料等器件，在中國還處于研究、開發(fā)階段。在一些技術先進國家，開關穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實際應用中也還存在一些問題，不能十分令人滿意。這暴露出開關穩(wěn)壓電源的又一個缺點，那就是電路結構復雜，故障率高，維修麻煩。對此，如果設計者和制造者不予以充分重視，則它將直接影響到開關穩(wěn)壓電源的推廣應用。當今，開關穩(wěn)壓電源推廣應用比較困難的主要原因就是它的制作技術難度大、維修麻煩和

17、造價成本較高。1.4設計任務、要求與方案選擇1. 設計任務單片機控制數字顯示可調穩(wěn)壓電源2. 任務的技術要求1) .輸出電壓為(1.2610)v2) .輸出誤差w0.1v3) .額定輸出電流500mA3方案選擇數控穩(wěn)壓電源是電子設備的重要部分，其質量好壞直接影響著電子設備的可靠性，而且電子設備的故障60%來自電源。因此電源越來越受到人們的重視。電子電路及電子設備對電源最基本的要求就是電源的輸出電壓或輸出電流要穩(wěn)定。通過查閱大量資料，顯示電路和控制電路是本電路的核心部分，對它的選擇有以下三種方案：方案一：采用模擬電路采用模擬電路的可調穩(wěn)壓電路就是用一個多檔開關來控制輸出電壓,而所謂的顯示系統(tǒng)只是

18、在多檔開關的每個檔的旁邊注明電壓值。隨著電子行業(yè)的發(fā)展，它不耐用的弊端已經使它逐漸離開歷史的舞臺。方案二：采用純數字電路純數字電路的穩(wěn)壓電源避免了硬件之間的磨損，使得使用壽命大大提高，而且其輸出電壓也不會隨時間產生誤差。但是它的電路較為復雜，制作時很困難，由于電路的復雜產生的問題也會很多。方案三：采用單片機的方法采用單片機的數字穩(wěn)壓電源是將數字電路和單片機很好地結合在一起，不但能夠達到數字電路的效果，而且能夠大大地簡化復雜的純數字電路。采用單片機后，還可以用軟件實現(xiàn)保護功能，要擴展其他的功能也非常容易。經過全方位的對比，使電路的設計更加合理化，切合技術指標的標準，覺得使用方案三單片機的方法簡潔

19、、靈活、可擴展性好更加的適合這次的畢業(yè)設計，并能夠達到指標要求數控直流穩(wěn)壓電源的設計要求是采用單片機的控制實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源輸出的可調控制以及輸出的顯示。該電源系統(tǒng)的總體設計框圖如圖1-1所示。從圖中可以看出，該系統(tǒng)主要由主電路、變換器控制電路以及單片機控制電路組成。圖1-1整機方框圖方框圖的論述：本電路通過按鍵設置數字電壓值并且在數碼管上顯示，而設置的電壓值通過單片機的P0口的8位數據線傳輸給D/A轉換電路轉換成模擬電壓值，通過模擬放大器將電壓放大后送給穩(wěn)壓電路最終輸出。各部分功能：單片機：只要是起到控制作用顯示電路：用來顯示預置電壓按鍵單元：對預置電壓的改變D/A轉換：將數字電壓轉換成為模擬

20、電壓控制電路：對穩(wěn)壓電路起到了控制作用穩(wěn)壓電路：輸出恒定的電壓本章小結本章主要介紹了對該研究題目有關背景知識的介紹。以及對課題的分析論證和方案的確立，以及方框圖的設計及原理的闡述，在下一章節(jié)當中，將對穩(wěn)壓電源的工作原理做相關說明。2數控穩(wěn)壓電源工作原理2.1穩(wěn)壓電源的基本原理穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流池波電路及穩(wěn)壓電路組成，其基本框圖如圖1所示。圖1穩(wěn)壓電源電源變壓器將電網220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓6。變壓器副邊與原邊的功率比為P2.P1=，式中是變壓器的效率。整流渝波電路整流電路里利用具有單方向導電性能的整流器件，將交流電壓U1整流變換成單方向脈動的直流電壓再經

21、濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流溥波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。一般，在全波式橋式整流情況下，根據下式選擇濾波電容C的容量：RLC=(35)2，式中T為輸入交流信號周期，因而T=1f=150二20ms；RL為整流濾波電路的等效負載電阻。2.2穩(wěn)壓電流的性能指標及測試方法穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許輸人電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節(jié)范圍等；另一種是質量指標，用來衡量箱出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數（或電壓調整率）、輸出電阻（或電流調整率）、紋波電壓（紋波系數）及溫度系數。紋波電壓疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器

22、觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差。穩(wěn)壓系數S在負載電流I。、環(huán)境溫度T不變的情況下，輸人電壓的相對變化引起摘出電壓的相對變化，即穩(wěn)壓系數：S八ViVi（Io=常數，To=常數）電壓調整率S10%時的輸通常工頻電壓200V_10%作為變化范圍，將輸人電壓相對變化為出電壓相對變化量的百分比作為衡量的指標稱為電壓調整率，即：UoUi100%Ui=0，因此只需測試其穩(wěn)壓系和電壓調整率均說明輸人電壓變化對輸出電壓的影響一即可。輸出電阻ro及電流調整率S輸出電阻ro:輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時，輸出電壓變化量與輸出電

23、流變化量之比的絕對值，即：ro=UoI"IoUi=常數電流調整率S:在工程中常用輸出電流Io從o變到最大定額值時所產生的輸出電壓相對變化值來表征這個性能，稱為電流調整率，即：1oo%S1=輸出電阻和電流調整率均說明負載電流變化對輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。本章小結本章主要介紹了穩(wěn)壓電源的工作原理，穩(wěn)壓電源的性能指標，及測試方法。下一章中將對該課題中各單元電路的具體設計方案、元器件的選擇作進一步論述第三章單元電路的設計3.1整流電路的設計禾用二極管的單向導電性，將交流電壓（電流）變成單向脈動電壓（電流）的電路，稱為整流電路。交流電分為三相交流電和單相交流電，在小功率電路中

24、一般采用單相半波、全波、橋式整流電路和倍壓整流電路。本節(jié)主要研究單相橋式整流電路，對于倍壓整流電路及全波整流電路，可通過相應參考書來了解。為簡化分析，假定二極管是理想器件，即當二極管承受正向電壓時，將其作為短路處理；當承受反向電壓時，將其作為開路處理。單相半波整流電路單相半波整流電路是最簡單的整流電路，圖2-2是單相半波阻性負載的整流電單相半波整流電路是最簡單的整流電路，圖2-2是單相半波阻性負載的整流電電路中，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路。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}動直流?，F(xiàn)介紹電路的基本原理。當交流電源為正半周，即上正下負

25、時。二極管VD因加正向電壓而導通，V2通過二極管VD加至負載電阻RL上，負載電壓Vo=V2為正弦半波電壓。當交流電元為負半周，即上負下正時。二極管VD上加反相電壓，故VD不導通，若忽略二極管VD的反向漏電流，則負載電阻RL中無電流通過，負載電壓為零。由此可見，由于二極管的單向導電作用，只有一個方向的電流流過負載電阻RL,因此在負載電阻RL上的電壓V）是單向的脈動直流電壓，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Vo可按下式求出V0丄$.2V2sin，td（7）=0.45V2（2-1）2兀0整流輸出的是脈動電壓，即包含有直流成分，同時又有交流成分，其中的脈動程度一般用紋波系

26、數來衡量，即紋波系數=輸出電壓的交流成分有效值/輸出電壓直流成分。對于直流電源來說，紋波越小越好。為了得到教平滑的直流電壓就必須進行濾波，對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)一個一定電容量的濾波電容C,即為容性負載。半波整流電路的優(yōu)點是結構簡單，使用的元器件少。但缺點是輸出的波形脈動大，直流成分比較低；變壓器有半個周期不導電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。所以只能用在輸出功率較小、負載要求不高的場合11。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次級線圈具有中心抽頭，即得到幅值相等而相位差180oC的電壓V21和V22。在未接濾波電容時，當

27、變壓器T的次級線圈的交流電壓上（1）正而下負時，VD1受正向電壓而導通，VD2受反向電壓而截至。于是電流iD1通過VD1流過負載RL。另半個周期，即上（1）負而下正時，VD2受正向電壓而導通，VD1受反向電壓而截至。于是電流iD2通過VD2流過負載RL。在一個周期內負載電流i0=iD1+iD2為單向脈動電流。負載電壓為雙半波，因此直流輸出平均電壓為單相半波整流電路的2倍，即V0=0.9V2。圖2-3單相全波整流電路全波整流電路接入濾波電容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比半波整流時小。橋式整流電路橋式整流電路如圖2-4所

28、示。工作原理簡介如下：在V2的正半周內，VD1，VD4導通，VD2,VD3截至，在RL上建立起上正下負的脈動電壓，如果忽略二極管的管壓降及變壓器的內阻，則V0=V2。而在V2的負辦周，二極管VD2,VD3導通，VD1,VD4截至，在負載RL上仍建立起上正下負的脈動電壓，如果忽略二極管的管壓降及變壓器的內阻，則V0=V2。由此可以看出，正負辦周都有電流流過負載電阻RL，而且流過負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，脈動成分降低。橋式整流電路的電壓可作如下估算。整流元件仍認為是理想的，在純電阻負載條件下，電壓的順時值為：Vo=、2V2sin肌0etv2兀(2-2)負載直流電壓平均

29、值為(2-3)(2-3)Vo=0.9V2VI)<ACJ20V-CV圖2-4橋式整流電路每個二極管截止時的反向電壓相同，為V2的幅值。即:Vd二2V2(3-4)導通二極管的電流平均值為負載電流平均值的一半，最大值與負載電流最大值相同。綜上，橋式整流電路的特點是：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；電流脈動程度減小；變壓器正負半周都有對稱電流流過，既得到充分利用，又不存在單向磁化的問題。所以它的應用較為廣泛。但是需要4個整流二極管，線路稍復雜。以上簡單介紹了幾種整流電路，根據其優(yōu)缺點的判斷，所以在我的設計中采用了橋式整流電路。一方面，能使電能得到充分利用，

30、另一方面，由于有現(xiàn)成的整流橋集成元件，設計起來也比較方便。3.2濾波電路交流電經整流電路后可變?yōu)槊}動直流電流，其中含有較大的交流分量，為了使設備能用上純凈的直流電，還必須用濾波電路濾除脈動電壓中的交流成份。濾波電路一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)上電容器C,或在負載中串聯(lián)上電感器L,或由電容，電感組合而成的各中復式濾波電路。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)在負載兩端的電容器C即起濾波作用。下面以有負載RL和無負載RL兩種情況來分析濾波電路的工作原理。無負載，即RL開路時，電路接通瞬間設電容C上起始電壓

31、為零。電源接通后，通過整流管及變壓器次級給C充電，因導通的二極管及變壓器次級電源內阻很小，所以充電時間常數很小，充電電流很大。只要合理選擇元件參數，便不會發(fā)生過熱或燒壞晶體管的現(xiàn)象。當V2達到最大值時，Vc也基本上達到最大值。此后，V2開始減小，導通的二極管由于V2的絕對值小于Vc，處于反偏截至狀態(tài)。此后，輸出電壓保持為Vc而不變，Vc=._2V2。當V2的負半周到來時，因Vc不變，晶體管也不在導電。圖2-5電容濾波電路當有負載RL時，設RL為定值，當電源接通且C上還有近似峰值電壓時，電壓波形如圖所示。在tit4間隔內，輸入電壓V2>Vc，VD1,VD2導電，電容C充電，Vc隨充電過程而

32、上升，到t2以后，V2按正弦規(guī)律下降，當Vc>V2時，整流管VD1,VD2處于反向偏置，停止導通；已充電的電容開始對負載電阻Rl放電，即暫時代替電源向負載供電。電容C的放電電壓按指數曲線下降。在t3瞬間，V上升到Vc；t3以后，一V2>Vc，電容由放電轉換為充電，VD3,VD4導通，構成電源向負載及電容供電的通路。t4以后，一V2<Vc,VD3,VD4截至，電容又處于放電狀態(tài)，其過程和t2t3間隔內相同，以后情況如此反復。當電源切斷后，需帶電容放電完畢，輸出電壓才能為零。電容濾波器的特點如下：1加了濾波電容以后，輸出電壓的直流成分提高，脈動成分減小。這是利用電容的儲能作用來實

33、現(xiàn)的。當二極管導通時，電容充電將能量儲存起來；二極管截至時，再把儲存的能量釋放給負載，一方面使輸出電壓波形比較平滑，同時也增加了輸出電壓的平均值。2電容濾波放電的時間常數（T=RlC）愈大，放電過程愈緩慢，輸出電壓有放電通路，故VL=,2V2。當不加電容濾波時，橋式整流后負載上輸出電壓的平均值為VL=0.9V2。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載電阻RL減小時，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VL和輸出電流Io之間的關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

34、性。所以電容濾波電路適合用于負載電流變化不大的場合。4電容濾波電路中，整流二極管的導通角小于180度，而且電容放電時間常熟越大，導通角越小。二極管在短暫的導電時間內，有很大的浪涌電流流過，這對管子的壽命不利。所以選用二極管時，應考慮它能承受最大沖擊電流的情況。一般選管子時，要求它承受的正向電流的能力應大于平均輸出電流的23倍。電容濾波電路簡單，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成分較小時，必須增加電容器的容量，因此電路的體積大也不經濟。為此，RC-n型濾波電路在實際電路中經常使用。RC-n型濾波電路如圖2-6所示：它實際上就是在電容濾波的基礎上再加上1級RC濾波電路構成

35、的。采用這種濾波電路可以進一步降低輸出電壓的脈動系數。但是，這種濾波電路的缺點是在R上有直流壓降，因而必須提高變壓器次級電壓；因而整流管的沖擊電流仍然比較大；同時，由于R產生壓降，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合。R;TI1圖2-6RC-n型濾波電路電感濾波器L,如利用電感具有阻止電流變化的特點，在整流電路的負載回路中串聯(lián)電感圖2-7所示，即構成電感濾波電路。圖2-7電感濾波電路當整流后的脈動電流增大時，電感L將產生反電勢一L(di/dt)，阻止電流增大;相反，當電流減小時，電感L將阻止電流減小，從而使負載電流脈動成分大大降低，達到濾波的目的。由于電感交流電阻很大，而直流

36、電阻很小，輸出直流分量在電感上損失很小，所以它適用于負載電流比較大的場合，而且外特性較好，即負載電流變化時，輸出直流電壓變化較小，另外，電感濾波的二極管導通角不會減小，避免了浪涌電流的產生。為了進一步改善濾波效果，可以采用LC濾波電路，它是在電感濾波電路的基礎上，再在負載電阻RL上并聯(lián)電容器C,如圖2-8所示圖2-8LC型濾波電路不難看出，當L值很小，或RL很大時，該電路和電容濾波電路很類似，呈現(xiàn)電容濾波的特點，為了保證整流二極管的導電角仍為180度，一般要求L值很大,對基波信號而言應滿足RL<3Q。LC濾波電路中輸出電壓中的基波分量應由j3L和RL/(1/3C)分壓得到，所以輸出電壓的

37、脈動成分比僅用電感濾波時更?。欢撦d電流變化時均能有良好的濾波效果，所以說他對負載的適應性比較強。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，經常使用的是LC元件構成的n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2-10n型LC濾波電路3.3穩(wěn)壓電路經過整流和濾波后的直流電壓，會由于交流電網電壓的波動以及負載電阻的變動而發(fā)生變化。在絕大多數情況下，這種輸出電壓的變化波動顯得太大，仍需要進一步對其穩(wěn)定，這就需要采用穩(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。

38、穩(wěn)壓電路的指標衡量穩(wěn)壓器的性能有許多指標，例如額定輸出電壓、電流和電壓調節(jié)范圍等，這屬于特性指標；穩(wěn)壓系數、等效內阻、紋波電壓（即交流電壓分量）等屬于質量指標。自動化程度，用來說明維護人員離開時，例如，是否具有自動開機、停機性能，故障檢測等。經濟指標，主要有效率和功率因數等。下面簡單介紹下質量指標。1穩(wěn)壓系數當負載電流一定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比稱為穩(wěn)壓系數，即：Uo/Uo-一（11_=額定值）（2-5）Ui/UI上式中，丫為穩(wěn)壓系數；UO為穩(wěn)壓器的額定輸出電壓；Ui為穩(wěn)壓器額定輸入電壓；Uo為輸出電壓的變化量；Ui為輸入電壓的變化量；Il為負載電流。另外還有以丫的倒

39、數S為標準，稱S=1/丫為穩(wěn)定系數的。2等效電阻Ro又稱為動態(tài)電阻，是包括整流、濾波和穩(wěn)壓在內的等效電阻。當Ui保持不變時，輸出電壓增量Uo與輸出電流增量Io之比稱為等效內阻:Ro二-二仏（Ui=額定值）1O(2-6)上式中，Ro為正值，由于電流增加（增量為正）時其兩端電壓受內阻影響要下降（增量為負），故上式中加了個“-”號，使得Ro為正值。通常穩(wěn)壓器在額定范圍內使用時，Ro約在1.5Q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，通常經濾波及穩(wěn)壓后，它的數值在幾毫伏以內，以不影響電子設備工作為準?？捎靡粋€容量較大的電容器與交流毫伏表串聯(lián)進行測量，此電容是隔直流用的8。穩(wěn)壓管

40、基本應用電路硅穩(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，當流過穩(wěn)壓管的電流在一個較大范圍內變化時，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)壓管和負載并聯(lián)，若能保證穩(wěn)壓管中的電流在一定范圍內，則負載電壓就能在一定程度上得到穩(wěn)定，因此，穩(wěn)壓電路的關鍵就是限定穩(wěn)壓管中的電流。因為如果工作電流太小，則電壓隨電流的變化很大，達不到穩(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)壓管構成的基本穩(wěn)壓電路：IrIoVIIzRlVIIzRl圖2-12穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路中

41、，R決定了向穩(wěn)壓管和負載輸送電流的總量，起著限流和調壓的作用,壓管的電流lz將隨之減小，使Ir基本不變，以保證輸出電壓V。基本不變。如果Rl不變，但輸入電壓Vi由于電網電壓或元件參數改變而增加時，則Ir將增加，此時Iz也隨之增加，保證Io基本不變，即V。基本不變。如果Vi和Rl都變化，則lz將綜合二者的變化加以調整，只要|Z的變化在它的允許的工作范圍之內，就能保證起到較好的穩(wěn)壓作用。其穩(wěn)壓過程簡述如下：若Vi電壓升高，而負載不變，則Vi電壓降低，而負載不變，則而負載不變，則穩(wěn)壓過程與上訴相反。ViAVo*Iri亠%+皿丫若負載電阻Rl減?。ㄘ撦d電流Io增大），而輸入電壓不變，則若負載電阻Rl增

42、大，而數輸入電壓不變，則穩(wěn)壓過程與上訴相反。Rl*'Vo*血+lx訃木不變Vo?1M刑臨輕ffVr基本下變基本穩(wěn)壓電路中限流電阻r的選用非常重要，若r選的太大，則供應電流不足，當Io較大時，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Rl變到很大或開路時，Ir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。設穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為Vz，最大工作電流為Izmax，最小工作電流為Izmin；市電電壓最高時的整流輸出電壓為Vlmax，最低時為Vlmin；負載電流的最小值為lOmin，開路時為0,最大值為Iomax。要使穩(wěn)壓管能正常工作，必須滿足下列條件。1當市電

43、電壓最高和負載電流為0,即負載開路時，Iz應不超過允許最大值,既限流電阻R的最小值應滿足：RVlmaxV°（2-7）IZmax2當市電電壓最低和負載電流最大時，應不低于允許最小值，即：VIminV°R（2-8）I°max-Izmin如上兩式不能同時滿足，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)壓電路具有線路簡單，調試方便等優(yōu)點，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節(jié)，穩(wěn)壓性能不高，只適用于輸出電流小，負載變動不到和穩(wěn)定性能要求不高的場合，或作為輔助穩(wěn)壓源。若負載經常變動，要求輸出電壓連續(xù)可調，穩(wěn)

44、定性能好，就要采用晶體管穩(wěn)壓源。333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)壓電路要復雜的多，它是一個閉環(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，它包括調整管、取樣電路、基準電壓源及誤差比較放大器等主要部分。調整管是閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其余部分都是反饋控制支路所必需的，原理框圖如圖2-13所示。從框圖上可以看出輸入電壓Ui經過調整元件調節(jié)之后，變成穩(wěn)定的輸出電壓U°。Rl圖2-13串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路框圖取樣電路和基準電壓相比較，并把比較后的誤差信號送放大器，增強反饋控制效果，因為取樣得來得是電壓信號，所以這種電壓源實際上是一個以電壓為調節(jié)對象得自動調節(jié)

45、系統(tǒng)，其調節(jié)模式如圖2.14所示。圖中，Ko為調節(jié)系統(tǒng)開環(huán)時的電壓傳遞函數，也就是系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)壓系數；Kt為執(zhí)行機構在系統(tǒng)閉環(huán)時的電壓傳遞函數，也就是調整管電路的電壓放大倍數；K時誤差放大器開環(huán)電壓放大倍數；n為取樣電路的電壓傳遞系數，也就是取樣分壓器的分壓比。根據調節(jié)原理可知，該系統(tǒng)的調節(jié)函數為：1K(2-9)1KT*K*n由此可知，無論輸入電壓波動還是負載變化對輸出電壓的影響，反饋系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)的1/(1+Kt*K*n)倍，更具體點說，就是反饋調整型穩(wěn)壓電源在電網電壓調整率、負載調整率等主要技術性能方面，都是以硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電源為代表的參數型穩(wěn)壓電源的(1+Kt*K*n)倍，這就是反饋調整

46、型穩(wěn)壓電源比參數型穩(wěn)壓電源應用得更普遍得主要原因。AlJ.豐圖2-14串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路調節(jié)模式串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理是調整元件的動態(tài)電阻是隨著輸出電壓的變化而自動改變的。其優(yōu)點是，輸出電壓范圍不受調整元件本身耐壓的限制而且各項技術指標可以做的很高。其缺點是線路比較復雜，過載能力差，順時過載會使調整元件損壞，需要過載保護。因此，串聯(lián)反饋調整型穩(wěn)壓電源廣泛用在負載變動較大，穩(wěn)壓性能要求較高，輸出電壓可調等場合。由以前學習的晶體管工作原理時已經知道，工作在放大區(qū)的晶體管，它的集射極之間的電壓Uce和集電極電流Ic隨基極電流lb的變化而變化。當基極電流lb增加時，Uce將減小，lc將增大，這相當

47、于晶體管集電極與發(fā)射極之間的電阻減小;而當基極電流Ib減小時，Uce將增大，lc將減小，這就相當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，集一射極之間的電阻時可以改變的。所以，晶體管完全可以充當串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源中的調整元件，稱為調整管。用晶體管作調整管的串聯(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)壓電源中應用最普遍、最有代表性的一種。(1)簡單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路圖2-15是一個最簡單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路。晶體管VT做調整元件，VD做基準電壓源，它給晶體管發(fā)射結提供一個固定的偏壓使其能正常工作。當負載變

48、小或輸入電壓Uj變大，使得負載兩端的輸出電壓U。增大時，由于基準電壓Eb不變，所以晶體管的基極電位Ub也不變，那么集一射極電壓Ube(Ube=UbUo)將減小，從而Ib減小，管壓降uce增大，使輸出電壓UO=UiUce減少，抵消了由于電網電壓增加或負載減小引起的U。的增加，使輸出電壓U。保持基本不變。如果當輸入電壓減小或負載增大，使從上邊的穩(wěn)壓過程可以看出，當輸入電壓增大或負載變小時，這種穩(wěn)壓電路是通過輸出電壓的變化反過來控制調整管VT的管壓降，從而使輸出電壓保持不變，以達到自動穩(wěn)壓的作用，這實際是一種負反饋，所以這種電路叫做串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路。該電路存在兩個問題：其一，該電路是用輸出電壓的變

49、化部分直接去控制調整管的基極，故控制作用小，穩(wěn)壓性能較差；其二，輸出電壓固定不可調。（2）帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路簡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整管的電壓Uce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，可以彌補這些不足。圖2.16是一個帶有放大器的典型電路，圖中VT1是調整管，接成射極輸出器的形式，負載電阻Rl是它的射極電阻。R1、R2與Rl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R3一起組成基準電壓源。VT2是比較放大器，R4是它的集電極電阻，同時也是V管的偏流電阻。晶體管VT2

50、把從取樣電路送來的輸出電壓上升或下降的變化信號與基準電壓相比較，并把比較結果產生的差值電壓（或者叫做誤差電壓）加以放大，以此來控制調整管VTi的管壓降Ucel，從而使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。因為放大器的作用，很小的輸出電壓的變化，反應到調整管Ucel上就有比較大的變化，大大提高了調整管的靈敏度，提高當輸入電壓Ui下降或負載增大時，輸出電壓Uo減小，取樣電壓Ur2相應的減基一射極之間的電壓Ube2=(Ur2-Uw)減小，于是VT2管的集電極電流匚2減小,R4兩端的壓降UR4變小，迫使調整管VTi的基一射極間的電壓Ube1=(Ui-UR4-Uo)增大，Ib1增大，VTi管的壓降Ucel下降，結果使得

51、輸出電壓Uo=(Uj-UceJ上升，從而使輸出電壓基本恢復到原來的數值。同理，當輸入電壓上升或負載變小時，Uo升高，當經過反饋調整作用又會使Uo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)壓電源的技術性能，使用方便，在實用的穩(wěn)壓電源中有許多改進電路：1采用輔助電源提高穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性當輸入電壓發(fā)生跳變而反饋電壓來不及調整時，輸出電壓同樣會發(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)定性得到了很大的改善。2比較放大器采用恒流源負載提高穩(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

52、，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，對交變電壓能產生很大的動態(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方法是增大放大器的級數，在高穩(wěn)定性電壓電路中常采用這種方法。但多級直流放大器的設計和制造比較困難，很容易產生自激振蕩，而破壞了穩(wěn)壓器的工作。在實際電路中，多用兩級放大，總放大倍數可達幾百倍。4采用電阻補償提高穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性當輸入電壓或負載電流發(fā)生變化時，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，只是因為它正是利用輸出電壓的變化來調節(jié)的。但若采用電阻補償，在調整合適的

53、時候，可以使輸出電壓穩(wěn)定不變。用輸入電壓的變化來進行補償，將輸入電壓通過一個電阻直接加到取樣電路上，這樣，取樣時能得到更大的變化量，加強了穩(wěn)壓性能，使輸出電壓更加穩(wěn)定。5采用差動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，電路簡單，但溫度穩(wěn)定性差，利用差動放大器作比較放大級，可以克服這個缺點。6基準電壓源穩(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)壓管的主要特點是流過它的電流在很大范圍內變化時，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)壓管兩端的電壓會更加穩(wěn)定。采用恒流源為穩(wěn)壓管提供工作電流的基準電壓源，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性及溫度特性將會得到大大的提高。7串聯(lián)反饋型晶

54、體管穩(wěn)壓電流輸出電流擴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，調整管VT與放大管VT2電流分配情況是：放大管VT2般在小電流狀態(tài)下工作，具體點說，|c2=1mA量級，這樣VT2的集電極電阻R4才可以取較大的數值，以提高放大倍數。因此，調整管VT,的基極電流lb1必然很小(Ib1<Ic2)o因為穩(wěn)壓電路的輸出電流Io就是調整管的集電極電流，即IO=Ic1=PiIbi，最大只能達幾百毫安。因此，大電流穩(wěn)壓電源必須采用復合調整管或并聯(lián)調整管。8擴大串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)范圍為了擴大穩(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連續(xù)調節(jié)，有的甚至要求從零伏起調。改變

55、取樣系數，即改變取樣電阻的比值，可以調節(jié)電源的輸出電壓。在實際應用中，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，就能很方便的調節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO°但這樣也不能在很寬的范圍內調節(jié)，當輸出電壓Uo較低時，差分放大管在輸出電壓較低時會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，可以使調節(jié)電壓范圍變得很寬。目前流行技術是利用多刀多擲波段開關分段調節(jié)輸出電壓10o以上是對直流穩(wěn)壓電源的核心技術進行的介紹。本次畢設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部分。首先，利用變壓器進行市電到所需電壓的轉變，在設計中采用

56、220V24V的變壓器，將市電電壓降低，之后采用橋式整流電路，對電壓進行整流。一方面，橋式電路使用方便簡單，另一方面，有現(xiàn)成的集成元件可用。濾波方面采用簡單的n型RC濾波電路即可。因為設計的電路比較簡單，且直流要求較強，所以選用n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方代替晶體管，使得電路更加方便，簡單，而且穩(wěn)定可靠。核心電路如圖217所示：11JJ:廠II|111111iH口=rTFttoIIffi1nTT|I|IIIi丨丨丨1：十m：m圖2-17核心電路圖2.4本章小結本章主要簡單介紹了直流穩(wěn)壓電源的構成原理，對整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路都做了詳細介紹，

57、對于每一個模塊，說明了幾種可用電路，其優(yōu)缺點，這一部分是畢設的核心內容。并結合畢設內容，說明了畢設所選用的設計電路。3.4.單片機控制電路設計單片機AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內程序存儲器，128bytes