直流穩壓電源的設計

　　我們知道，任何電子設備的工作都離不開直流電源，晶體直流電源供應器管、集成電路正常工作都需要直流電源供電。提供直流電的方法主要有干電池和穩壓電源兩種。干電池具有輸出電壓穩定便於攜帶等優點但是其容量低壽命短的缺點也十分明顯。而直流穩壓電源能夠將220V交流電轉換為源源不斷的穩定的直流電。它由變壓、整流、濾波、穩壓四部分電路等組成。直流穩壓電源的設計如下：

　　1、變壓

　　穩壓電源的輸出電壓一般是根據儀器設備的需要而定的，有的儀器設備同時需要幾種不同的電壓。單獨的穩壓電源，其輸出電壓在一定的範圍內可以調節，當調節範圍較大時，可分幾個檔位。因此，需要將交流電通過電源變壓器變換成適當幅值的電壓，然後才能進行整流等變換，根據需要，變壓器的次級線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出電壓的需要，變壓器選用應遵直流微歐姆計循以下原則：

　　(1)在220V±15%情況下應能確保可靠穩定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波後的直流電壓可以按下面情況確定：

　　一是要考慮集成穩壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差；二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個二極管正向導通的壓降；三是要留有一交流電源供應器定的余量。輸出電壓過高會增加散熱量，過低會在輸出低壓時不穩定，由此來確定直流電壓。

　　(2)變壓器要保留20%以上的電流余量。

　　2、整流

　　是將正弦交流電變成脈動直流電，主要利用二極管單向導電原理實現，整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數采用橋式整流電路，橋式整流由4個二極管組成，每個二極管工作時涉及兩個參數：

　　一是電流，要滿足電源負載電流的需要，由於橋式整流電路中的4個二極管是每兩個交替工作，所以，每個二極管的工作電流為負載電流的一半；二是反向耐壓，反向電壓要大於可能的最大峰值。

　　(1)電流負載ID》 I1

　　(2)反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD》V2。

　　3、濾波

　　濾波的作用是將脈動直流濾成含有一定紋波的直流電壓，可使用電容、電感等器件，在實際中多使用大容量的電解電容器進行濾波。

　　(1)低頻濾波電容的耐壓值應大於電路中的最高電壓，並要留有一定的余量；

　　(2)低頻濾波電容C2選取應滿足：C電池測試儀2≧RL1(3~5)2T；

　　RL為負載電阻，T為輸入交流電的周期。對於集成穩壓後的濾波電容可以適當選用數百微法即可；

　　( 3 )工程上低頻電容C 2也可根據負載電流的值來確定整流後的濾波電容容量，即：

　　C2≧(IL/50mA)&TImes；100uF。

　　4、穩壓

　　經過整流和濾波後的直流電壓是一個含有紋波並隨著交流電源電壓的波動和負載的變化而變化的不穩定的直流電壓，電壓的不穩定會引起儀器設備工作不穩定，有時甚至無法正常工作。為此在濾波後要加穩壓電路，以保障輸出電壓的平穩性。穩壓方式有分立元件組成的穩壓電路和集成穩壓電路。

　　分立元件組成的穩壓電路的穩壓方式有串聯穩壓、並聯穩壓和開關型穩壓等，其中較常用的是串聯穩壓方式。

　　(1)串聯穩壓電路

　　串聯穩壓電路由采樣電路、基准電壓電路、比較放大電路和調整電路組成。

　　(2)集成穩壓器

　　隨著集成工藝技術的廣泛使用，穩壓電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價格低的優點。

　　三端穩壓器按輸出電壓方式可分為四大類：

　　①固定輸出正穩壓器7800系列，如7805穩壓值為+5V。

　　②固定輸出負穩壓器7900系列。

　　③可調輸出正穩壓器L M 1 1 7、L M 2 1 7、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

　　④可調輸出負穩壓器L M日本NF儀器 1 3 7、L M 2 3 7、LM337等。

可調式直流穩壓電源的工作原理

　　參數穩壓器在輸入交流電壓150V-260V時，輸直流微歐姆計出穩壓在220V效果效好。低於和高於這個範圍，其效率要下降。

　　采用單片微機進行第一步控制，使310V以下和90V以上的輸入電壓，調整控制在190V—250V範圍，再用參數穩壓器進行穩壓效果很好。

　　由市電輸入的交流電壓變化波動很大，經過過壓吸收濾波電路將高頻脈衝等干擾電壓濾去後，送入直流開關穩壓電源、交流取樣電路和控制執行電路。

　　直流開關穩壓電源的功率小，但能把60-320V的交流電壓直流電源供應器孌換成+5V，+12V，-12V的直流電壓。

　　+5V電壓供給單片微機使用，±12V電壓供給控制電路的大功率開關模塊使用。

　　單片微機把取樣電路采集到的輸入電壓數據，分析判斷並發出控制信號送到觸發電路，控制調節輸出電壓。

　　控制執行電路由SSR過零開關大功率模塊和帶抽頭的自耦變壓器組成。

　　SSR之間采用RC吸收電路吸收過電壓和過電流，使SSR在開關時不會損交流電源供應器壞。

　　控制執行電路把 90-310V的輸入電壓控制在190V-240V範圍，再送到參數穩壓器進行精確穩壓。

　　參數穩壓器由電感和電容組成LC振蕩器，振蕩頻率50HZ。

　　無論市電怎麼變化，其振蕩頻率不會改變，因此輸出電壓不會變化，穩壓精度高。

　　即使輸入電壓波形失真很大，經參數穩壓器振蕩輸出後卻是標准的正弦波，因此穩壓電電池測試儀源有強的抗干擾能力和淨化能力。

　　保護告警電路：當有危害設備安全情況時，只發出聲光日本NF儀器告警，提示操作人員注意采取措施，而不用切斷輸出電壓。

　　在無輸出電壓，控制箱的溫度過高，市電輸入高過300V，市電輸入低於130V時都會聲光告警。當輸入電流過大時，輸入(輸出)空氣自動開關自動跳開。