数字显示可调直流稳压电源的设计(3)

件参数的不稳定也会造成输出电压的变化，慢变化叫做漂移，快变化 叫噪声。在一般使用中只考虑漂移就可以了。 表示漂移的方法有两种，一种是用指定时间内输出电压值的变化△U0 来表示;另一种 是用指定时间内输出电压的相对变化△Uot/Uo、来表示。考察漂移时间可以定为 1 分 钟、10 分钟、1 小时、8 小时或更长。 1.3 稳压电源的分类

现代应用的稳压电源的种类比较多，分类方式也很多。 按稳定对象分有交流稳压电源和直流稳压电源。是交流还是直流要看稳压电源 的输出电压是交流还是直流。 按稳定方式分，有参数稳压电源和反馈调整稳压电源。参数稳压电源电路简单， 利用元件的非线性实现稳压，结构也简单。比如，用一只电阻和一只可控硅稳压管 就能构成参数稳压电源。反馈调整型稳压电源是一个负反馈闭环自动调整系统，它 根据稳压电源的输出电压的变化量，经过取样、比较放大、再反馈给控制调整元件， 使输出电压得到补偿而趋于原值，从而达到稳定。此电路较复杂，但稳定度高。 按稳压电源的调整元件与负载的联接方式来分类，可以分为并联稳压电源和串 联稳压电源两种。调整元件与负载并联的叫并联稳压电源或分流稳压电源，它通过 改变调整管元件流过的电流的多少来适应输入电网电压的变化及负载电流的变化， 以保持输出电压的稳定。这种稳压电源效率较低，只有某些专用场合才适用。调整 元件与负载串联的稳压电源叫做串联稳压电源。在这种稳压电源中，调整元件串联 在输入端和输出端之间，输出电压就依靠调整元件改变自身的等效电阻来维持恒定。 按调整元件分，有辉光放电管稳压电源，稳压管稳压电源，电子管稳压电源， 晶体管稳压电源，可控硅稳压电源等。按调整元件的工作状态分，有线性稳压电源 和开关稳压电源。所谓线性稳压，就是其调整管工作在线性放大区。这种稳压电源的主要优点是调压范围宽、稳定度高，但变换效率低;开关稳压电源的调整管工作在 开关状态，主要的优越性就是变换效率高，可达 70%一 95%。 根据需要， 还可以有其他分类方法， 例如集成电极输出型、 发射极输出型;高压、 低压;通用、专用等。

第二章

所研究稳压电源的技术指标如下： 输入电压： 输出电压：

电源总体方案确定

本课题要求电源可靠性高，电压调节方便，并且电压显示正确、稳定。 220V 交流电压； -24V~24V 直流电压；

2.1 电源模块的选定

电源的设计方法有很多种,比较简单的有三种。

2.1.1 晶体管串联式直流稳压电路

电路框图如图2.1 所示,该电路中,输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压, 取样电压与基准电压进行比较得到误差电压,该误差电压对调整管的工作状态进行 调整,从而使输出电压发生变化,该变化与由于供电电压UI 发生变化引起的输出电压 的变化正好相反,从而保证输出电压UO 为一恒定值(稳压值) 。因输出电压要求从0V 起实现连续可调,因此要在基准电压处设计一辅助电源,用以控制输出电压能够从0V 开始调节。

图 2.1 串联式稳压电源电路图

单纯的串联式直流稳压电源电路是很简单的,但增加了辅助电源后,电路比较复 杂,由于都采用分立元件,电路的可靠性也难以保证。

2.1.2 用单片机制作的可调直流稳压电源

该电路采用可控硅作为第一级调压元件,用稳压电源芯片LM317、LM337 作为第 二级调压元件,通过AT89CS51 单片机控制继电器来改变电阻网络的阻值,从而改变 调压元件的外围参数,并加上软启动电路,获得0～24V电压,驱动能力可达1A ,同时可 以显示电源电压值和输出电流值的大小。其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电 路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数 据存储电路、单片机、键盘显示等几部分,硬件部分原理图如图2.2所示。

图 2.2 用单片机制作的直流稳压电源电路图

正、 负端压差控制电路的作用是减少LM317 和LM337 输入端和输出端的压差以降 低LM317 和LM337 的功耗。稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337) 及外围器 件组成,输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。电阻网络的每个电阻都需要 精密匹配,电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控 制实时对当前电压电流进行采样,以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以 保存当前设置的电压值,可以方便用户在重新上电后不用设置,而且也不会因为电压 值过高损坏用户设备。该电源稳定性好、精度高,并且能够输出±24V 范围内的可调直流电压,且其性能优于传统的可调直流稳压电源,但是电路比较复杂, 成本较高,使用于要求较高的场合。

2.1.3 采用三端集成稳压器电路

该电路框图如图2.3所示, 它采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成 稳压器,输出电压调整范围较宽,设计一电压补偿电路可实现输出电压从连续可调, 因要求电路具有很强的带负载能力,须设计一软启动电路以适应所带负载的启动性 能。该电路所用器件较少,成本低且组装方便,可靠性高。