直流穩壓電源的設計

陳肖依 汪琪

【摘 要】當今社會的人們享受著各種電子設備帶來的便利，需要電源則是所有電子產品的共同點，如今電源的種類也已經是五花八門種類豐富，復雜程度千差萬別。許多電子設備對于電源電路的要求就是需要輸出穩定的、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壓電源，其在電源技術中占有非常重要的地位。

【關鍵詞】直流電源；穩壓

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，利用所學知識和相關經驗提出了一種簡單實用的多通道直流電源設計方案。經過大量的信息獲取，設計，調試，最后完成電子電路。直流穩壓電源是一種實用可靠的一體化生產。在這種物理生產中，變壓器，電容器，二極管，電位器，電阻器，穩壓器等被用來滿足預定的要求。最后通過仿真電路來實現電壓轉換，濾波，穩壓輸出和可調輸出性能要求。這次設計所需的電源輸出功率很小。

1 總體設計

1.1 設計需要達到的目的

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）各路輸出有相應的狀態指示；

（4）輸出紋波<50mV。

1.2 設計的具體實現

1.2.1 作品簡介

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

1.2.2 單元電路設計與分析

1.3 整體結構

1.3.1 電源變壓器

變壓器是一種轉換交流電壓和電流阻抗的裝置。當交流電流在初級線圈中流動時，在鐵芯中產生交變磁通量，從而在次級線圈中感應電壓或電流。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。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確定。因此，電力變壓器分為兩種升壓和降壓變壓器。大多數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，線圈與鐵芯緊密結合，一次電壓與二次電壓的比率幾乎與二者的匝數比相同。因此，變壓器的匝數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，變壓器已成為現代電力系統的重要附件。增加傳輸電壓使得長距離電力傳輸更經濟。沒有變壓器，行業就無法達到發展的地位。

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赫茲電力網絡的電源通常非常大。電子設備的功率限制通常受到整流，放大和系統其他部件（其中一些是功率放大器）的能力的限制。但是，如果與電力系統的發電能力相比，它仍然屬于小電力的范疇。

1.3.2 整流電路

電網為用戶提供交流電，各種無線電設備需要直流電。

使用具有單向導電特性的器件，可以將不同方向和大小的交流電轉換成直流電。

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通，并獲得正輸出；當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與半波整流效率相同。

橋式整流是將交流電轉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，或者用負載串聯電感L（b），以及由電容，電感組成的各種復雜濾波電路（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量。通常使用電容器和電感器的儲能效應來保持直流部分，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 穩壓電路

電壓調節器電路即使在輸入電壓，負載，環境溫度和電路參數改變時也能保持恒定的輸出電壓。該電路可以提供穩定的直流電源，廣泛用于各種電子設備。

集成穩壓器的種類很多，而三端穩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壓器通常用于電子設備中。由于它只有輸出端，輸入端和公共端，因此被稱為三端穩壓器。78后面的數字表示穩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××系列穩壓器為三端輸出正穩壓器，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壓器。

1.4 材料選擇

1.4.1 集成穩壓器

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

直流穩壓電源的發展時間長遠，技術成熟，如今已經是學習電子電氣類的入門必修課程之一，文中介紹的直流穩壓電源只是其中一個很簡單的例子。直流穩壓電源行業可以整合安全手行業、市場、企業等多層面信息源，應用廣泛運用繁多，也正是如此更需要我們對待其制作設計更加精細完善，甚至做到進一步的創新。

【參考文獻】

[1]藏春華.電子線路設計與應用.北京：高等教育出版社，2004.

[2]侯振義.集成電源技術及應用.北京：中國電力出版社，2006.

[3]黃志偉，王彥，陳光文，朱衛華.全國大學生電子設計競賽訓練教程.北京：電子工業出版社，2004.

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

[5]段九州.電源電路實用設計手冊.沈陽：遼寧科學設計出版社，2002年，第一版.

[6]王兆安，黃俊.電力電子技術.機械工業出版社，第四版.