基于集成穩壓器的可調式直流穩壓電源設計

【摘要】直流穩壓電源廣泛應用于各種電子設備、電路維修及實驗室中，本文采用三端集成穩壓器設計了一型0～30V連續可調的直流穩壓電源。

【關鍵詞】穩壓器;電源;可調

集成穩壓器又叫集成穩壓電路，是指輸入電壓或負荷發生變化時，能使輸出電壓保持不變的集成電路。集成穩壓器的種類有多端可調式、三端可調式、三端固定式及單片開關式等。三端可調式輸出集成穩壓器具有精度高，輸出電壓可調，電壓紋波小，轉換效率高等特點，因而選用該器件作為穩壓電路，再加上降壓、整流和調整電路可較為方便的實現連續可調式直流穩壓電源設計。

1.降壓電路設計

各類電子裝設備及實驗室中使用的一般為220V交流電，所以穩壓電源設計的第一步就是要將220V高電壓降為低電壓。為了提高電源使用的安全性和可靠性，降壓部分采用降壓變壓器來實現。首先，根據穩壓器的輸入電壓確定降壓變壓器二次繞組電壓的有效值;然后根據直流穩壓電源的最大輸出電流，確定降壓變壓器二次繞組的電流和功率;再根據降壓變壓器二次繞組的功率，查出變壓器的效率，從而確定降壓變壓器的額定功率P。然后根據所確定的參數，選擇降壓變壓器。

2.整流電路設計

整流電路的作用是把經過降壓的交流電轉變為脈動的直流電。一般選用單相橋式整流電路。它由四個整流二極管組成，其作用是保證在變壓器副邊電壓的整個周期內，負載上的電壓和電流方向始終保持不變。在單相橋式整流電路中，整流二極管的最大整流電流必須大于實際流過二極管的平均電流;整流二極管的最大反向工作電壓必須大于二極管實際所承受的最大反向峰值電壓。可以通過這兩個參數來選擇整流二極管。單相橋式整流電路中的四個二極管（Dl～D4）可選用IN4002。

3.濾波電路設計

整流后的脈動直流電幅值變化很大，不能直接使用。可利用電容的充、放電作用，在整流電路的輸出端并聯一個濾波電容，使輸出電壓波形變得平滑，脈動小。要實現較好的濾波效果，需選擇容量較大的電解電容。在電容充電時，回路電阻為整流電路的內阻，其數值很小，故時間常數很小。電容放電時，回路電阻為整流電路的輸出負載電阻，放電時間常數通常遠大于充電的時間常數，因此濾波效果取決于放電時間。一般應使濾波電容的放電時間常數大于電容充電周期的3～5倍。對于橋式整流電路而言，電容的充電周期等于交流電網周期的一半，即Cgt;（3～5）/2T。在濾波電路中，電容的耐壓值不能小于交流有效值的1.42倍，容量與電流大小有一定比例關系。故在此選擇一個2200μF的濾波電容。

4.穩壓電路設計

4.1 集成穩壓器選擇

CW317是單片集成穩壓器，它能輸出1.25V～37V之間的基準電壓值，最大輸出電流為1.5A，最小負載電流為5mA，最大輸入電壓為40V，基準電壓為1.25V。穩壓器內部設置了過電流保護、短路保護、調整管安全區保護及穩壓器芯片過熱保護等電路，因此十分安全可靠。CW3l7穩壓器管腳引線沒有接地（公共）端，只有輸入、輸出和調整二個端子，采用懸浮式電路結構，輸出電壓連續可調，穩定度高。

4.2 基本穩壓電路

由于CW3l7的輸出端與調整端有1.25V固定輸出電壓，其輸入電壓可達40V，而輸入輸出電壓差不能小于2V～3V，因此，可組成1.25V～37V輸出電路。電路如圖1所示。

穩壓器的輸出電壓Uo是由電阻Rl、R2決定的。集成穩壓器的內部工作電流都要流出輸出端，此電流一般不小于5mA。三端穩壓器的輸出端與調整端之間的電壓為1.25V的基準電壓，要保證穩壓器有10mA的輸出電流，所以Rl的阻值應為120Ω。此時若Rl的下端（即調整端ADj接地，則Rl兩端的1.25V電壓即為穩壓器的輸出電壓。為了使輸出電壓能在1.25V～37V之間連續可調，在Rl下端和ADj與地之間接一個可變電阻R2，此時輸出電壓Uo為R1、R2上的電壓之和。

圖1 1.25V～37V連續可調基本電路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考慮到 IADj 的電流很小可以忽略，則：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可見，改變R2的阻值即可改變輸出電壓。R2取6.8kΩ的電位器，即可實現1.25V～37V連續可調的輸出電壓。為了保證電源空載時也有可靠的穩壓性能，電阻R1的阻值可取120Ω。即最小輸出電流10mA，R2取3.9kΩ的電位器。

圖2 0V～30V連續可調穩壓電路

4.3 0～30V連續可調穩壓電路

從上面分析可知，將R2短路接地（R2=0），穩壓電源輸出Uo起碼也有1.25V。現要求穩壓電源以0V開始輸出，故應將R2接到一個負電壓上。VD5、C4為半波整流電容濾波，R3、VS為并聯穩壓電源負電壓輸出。通過R3、VS可使R2接到-1.25V上，在電阻R2為0時，可實現Uo輸出為0V。調節R2阻值，可實現穩壓電壓電源輸出電壓在0V～30V內連續可調，最終電路如圖2所示。

參考文獻

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作者簡介：太祿東（1982—），男，大學本科，哈爾濱工程大學水聲電子信息工程專業畢業，海軍蚌埠士官學校四系講師，主要從事聲納教學工作。