基于 AC—DC 的連續可調直流穩壓電源

周明佳，徐鵬宇，曹英杰

（東北林業大學，黑龍江哈爾濱，150040）

關鍵字∶ LM338K；輸出可調；直流；穩壓電源電路；電壓補償電路

1 直流電源簡介

本文介紹了一個由分立元件構成的直流穩壓電源，該電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩壓電路所組成。交流電在經過這幾部分電路后即可轉換為的穩定的電源，并且可以實現電壓在一定范圍內連續可調。它具有經濟性好和高可靠性等優點。

通過以上對穩壓電源應用背景的分析，我們擬設計具有下述技術參數的可調直流穩壓電源：（1）輸入電壓為220V/50Hz，輸出電壓為穩定的直流電壓；（2）直流輸出電壓UO ：0V～22V，并且輸出電壓連續可調。

2 方案論證

2.1 所選用直流穩壓電源

線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反應速度快，輸出紋波較小；工作產生的噪聲低；效率較低；發熱量大，間接地給系統增加熱噪聲。

2.2 所選用穩壓部分

三端穩壓器型號多種多樣，一般由啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路、調整電路和保護電路等部分組成。本電路設計目的是輸出可調的直流電壓，因此選用LM338K作為正輸出的穩壓可調，LM338K作為負輸出的穩壓可調。

3 電路工作原理

3.1 整體工作原理

直流穩壓電源一般由變壓、整流、濾波和穩壓四部分組成。電路的整體工作原理為：從家用電中引出220V,50HZ的交流電，通過變壓器降壓輸出同頻率的交流電，再通過整流濾波電路使變壓后的交流電變為直流電，并送入穩壓器中，從穩壓器的輸出端口便能得到穩定的直流電壓輸出。

3.2 變壓部分工作原理

通常直流穩壓電源使用電源變壓器來改變輸入到后級電路的電壓。電源變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵芯組成。初級繞組用來輸入電源交流電壓，次級繞組輸出所需要的交流電壓。

3.3 整流及濾波電路工作原理

經過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉換為直流電才能提供給后級電路，這個轉換電路就是整流電路。在直流穩壓電源中利用二極管的單項導電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。選擇橋式整流電路。

4 器件選擇

4.1 集成穩壓器選擇

穩壓電源中，核心元件是LM338，它是一片大電流可調穩壓集成電路，LM338在內部設1.2V的基準電壓，而輸出電壓要比調整端電壓高，這樣就使LM338的輸出電壓最低只能是1.2V。

4.2 整流及濾波電路選擇

4.2.1 整流

橋式整流，使用4支整流原件，整流后的電壓脈動和全波的一樣，電源變壓器與全波的相比，只需要一個繞組，因此提高了變壓器的效率,降低了成成本。

4.2.2 濾波電容

在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容；如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號對電源的影響，就可以稱為去耦電容；如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容；除此以外，對于直流電壓，電容器還可作為電路儲能，利用充放電起到電池的作用。

4.3 電源變壓器選擇

電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離，作為一種主要的軟磁電磁元件，在電源技術中和電力電子技術中得到廣泛的應用。根據傳送功率的大小，電源變壓器可以分為幾檔：10kVA以上為大功率，10kVA～0.5kVA為中功率，0.5kVA～25VA為小功率，25VA以下為微功率。電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側引出的，并且初級繞組多標有220V字樣，次級繞組則標出額定電壓值，如15V、24V、35V等。電源變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。

4.4 保險絲

保險絲也被稱為熔斷器，它是一種安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。保險絲的作用是：當電路發生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災。若電路中正確地安置了保險絲，那么，保險絲就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。

5 設計總結

本次課程設計我們深入理解了直流穩壓電源的背景、用途、實用性，具體研究了基于 AC—DC 的連續可調直流穩壓電源的電路的結構及其工作原理，在課程設計的過程中，我們不斷發現錯誤，不斷糾正，不斷領悟，收獲頗豐。