可调式稳压电源

 电子信息与物理系0804班

                                                               刘萍

可调式稳压电源

                         电子信息与物理系0804班    刘萍

摘要

    本电源是一种可调式直流稳压电源，整个电源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压可调电路几部分组成。它的输出电压是可调的，电压的可调范围是3~6V，具有较好的稳压效果和可靠性。

关键词

       变压器；整流；滤波器；稳压管；

1、前言

在电子线路相关应用中，电源是必不可少的部分，电源系统质量的优劣和性能的可靠性直接决定着整个电子设备的质量。直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中有着极其重要的地位，它的性能良好与否直接影响到电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展，电源技术也得到了很大的发展，它从过去一个不太复杂的电子线路发展到今天具有较强功能的模块。人们对电源的质量、功能和性能要求也随之变得越来越高。本文介绍一种可调式直流稳压电源，该电源主要由电源变压器、桥式整流电路和滤波电路等部分组成。交流电通过这几部分电路后即可转换成正负输出可调的稳定直流电压。

2、系统方案设计

    将220V的市电经电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压可调电路转换成可调的直流稳压电源。

    下图是可调式稳压电源的电路，图中D5是稳压管，V1是取样管，V2是放大管，V3是调整输出管。调节可变电阻R7，就可在很宽的范围内调整输出电压。它的稳压原理是这样的：当旋转R7选择了某一输出电压后，假如因某种原因，U0下降，由于R5、R7、R6的分压作用，V1的基极电位也下降，而它的e极电位是稳定的（稳压管D5作用所致），这样Ube 就变小，从而引起V2基极电位上升，进而导致V3的Ube 增大，这时Uce减小，使得U0上升，达到了稳压的目的。反之，如果U0有上升趋势，情况就会产生与上述过程相反的变化，也能达到稳压的目的。具体设计如下：

（注：本图是用Multisim 7软件绘画，图中元器件数量及规格参数见附表。）

（1）T1为电源变压器，由于所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要电源电压器降压后，在对交流电压进行处理。电源变压器的副边电压有效值将决定后面电路的需要，所以在此应选择输出电压为15V的电源变压器。

（2）D1—D4是桥式整流二极管，其由四支二极管组成，构成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。

工作原理：如下图，当u2为正半周时，电流由A点流出，经D1、RL、D3流入B点，图中箭头所示，因而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即u0=u2，D2和D4管承受的反向电压为-u2。当u2为负半周时，电流由B点流出，经D2、RL、D4流入A点，负载电阻RL上的电压等于-u2，即u0=-u2，D1、D3承受的反向电压为u2。这样D1、D3和D2、D4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变。

（3）整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，不能适应于大多数电子设备的需求。因此采用电容滤波，在整流电路的输出端并联一个电容C1即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，电路图如下：

滤波原理：当变压器副边电压u2处于正半轴并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1、D3导通，电路一路流经负载电阻ＲＬ，另一路对电容Ｃ充电。因此在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压uC（uL）与u2相等,见下图中曲线ab段。当u2上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻RL放电，其电压uC也开始下降，趋势与u2基本相同，见图中的bc段。但是由于电容按指数规律放电，所以当u2下降到一定数值后，uC的下降速度小于u2的下降速度，使uC大于u2从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后电容C继续通过RL放电，uC按指数规律缓慢下降，见图中cd段。

当u2的负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时，D2、D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降，放电到一定数值时，D1、D3变为导通，重复上述过程。

（4）再经可调稳压电路即可得所需的稳压电源。

3、调试   

（1）通电后，用万用表测C1两端电压应为18~20V，正常后测输出电压，旋动R7，电压应有显著变化。如C1两端电压大大低于18V,应着重检查D1~D4、C1等元件，如输出端电压不可调，仔细检查V1、V2、V3、D5等元件，特别注意它们的脚位是否搞错，一一排除故障。

（2）调整可调电源的输出范围。可调稳压电源的最小输出电压由D5决定，一般来说最低输出电压等于D1的稳压值加上0.7V，本稳压器最低输出电压是3V，那么稳压管的稳压值为3—0.6=2.4V。

可调稳压器的最高输出电压由R5决定。旋转R7，使输出电压最高，再微调R5，使最高输出电压为15V。当然，最高输出电压也受到变压器次级电压的制约，其最高值不可能高于变压器的次级电压。

（3）调试稳压电源的负载特性。稳压电源的好坏，可通过测量空载与满载时输出电压有没有显著的变化来鉴定。调试的方法为：在空载时将输出电压调整为12V，接上24Ω/10W假负载（或0.5A/12V小灯),观察这时的输出电压是否下跌，跌幅越小，稳压电源稳压特性越高，如下跌电压大于1V，要考虑增大C1的容量，加大电源变压器的容量。

4、总结

本电路具有结构简单，输出电压范围宽，性能稳定等优点。通过本次设计，我们的动手能力以及处理问题的能力都有了很大的提高，并加深了对电路元件的理解，我们的收获很大！

五、参考文献

【1】童诗白  《模拟电子技术基础》  第四版，北京；高等教育出版社。

【2】大学生电子设计联盟 http://www.nuedc.net.cn

六、附表：

电路器件清单