多路开关直流稳压电源

几乎所有电子设备中都需要稳定的直流电源。但是一般的直流稳压电源只能输出一路稳压电源，很浪费且不方便。随着电子技术的讯速发展对电源的要求越来越高。针对老式电源只能输出一路稳压电源的缺点，提出了基于集成稳压器可以输出多路电源的多路稳压电源变压器。

本设计的直流稳压电源是将电网输入的220V的交流电压变成整流电路所需要的电压，再由单相桥式整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压，然后由电容滤波器将脉动直流电压滤除纹波，变成纹波小的电压，最后通过稳压器输出稳定电压+5V、+12V、-12、+24V和正可调的直流电压。根据多路稳压电源的设计要求，本课题采用了三端集成稳压器78系列、79系列等设计了一个可固定输出+5V、+12V、-12、+24V并能通过LM317实现输出正可调的直流稳压电源。设计中主要通过硬件来完成其稳压电源的要求，采用模拟的分立元件，通过电源变压器、整流和滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出+5V、±12V、+24V并能可调输出1.2～24电压。

本课题设计的稳压电源具有成本底，体积小、重量轻、使用方便和工作可靠等优点，被用于各种晶体管仪器、仪表、教学、自动控制系统与设备的直流电源。

[关键字]：变压器，整流桥，滤波，稳压器

前言

第1章方案论证 (01)

1.1 设计要求 (01)

1.1.1基本要求 (01)

1.1.2扩展要求 (01)

1.2 方案比较 (01)

1.2.1 总体设计方案比较 (05)

1.2.2 各模块方案选择和论证 (06)

1.3各元器件参数计算及选择 (06)

1.4.1电源变压器的选择 (06)

1.4.2集成稳压器电路形式的选择 (06)

1.4.3整流二极管及滤波电容的选择 (07)

第2章系统的硬件设计与实现 (08)

2.1 系统硬件的基本组成 (08)

2.2电路设计 (08)

2.2.1 降压整流滤波 (08)

2.2.2 稳压输出 (10)

第3章系统测试 (13)

3.1 测试仪器 (13)

3.2 指标测试 (13)

3.3 系统实现的功能 (16)

结束语

参考文献

附录1元器件清单

附录2总电路图

致谢

前言

随着电子技术迅速发展，对电子设备的电源要求越来越高。几乎所有电子设备中都需要稳定的直流电源。稳压电源具有体积小、重量轻、使用方便和工作可靠等优点，所以被广泛的作为各种晶体管仪器、仪表、教学、自动控制系统与设备的直流电源。精密稳压、稳流电源还可作为检定某些电工仪表用的稳压、稳流电源。因此，直流稳压电源是科研、生产、教学和维修等单位常用的必备仪器。

目前国产直流稳压电源按集成稳压器种类主要可以分成两大类。稳压器中调整元件工作在线性放大状态的称为线性稳压电源，调整元件工作在开关状态的称为开关稳压电源。

本课题做的是开关直流稳压电源，根据课题的设计要求，采用了由三端集成稳压器78系列，79系列设计了一个可固定输出+5V、+12V、-12、+24V并能实现输出正可调的稳压电源。本课题可以用在教学实验中小型设备的电源，还可以做为日常生活中小型电子设备供电如收音机，随身听等的电源。

第1章 方案论证

1.1设计要求

1.1.1 基本要求

（1）稳压电源：在输入电压(220±22)V 、(50+1)Hz 、

a ．可固定输出

+5V 1.5A

±12V 0.5A

+24V 0.5A

b. 电压调整率Sv ≤0.2%

c. 纹波电压:mv U p _op 5≤∆;

1.1.2 扩展要求

1、输出电压可调范围为+1.2V ～+24

2、具有过流、过压保护功能

1. 2方案比较

1.2.1 总体设计方案比较

稳压电源的设计可以通过几种方法实现，根据具体的设计要求，通过比较论证来确定我们到底要用哪个方案。

方案一：采用模拟的分立元件，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出+5V 、±12V 、+24V 并能可调输出1.2～24电压。如图

1.1所示。 但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响很大，因此所设计的指标不高，而且使用的器件较多，连接复杂，体积较大，供耗也大，给焊接带来了麻烦，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度也受到影响。

图1.1 直流稳压电源基本组成框图

方案二：采用FPGA作为控制器的简易数控直流电源设计方案如图1.2所示。设计方案采用FPGA作为控制器完成数控部分、键盘、显示器接口控制。输出部分采用D/A0832与运算放大器UA714，输出电压波形由FPGA的输出数据控制，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出。显示数据由FPGA提供。利用软件和硬件结合的方法来设计稳压电源，其精度和稳定性都有所提高；但是，采用FPGA来设计的成本很高，性价比很差。

图1.2 采用FPGA的简易数控直流电源设计方案

方案比较：以上两种方案均可以达到输出稳压电源的要求。方案一是利用纯硬件来实现其功能的，方案二是以FPGA为核心控制器件，采用软硬件结合来实现的。方案一的成本要比方案二低很多，性价比也比方案二好很多；但是方案一的稳定性和精度都没方案二要高，而且方案二还可以用Modelsim XE 5.3d软件进行仿真和调试等。设计人员可以充分利用VHDL硬件描述语言方便的编程，提高开发

效率，缩短研发周期,易于进行功能的扩展，实现方法灵活，调试方便，修改容易。但考虑到稳压电源的实用性，虽然方案一的精度和稳定度不及用FPGA来实现的精度和稳定度高,但是用于做稳压电源已足够了.我们采用第一种方案来进行稳压电源的设计。

1.2.2 各模块方案选择和论证

（1）变压器选择模块

由于设计中要求可以输出正、负稳定电压，则对于每一种需要固定输出的电压和可调电压，都必须由输出电压极性相反的两片集成稳压器实现。而两芯片输入端需要分别加上极性相反的电压，所以在选择变压器时，有两种方案：方案一：选用两个变压器，然后把一个变压器的负极和另一个变压器的正极连接起来作为参考地（即电势为0）。如图1.2.1（a）所示。

方案二：选用一个带中间抽头的变压器，从中间抽头引出一条线作为参考地。如图1.2.1（b）所示。

方案比较：由于变压器的体积比较大，所以在电路中应尽量避免使用太多变压器，另外带中间抽头的变压器也非常常见，经分析选用方案二。

（a）带中间抽头的变压器（b）普通变压器

图1.2.1 变压器的基本连接

（2）整流电路模块

整流电路的主要作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的直流电。但是这种直流电的幅值变化很大。它主要是通过二极管的截止和导通来实现的。常见的整流电路主要有全波整流电路、桥式整流电路、倍压整流电路。由于单相桥式整流电路的纹波电压小，输出电压比较高，晶体管所承受的最大反