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[關鍵詞]穩壓 連續可調 電源設計

一、幾種設計方案及分析

(1)晶體管串聯式直流穩壓電路。該類電路中,輸出電壓UO經取樣電路取樣后得到取樣電壓,取樣電壓與基準電壓進行比較得到誤差電壓,該誤差電壓對調整管的工作狀態進行調整,從而使輸出電壓發生變化,該變化與由于供電電壓UI發生變化引起的輸出電壓的變化正好相反,從而保證輸出電壓UO為恒定值(穩壓值)。在基準電壓處設計輔助電源,用于控制輸出電壓能夠從0 V開始調節。

分析:單純的串聯式直流穩壓電源電路很簡單,但增加輔助電源后,電路比較復雜,由于都采用分立元件,電路的可靠性難以保證。

(2)采用三端集成穩壓器電路。一般采用輸出電壓可調且內部有過載保護的三端集成穩壓器,輸出電壓調整范圍較寬,設計電壓補償電路可實現輸出電壓從0 V起連續可調,因要求電路具有很強的帶負載能力,可用軟啟動電路以適應所帶負載的啟動性能。

分析:該電路所用器件較少,成本低且組裝方便、可靠性高。在實際中,如果對電路的要求不太高,多采用此設計方案。

(3)用單片機制作的可調直流穩壓電源。電路可通過AT89CS51單片機控制繼電器改變電阻網絡的阻值,從而改變調壓元件的參數,使用軟啟動電路,獲得3～26V,驅動能力可達1.5A,同時可以顯示電源電壓值和輸出電流值的大小。

分析:該電源穩定性好、精度高,并且能夠輸出±26V范圍內的可調直流電壓,且其性能優于傳統的可調直流穩壓電源,但是電路比較復雜,成本較高,使用于要求較高的場合。

二、實現方案

1.原理分析

①采樣電路:分別由滑動變阻器R5與電阻R4組成電阻分壓器,將輸出的直流電壓的V0一部分取出送到比較放大器,放大后控制調整環節,取樣電壓VE為:

在正常情況下,取樣電壓可近似等于基準電壓則有:

改變取樣電路的分壓比,就可以調節V0的大小。即調節滑動變阻器R5的大小,改變輸出。

②基準電壓:基準電壓是一個穩定度較高的直流電壓,利用發光二極管(綠色)的正向電壓特性,起“穩壓”作用。當二極管的正向電流ILED2變化不大時,其正向壓降VLED2≈1.9V比較穩定。用以作為調整比較的標準,R3是穩壓管的限流電阻。LED2兼做電源指示。

③比較放大電路:比較放大器是一個直流放大器,由VT3構成。將取樣電壓VE與其準電壓VLED2進行比較,二者的差值經T3放大后,控制(VT1、VT2)的調整管,用以穩壓輸出。

④調整電路:調整電路是穩壓電源的核心環節,輸出電壓的穩定是通過調整管的調節作用來實現的。穩定電路輸出的最大電流也主要取決于調整電路。所以調整管使用的參數不應超過器件的極限數據。

由電網電壓的波動或負載電流發生變化而使輸出電壓V0發生變化時,則有T1的自動調節,其穩壓過程:

當V0VEVB3IB3IC3VCE3(VBE2)IB1IC1VCE1V0

從而使V0基本不變。

⑤過載保護電路:串聯調整型的穩壓電源和負載是串聯的,當負載電源過大或短路時,大的負載電流和短路電流全部流過調整管,此時負載端的壓降小,幾乎全部的整流電壓Vc加在調整管的c和e的極之間。使調整管的βVce0、ICM、PCM超過正常值。調整管會很快燒壞。R2和LED1組成的過載及短路保護電路,因串聯調整型的穩壓電源調整管和負載是串聯的,當輸出過載(輸出電流過大),電阻R2上的壓降VR2增加到一定值后LED1導通,使調整管VT1、VT2的基極電流不再增大,限制了輸出電流的增加,起到限流保護作用。

附加功能:

(1)充電功能

本基礎電路的輸出端(可看作C3兩端)即可實現對電池等的充電功能。通過調節滑動變阻器R5的阻值,可實現對不同型號電池的充電功能。

(2)放大部分

將電壓放大,由于放大器最大輸出電壓的限制,故采用兩個放大器,兩放大器輸出電壓大小相等、符號相反。

(3)D/A轉換電路(數模轉換器)

D/A數模轉換電路一般采用DAC0832集成芯片

輸入用脈沖觸發。具體在本文后面有介紹。

2.電路圖(略)

三、電路參數設計

1.主要技術指標。(1)輸入電壓:AC: 0～220V。(2)輸出直流穩壓(Io=1.5A):Uo=26V。(3)輸出直流電流:額定值150mA,最大值300mA。(4)具有過載,短路保護,故障消除后自動恢復。(5)充電穩定電流:60mA(±10%),充電時間10-12小時。(6)工作溫度范圍:TA=0～50℃。

2.極限參數?？梢暰唧w情況而定。

3.電路參數(略)

四、問題及展望

1.輸出電壓Vo達不到要求的26V。在電路后增加兩個運放組成放大裝置來解決問題。同時增加電阻,這樣輸出電壓和輸出電流就都達到了實驗要求。

2.為使設計更加實用,要使得輸出的電壓更方便于他人,欲加裝DAC芯片使模擬信號轉變為數字信號,設計中也有涉及。

3.數碼管顯示數值停留在0不發生變化,這是因為放大電路中運放等的延遲作用!在延遲作用下,輸出電壓要經過一定時間的緩慢增加,然而DAC芯片卻在剛有電壓時觸發燈就亮了,即數碼顯示管數值定在00不再發生變化。將DAC的觸發電平換成脈沖觸發,就能使數碼管“動”起來。

4.但是DAC電路中仍有不足,是顯示數碼管顯示的是十六位進制的數轉化為二進制的數,有待進一步的研究和設計。

參考文獻:

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【關鍵詞】單片機；直流穩壓；數模轉換

一、數字式可調穩壓電源原理介紹

1.方案分析與選擇

方案一：數控部分用單片機帶動數模轉換芯片提供線性穩壓電壓的參考電壓。

優點：對于單片機，系統工作在開環狀態，對數模轉換的精度要求較高，設計成本低。

缺點：功耗較大，LED數碼管輸出顯示不是系統的精確輸出電壓，須對它進行軟件補償。

方案二：數控部分用AVR單片機的PWM組成開關電源，再利用AVR的AD轉換對輸出電壓進行實時轉換，利用軟件進行電壓調整以達到穩壓。

優點：硬件簡單，穩壓的大部分工作由軟件完成，對單片機的運行速度要求很高，利用手頭的ATmaga16L單片機最高8MHz工作頻率很難達到速度要求。對軟件要求較高，功耗小。

缺點：輸出紋波電壓較大，對軟件的要求很高。

方案二簡單的電路結構起初對設計者很吸引，但是后來了解到AVR單片機的PWM的精度用于開關電源比較勉強，而且開關電源有個通?。杭y波電壓大，考慮到設計目標對電源的功耗要求不是很嚴，同時為了保證紋波足夠小也鑒于自身對于51單片機和線性電源較為熟練，故選擇方案一。

2.總體設計原理

本設計采用AT89S52單片機作為整機的控制單元，利用4×4鍵盤輸入數字量，通過控制單元輸出數字信號，再經過D/A轉換器（DA0832）輸出模擬量，最后經過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著輸出功率管的基極電壓的變化，間接地改變輸出電壓的大小。

二、數字式可調穩壓電源硬件電路設計

本系統的硬件電路設計主要圍著AT89S 52單片機作為整機的控制單元用PROTEL 99SE設計軟件來布線的，其中還用到了模數轉換芯片DAC0832、外部存儲芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩陣式鍵盤、數碼管等其他器件?？傮w框圖考慮到各個元件的電氣特性，例如元器件之間的干擾問題，接地問題，布線問題等，本系統將硬件電路設計分為數字部分和模擬部分。

（一）穩壓電源數字部分電路

穩壓電源數字部分電路即單片機接口電路主要包括：DAC0832數模轉換電路、EEPROM接口電路、鍵盤接口電路、揚聲器接口電路、復位電路、晶振電路及數碼管顯示部分電路。

1.單片機接口總電路

單片機AT89S52與器件的接口總電路如圖1所示，下面將各部分電路介紹，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接數碼管輸出顯示部分電路，其中P0口用來輸出字段碼；P2.5-P2.7用來輸出數碼管選通位信號；P2.0、P2.2分別接外部存儲芯片24C01的數據線（SDA）和時鐘線（SCL）；P2.3接揚聲器電路，為執行內部程序指令，EA/VPP必須接VCC。

AT89S52的P1口與數模轉換芯片DAC0832相連接，用來輸出數字量信號；RST為復位腳，用來輸入復位信號，同時它還與P1.5-P1.7一起用作ISP下載端口；P3口用做鍵盤信號輸入端口，XTAL1、XTAL2接晶振電路。

2.單片機電路接口電路

主要有：24C01與單片機AT89S52接口電路、4×4矩陣鍵盤接口電路、揚聲器電路、AT89S52單片機復位電路及外部晶振電路、數碼管顯示部分電路。下面簡單介紹一下存儲芯片。

穩壓電源設計中利用它存儲電壓輸出值，實現掉電保存當前電壓值的功能。它的引腳1、2、3、4、7接地；8腳接+5V；5腳與6腳分別接單片機的P2.0、P2.2的同時接5.1K上拉電阻后再接+5V（因連接總線的器件的輸出端必須是集電極或漏極開路，以具備線“與”功能）。

3.數字部分電路PCB設計

本系統中，數字部分電路PCB采用Pro-tel99se軟件進行設計。如圖2所示：

（二）穩壓電源模擬部分電路

穩壓電源模擬部分電路主要包括電源部分電路，由運放LM324、達林頓管TIP127等構成的輸出電壓控制單元電路。另外，模擬部分電路屬于高壓部分，穩壓管和達林頓管發熱量比較大，要帶散熱片；同時須將它與5V低壓工作的數字部分電路分開，這樣可有效地防止元件的損壞，這也是系統為什么將電路設計分為數字部分和模擬部分的原因。

1.電源部分電路

在系統設計中考慮到單片機及其他器件的電源供電問題，采用一個變壓器將220V交流電降壓再經電橋整流，獲得25V左右的平穩電壓，然后用穩壓管78L24、78L12、78L05進行三次穩壓，分別獲得24V、12V和5V的穩定電壓，24V提供的是運算放大器LM324和達林頓管TIP127的工作電壓，5V是AT89S52單片機和DAC0832的工作電壓。圖3所示。

2.輸出電壓控制單元電路

系統中，矩陣鍵盤輸入數字信號經AT89S52處理后輸出給DAC0832，數字信號經過數模轉換后輸出的是電流量，因此必須將電流量接電阻后接反饋放大電路以實現穩壓輸出。本設計的模擬部分利用了LM324作為放大器，采用二級放大電路，第一級為同相比例放大電路，第二級為閉環反饋放大電路。

本設計實際用到的數字式可調穩壓電源模擬部分輸出電壓控制單元電路，其中用電位器和微調電阻作為校準電壓值硬件補償；用達林管TIP127作為調整管，由于其工作時發熱量較大，須外加散熱裝置。

三、數字式可調穩壓電源軟件設計

本系統軟件設計要實現的功能是：鍵盤對單片機輸入數據，單片機對獲得的數據進行處理，處理后的數據送4位共陽數碼管，再送到8位數模轉換芯片（DAC0832），以實現數字量對電壓的控制。系統中的主程序主要完成鍵盤掃描、判斷、處理和數碼顯示。

1.編程語言及輸入

C語言在單片機的應用中，由于其邏輯性強，可讀性好，比匯編語言靈活簡練，目前越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用C語言開發，市場上幾種常見的單片機均有其C語言開發環境。因此，在本系統中，考慮到匯編語言的這些缺點，采用了C語言作為軟件設計語言。

2.軟件補償編程

由于系統采用DAC0832進行模數轉換線性穩定度不夠好，因此系統實際輸出電壓值與輸出顯示值存在誤差，必須用軟件補償的辦法來消除誤差。為此通過測試多組實際輸出電壓值與輸出顯示值對比，然后進行軟件補償，所以程序中調用軟件補償函數對輸出電壓值的補償，從而消除誤差。

四、結束語

本系統的不足之處就是不能對輸出電壓進行實時采樣，為了能夠使系統具備檢測實際輸出電壓值的大小，系統通過加入模數轉換模塊（ADC0809芯片）進行模數轉換，間接用單片機實時對電壓采樣，然后進行數據處理及顯示。這樣一來使系統輸出誤差更小，效果更好，這也是系統將來的一種功能擴展。

單片機實現的數字式可調穩壓電源由于原理簡單、穩定性好、精度高、成本低、易實現等諸多優點而受到越來越廣泛的重視。其性能優于傳統的可調直流穩壓電源，操作方便，非常適合一般教學和科研使用。

參考文獻

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

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【關鍵詞】電子技術；數控直流穩壓電源；設計方案

電源是保證電力電子設備持續生產提供電能的設備，電源電路中一般包含多個單元電路和系統電路，在諸多的電源中，使用的最為廣泛的是直流電源。直流電源的獲取方式，一般可以分為以下兩種：第一是將電池作為直流電源，第二利用交流降壓和濾波電流將交流電進行轉換，使其成為直流電源。如今所使用的各種電源幾乎都能夠達到同時獲取幾個不同電壓等級的要求，基于這種情況，數控制流穩定電源又成為了人們使用的最大需求，其能夠通過電壓的調節提供穩定的電壓，而且能夠將電壓的精度保持在一個較高的水平內，這樣便有效的提升了電源的使用質量，因此數控直流穩壓電源的設計也受到了越來越多專家學者的重視。筆者認為，數控直流穩壓電源的設計方案可以從以下幾個方面考慮：

1.直流穩壓電源方框圖

在圖1中所顯示的是使用交流電壓和濾波電流的方法轉換而獲得的直流電源，從中也可以看出，這一電源電路中包含的主要部分有減壓電路、整流電路、穩壓電路等，這些功能共同組成了直流穩定電流。通過上述方框圖中的程序，便能同時形成多種直流電壓形式，并且在不同的直流工作電中產生的抗壓等級也有著一定的差異，因此，其能夠同時滿足多種不同電力電器設備對工作電壓的需求。

1.1 降壓電路

降壓電路的主要功能是為了實現高壓電的降壓，為直流工作電壓的形成奠定基礎。

1.2 整流電路

整流電路是整個電源電路的核心部分，其主要的功能就是將交流電壓通過整流二極管的作用，轉化為單向的脈沖直流電壓，該轉換步驟是實現交流與直流轉換的關鍵部分。

1.3 濾波電路

通過上述整流電路轉換，輸出的電壓是單向脈沖星直流電壓，該電壓不能直接為電子電路提供直流電流的需要，因為其中含有較多的交流成分，這就需要通過濾波電路對其進行過濾，這樣才能獲得可以直接用于電路工作的穩定工作電壓。

1.4 抗干擾電路及保護電路

在一般情況下，抗干擾電路具有多方面的功能，其中最為重要的就是具有較強的抗干擾作用，能夠有效的防止交流網中的高頻信號進入到整機電路中，防止其對整機電路的穩定性產生影響。同時，抗干擾電路的另一個重要作用就是對整流二極管的保護作用，能夠在系統開始運行時防止大量的電流對整流二極管產生的沖擊作用，有效的增強二極管工作的可靠性，這種抗干擾作用的實現需要使用小容量電器實現。

1.5 保護電路

保護電路中包含了很多種了，其中電路電源中的保護電路對于電路整體的運行都有著十分重要的影響，在大多數情況下都需要使用電路電源來實現保護動作，從而保證電路電源工作的穩定性。

1.6 穩壓電路

穩壓電路的功能通常需要利用基層穩壓器來實現，在集成穩壓器中又分為三端固定式和三端穩壓電源兩種方式。

2.直流穩壓電源設計電路

在直流穩壓電源設計中，主要是為了實現穩壓電源在電路中的保護作用，并且實現對其他集成電路的持續供電，因此對于精密度的要求可以適當的降低，基于上述要求，在本次設計中使用三端固定式穩壓電路便能夠滿足基本的設計和使用需求，同時也能夠時電路的設計更加簡便。

要完成D/A的轉換以及有效的運算，必須要在以正負電源同時供電作為基礎，因此選擇15V供電電源。在數字控制電路中要求使用5V電源，可以通過7805集成三端穩壓器組成的電源實現。在該電路中，變壓器使用的是雙抽頭的18V變壓器。可以輸出兩路的18V交流電壓（變壓器的選擇一般的標準足：輸出電壓若要滿足U0≥12V。則變壓器次級輸出的電壓一般應需要滿足Uo+2V；輸出電壓若要滿足U0≤12V。則變壓器次級輸出的電壓一般應需要滿足=U0）。

3.數顯電路

在該設計思路中，從計數器的輸出端輸出的信號通過翻譯，進入到譯碼器的輸入端，通過譯碼器外部的顯示器便能夠實現數字顯示功能。本次設計中使用的是七段譯碼器，其能夠通過信號的輸入和輸出來實現LED顯示器實現對線路的顯示和控制。從整個電路的使用需求來看，這里應當使用的輸入譯碼器為BCD碼較為科學，其在功能實現方面更加方便，也能夠提高LED顯示的穩定性。

4.輸出電路

在系統的輸出電路中，一般包括模擬加法器和電壓跟隨器兩個主要部分。當電壓通過輸入端進入到模擬加法器中，一部分作為小數位的電壓值，另一部分則作為十位上的電壓值，不同的電壓值同時存在于加法器內進行模擬計算，計算的結果以電流的方式輸出，但是這時輸出的電流較小，無法滿足外用驅動設備的需求。因此，在加法器進行運算之后，還需要將輸出的電流進行擴大，這樣才能夠滿足電子電器設備的使用要求，對電流放大的功能可以利用模擬加法器中的集成運算放大功能來實現。

5.D/A轉換電路

不同的級別輸出電路有著不同的運作方式，其通過對電阻的調節來實現輸出電壓的控制，在每一級的DAC0832電路中都存在著多種樹木模式，不同的數位連接方法也有著較大的差異，所以要通過調整端的作用來實現對啟動速度和動態抗阻的有效調節，保證其穩定性，才能將該電壓作為基準電壓電源。

6.計數器電路及控制電路的設計

計數器電路的主要功能體現在將輸入的數字值進行D/A轉換之后完成整個電路的轉換，這也是實現數控功能的急促航和前提。而控制電路的實現，則是通過對控制器的控制來實現的，一般利用“+”“-”鍵對電壓的大小進行控制，同時實現不同檔之間的轉換。

參考文獻

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[3]傅莉.數控直流穩壓電源設計[J].電子科技,2010(11).

作者簡介：

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論文關鍵詞：穩壓電源,干擾,抑制,設計

電源是智能大廈各種電子設備必不可少的重要組成部分。電源性能的優劣直接影響電子系統的性能指標。由于智能大廈中電子計算機、微處理器以及其它電子儀器設備普遍存在絕緣強度低、對供電電源的質量要求高、過電壓耐受能力差等弱點，一般都承受不了±5 V電壓波動，使得這些高靈敏的電子系統在運行時，經常出現程序運行錯誤、數據錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設備的永久性損壞，因而造成巨大損失。

1 穩壓電源的干擾方式

智能大廈穩壓電源的干擾主要包括電磁干擾和射頻干擾。電磁干擾的縮寫是“EMI”，而“RFI”是射頻干擾的縮寫。長期以來，一直有過分強調開關型電源固有emi的傾向，而忽視了線性電源產生電氣噪聲的可能。因為開關電源工作時，其內部的電壓和電流波形都是以非常短的時間上升和下降的，所以開關電源本身是一個射頻干擾源；另一方面是由于片面的認為線性電源的各部分都工作于平滑狀態，實際上，線性電源也產生開關瞬變。另外若按噪聲干擾源種類來分，可分為尖峰和諧波干擾兩種；若按耦合通路來分，可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。

2 穩壓電源中的干擾源

3.1 智能大廈開關電源中開關管工作時產生的諧波干擾

在智能大廈開關電源中，功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如反激型變換器的輸入電流波形近似為三角波，而正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波，其中含有豐富的高次諧波分量。利用傅氏級數分解上述電流波形可知：近似矩形波電流高次諧波分量的振幅是以20db每十倍頻的速率下降；近似三角波電流高次諧波分量的振幅是以40db每十倍頻的速率下降。因此，正激型、推挽型和橋式變換器的諧波干擾比反激型變換器大些。當采用零電流和零電壓開關時，這種諧波干擾將會很小。另外功率開關管在截止期間，高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變，也會產生尖峰干擾。

3.2 智能大廈交流輸入回路產生的干擾

無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間也會引起高頻衰減振蕩產生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的平滑濾波電容，因而整流管的導通角較小，會引起很大的充電電流，使交流輸入側的交流電流發生畸變，影響了電網的供電質量。另外，平滑濾波電容的等效串聯電感也有較大的影響。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量，通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成干擾和干擾的再輻射；而諧波和寄生振蕩的能量，通過輸入輸出線傳播時，都會在空間產生電場和磁場。這些電磁場也會干擾附近的電子設備。

3.3 高壓電源中的電噪聲

高壓電源也傳播和輻射電氣噪聲。這種與電壓有關的噪聲，從幾千伏開始出現，當電壓高達幾十千伏時變得更加明顯。高壓整流堆的“輻射”是這種噪聲來源之一。這種噪聲主要包含射頻能量，它是因組成整流堆的許多二極管的迅速通斷而產生的。第二種情況是高壓電源特有的電暈。電暈是氣體的電離。電暈放電激發由電路寄生參數引起的各種諧振，并經常產生雜亂的背景噪聲干擾。這種干擾不是連續的，而是隨溫度、大氣狀況和電源使用方法的變化而改變。

4 智能大廈電源抑制干擾的基本方法

干擾源、傳播途徑和受擾設備是智能大廈電源形成電磁干擾的三要素，因而抑制智能大廈電源中電磁干擾也應該從這三個方面著手。首先應該抑制干擾源，直接消除干擾原因；其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；三是提高受擾設備的抗擾能力，降低對噪聲的敏感度。

(1)關電源本身就是一個電磁干擾發生源，產生電磁干擾的主要原因是電壓和電流急劇變化。因此需要盡可能地降低電路中電壓和電流的變化率(du／dt、di／dt)。通過增大開關時間，降低開關頻率的辦法可以減少電磁干擾，但這些辦法都與開關電源體積小的特點相違背。近年來，已經研制成功的諧振式、準諧振式、PWM控制的軟開關等功率變換器使功率開關在電壓或電流過零時關斷和開通，從而不僅降低了開關的動態損耗，也減少了電路中的動態du/dt、di/dt，抑制了電路中的電磁干擾強度。

(2)采用屏蔽技術可以有效的抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽的基本思想就是把電磁干擾波引到阻抗比波阻抗低得多的屏蔽導體表面上。在這種情況下電磁波的一部分能量被導體反射，一部分被導體吸收，只有少部分穿過屏蔽層。通常所說的電場容易被較薄的金屬壁或隔板反射，甚至在塑料表面噴涂一層導體也能有效的反射電磁波。雖然屏蔽作用主要依靠反射，但是吸收作用也隨頻率和這種電屏蔽層的厚度增加而增加。

(3)優化電路設計結構。電路結構緊湊，元件小巧和采用印刷電路為特點的現代電源裝置比老設備優越得多。在老式設備中，過長的連線起了諧振回路(或“天線”)的作用。因此增加了來自二極管(或開關管)的電磁干擾。一般來說，反向恢復特性所包圍的那部分面積越小，整流過程開關瞬變產生的電磁干擾所帶能量越少。因此在電路設計中，一定要考慮整流電路在滿足散熱條件下，盡量縮短線路，減少空間。

參考文獻：

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【關鍵詞】開關型 直流穩壓電源 探究 電路設計

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0163-02

在電力電子技術的不斷發展與技術革新下，開關型直流穩壓電源以其自身的工作表現與其可靠性成為我國電力系統中廣泛使用的一種設備。在實際應用中，開關型直流穩壓電源自重輕，工作內故障低，工作效率高，且其性價比占優勢，并具有功耗曉得良好表現。相比于其他開關型電源，開關型穩壓電源應用范圍廣，競爭力強，特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說，開關型穩壓電源具有著良好的專業性與穩定性。通過對于開關型穩壓電源的技術標準研讀與相關的影響因素分析，目前此類技術研究區域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關型穩壓電源的電路設計。

1.對于動態小信號模型的相關闡述

對于動態小信號模型來說，不同的模型選取進而得到的設計結果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應根據其實際情況進行分析與配置。對于開關電源來說，其本質是作為一個非線性的控制對象在進行工作，如果要對其進行成功的設計與分析，那么在進行指導建模時，應以近似建立在其穩態時的小信號擾動模型為依據。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩態時具有與設計目標相近的工作表現；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態不夠精準，會造成相應結論的誤差或偏差?；诖?，以小信號擾動模型來進行開關型穩壓電源的電路設計是保證其最終設計結果滿足設計要求的必要條件。

2.開關型穩壓電源的相關性能指標

2.1性能指標之穩定性。通過相關數據與實踐結果研究表明，在不同的開關型穩壓電源系統設計下，會產生不同程度的魯棒性。而在暫態特性方面，其表現也會相應提高。但對于直流新穩壓電源來說，其系統下對于增益余量的要求是大于或等于40dB，對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。

2.2性能指標之瞬間響應指標。當開關電源處于非穩定狀態下，由于其所受的干擾，輸出量會出現相應的抖動現象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當干擾停止時，則其最終也會回到穩定值，基于此，在對開關型穩壓電源進行這方面的性能指標確定時，是以過沖幅度與動態恢復時間的長短來衡量其系統的動態特性的。在此定義下，瞬態響應指標內容主要是表現為，如果穿越頻率越高，則其系統恢復到動態平衡點的時間就越短，另一方面，系統在干擾情況下所表現的過沖幅度與其相位余量呈相關性。

2.3性能指標之電源精度。在電源精度方面，其控制要求嚴格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上?？紤]到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網波動的影響，必須通過系統的負反饋來進行控制。

3.關于開關型穩壓電源的電路設計

3.1關于系統下的補償網絡與相關相關設計應用。目前來說，對于開關型直流穩壓電源系統來說，其補償網絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說，PI調節器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調節器來說，動態性差的缺點是無法忽視的。目前來說，實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統的響應速度。但其缺點也顯而易見：一方面是由于零點的大量引入直接造成系統對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產生堵塞現象；另一方面則是當開關紋波的放大倍數得到增大時，放大器也會隨之進入非線性區，這結果只會造成整個系統的不穩定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償的。

3.2關于開關型穩壓電源的電路設計原理

3.2.1理想性技術指標如下：（1）輸入交流：電壓220V（50―60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180―250V區間變化時，輸出電壓相對變化量應小于2%；（4）輸出電阻R0

3.2.2關于開關型穩壓電源的基本工作原理。當線性自流穩壓電源處于低頻率工作狀態下時，那么調整管的工作由于其體積大，則其效率相應低，但當其調整管工作處于開關狀態下時，那么其的工作表現就為體積小，效率高。

3.3開關型穩壓電源的電路設計探究。從以上論述可以看出，開關型直流穩壓電源系統其低功耗的特點是由于晶體管位于開關工作狀態下時，對于功率調整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態下的晶體管來說，當其處于一種截止狀態時，晶體管所經過的電流為0，相應的功耗也就為0；另一方面，由于開關型穩壓電源系統的穿越頻率較高，所以對于電路的動態響應速度得以提高，而且整個系統的響應速度不受低通濾波器的影響；另外，相對于直流470V的電壓來說，并環穿越頻率遠未達到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩定性方式，經過測試，其低頻紋波穩定率都在0.996以上，完全滿足了設計要求。

4.結語

綜上所述，在進行開關型穩壓電源的電路設計時，小信號的模型選擇是關鍵點。為了進一步提高開關型穩壓電源系統的穩定性，超前滯后網絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明，開關型穩壓電源的適用性非常強，必將為人們生活提供更好的服務。

參考文獻：

[1]湯世俊.淺談高性能開關型直流穩壓電源[J].學術探討，2011，（10）.

[2]樊思絲.高性能開關型直流穩壓電源的設計探究[J].企業技術開發，2011，（03）.

[3]王滔.開關型穩壓電源[J].科技風，2012，（11）.

篇6

直流穩壓電源包括變壓器部分、整流濾波部分、穩壓部分，主要技術指標為電壓參數（如果可調節，則為電壓范圍）、紋波系數（紋波電壓）、輸出電壓調整率、額定輸出電流。

直流穩壓電源是能為負載提供穩定直流電源的電子裝置。直流穩壓電源的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩壓器的直流輸出電壓都會保持穩定。 直流穩壓電源隨著電子設備向高精度、高穩定性和高可靠性的方向發展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。

（來源：文章屋網 ）

篇7

關鍵詞:穩壓電源;單片機;D/A轉換;直流電源;電壓調節

中圖分類號:TM131文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0036-02

隨著電力電子技術的迅速發展,直流電源應用非常廣泛,其好壞直接影響著電氣設備或控制系統的工作性能。直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的多功能直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。而基于單片機控制的直流穩壓電源能較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。其良好的性價比更能為人們所接受,因此,具有一定的設計價值。

一、系統設計

(一)方框圖設計

該電路采用單片機(AT89C51)作為主控電路,由三端集成穩壓器(LM317)作為穩壓輸出部分。另外,電路還增加參考電壓電路、D/A轉換電路、電壓放大電路、顯示電路等部分電路。其方框圖如圖1所示:

整個電路的運行需要模擬電壓源提供+5V,±15V的模擬電壓,以便使電路中的集成數字芯片能夠正常工作。電路運行時,首先由單片機設置初始電壓值,并送顯示電路顯示。然后將電壓值送D/A轉換電路進行數模轉換,再經放大電路進行電壓放大,最終反饋到三端集成穩壓器(LM317)輸出模擬電壓。

(二)硬件設計

本電路的硬件組成部分主要由單片機(AT89C51)、變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓器(LM317)、參考電壓電路、D/A轉換電路(DA0832)、放大電路、顯示電路等組成。

硬件電路如圖2所示,整個電路通過單片機(AT89C51)控制,P0口和DAC0832的數據口直接相連,DA的CS和WR1連接后接P26,WR2和XFER接地,讓DA工作在單緩沖方式下。DA的11腳接參考電壓,通過調節可調電阻使LM336的輸出電壓為5.12V,所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V,也就是說DA輸入數據端每增加1,電壓增加0.02V。

DA的電壓輸出端接放大器OP07的輸入端,放大器的放大倍數為(R8+R9)/R8=(1K+4K)/1K=5,輸出到電壓模塊LM317的電壓分辨率為0.02V×5=0.1V。所以,當MCU輸出數據增加1的時候,最終輸出電壓增加0.1V,當調節電壓的時候,可以以每次0.1V的梯度增加或者降低電壓。

本電路設計兩個按鍵,S1為電壓增鍵,S2為電壓減鍵,按一下S1,當前電壓增加0.1v,按一下S2,當前電壓減小0.1V。

顯示部分由三位共陽數碼管和74LS164串入并出模塊組成,電路如圖3所示,可以顯示三位數,一位顯示十位,一位顯示個位,另外還有一個小數位,比如可以顯示12.5v,采用動態掃描驅動方式。本主電路的原理就是通過MCU控制DA的輸出電壓大小,通過放大器放大,給電壓模塊作為最終輸出的參考電壓,真正的電壓,電流還是穩壓模塊LM317輸出。

(三)軟件設計

在本電路中由于CPU的工作任務是單一的,因此,源程序的工作過程為:系統上電復位后,默認輸出9V電壓,然后掃描S1,S2鍵,當S1或S2鍵有按下時,程序跳轉至相應的按鍵處理子程序,經按鍵子程序處理后,再嵌套調用顯示子程序,完成顯示與輸出操作后返回主程序,繼續掃描此兩鍵,程序運行原理如下:

程序設計需要考慮的主要問題有兩個方面:一方面要找出數字量Dn與輸出電壓的關系,這是程序設計的依據;另一方面要建立顯示值與輸出電壓值的對應關系,這是程序設計是否成功的標志。因為在本系統中,顯示的輸出電壓值不是之前從輸出電路中通過檢測得到的,因此顯示與輸出并不存在直接聯系。但為了使顯示值與實際輸出值相一致,在程序編寫時,必須人為地為兩者建立某種關系。采用的方法是:在程序存儲器中建立TAB1和TAB2兩張表格,TAB1放101個Dn值,數值從小到大順序排列,其值分別對應輸出電壓0～10v,TAB2存放數碼顯示器0～9字符所對應的數據。TAB1表格的數據指針存放在內存RAM中23H單元,內存20H,21H和22H三個單元分別存放數碼顯示器小數點一位,個位和十位的字符數據指針。在主程序中初始化后之后首先給23H賦予40的偏移量,這個偏移量指向TAB表中的Dn為145,此值對應的輸出電壓為9V,由于這個原因,必然要求顯示器顯示的字符為“05.0”,為此,須分別給20H,21H和22H賦予0,5和0的偏移量,這三個偏移量分別指向TAB2中0,5和輸出兩者之間就建立了初步的對應關系。為了使兩者保持這種對應的關系,在K1和K2按鍵處理子程序中,必須使23H,20H,21H和22H四個數據指針保持“同步”地變化,即為當K有鍵時,23H單元增加1指向下一Dn時,20H單元也相應增加1指向下一字符,并且20H單元(小數點一位指針)、21H單元(個位指針)和22H元(十位指針)應遵循十進制加法的原則,有進位時相應各位應作出相應地變化;當K2有鍵時,23H單元減1指向前一Dn時,20H單元也相應減1指向前一字符,并且20H,21H,22H三個單元的數據指針應遵循十進制減法原則,有借位時相應的各位須作出相應地變化。按照這一算法只要控制TAB1表格數據指針不超出表格的長度就能使顯示值與輸出值保持一一對應的關系,即顯示器能準確地顯示出電源輸出電壓值的大小,達到電路設計的目的。由于理論計算與實際情況還存在著一定的差異,為了使顯示值更加接近實際輸出值,本電路需要對輸出電壓進行校正。

二、調試與分析

調試儀器:數字萬用表、電烙鐵、斜口鉗、尖嘴鉗、吸錫器、鑷子。

硬件調試:首先檢查整個電路,電路連接完好,沒有明顯的錯連,漏連。接上電源,電源指示燈亮,數碼管顯示初始電壓值+5V,用萬用表的兩只表筆測試LM317的輸出電壓為4.96V。當按下S1鍵一次,數碼顯示電壓值變為4.9V,萬用表讀數變為4.85V。再按下S2鍵一次,數碼顯示電壓值變為5.0V,萬用表讀數再次變為4.96V。通過改變顯示電壓值,用萬用表測得幾組輸出電壓數據見表1:

系統平均誤差Δd=0.41V。

誤差原因分析:(1)工作電源不夠穩定,不能為數字集成塊提供精確工作電壓;(2)電路參數設定不夠精確;(3)提供給D/A轉換的參考電壓不夠精確,使得轉換過程存在誤差;(4)單片機的P0口傳輸給D/A轉換的數據不夠準確,使得輸出出現誤差;(5)系統缺少電壓電流采樣電路。

三、結語

在本文中,實現了以單片機為核心的直流穩壓電源的智能控制,達到了預期的目的和要求。

參考文獻

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篇8

關鍵詞：波紋；開關電源；晶體管

引言

在用電控制的儀器設備中，都需要穩壓電源，由于價格、功率等的要求，因此設計人員更傾向于使用開關電源，而很少使用線性電源。開關電源的優勢在于轉換效率高，最高可以達到將近97%，另外開關電源重量輕、體積小。開關電源最大的缺點是輸出的紋波和噪聲電壓較大，而這一性能影響到儀器設備的運行，特別是對于需要處理小信號的儀器中，電源產生的噪聲可能會干擾輸入的信號，使得儀器無法正確運行。如何處理好電源的噪聲，有很多方法[1][2]，本文通過一個典型電源電路分析開關電源產生紋波和噪聲的原因及減小紋波和噪聲的措施，并詳細探討了電源各部分電路的原理功能和實現的方法。

1干擾產生分析

電信號干擾分為：噪聲（nois）和紋波（ripple）兩種，其表現形式為圖1形式。噪聲的定義是指在直流電壓或電流中，疊加了振幅和頻率上完全無規律的交流分量。該分量會干擾電路的分析、邏輯關系，影響其設備正常工作。紋波是指疊加在直流電壓或電流上的交流信號，會降低電源的效率，嚴重的波紋更有可能會損壞用電設備，另外波紋還會干擾數字電路的邏輯關系，影響設備工作狀態。通常的開關電源輸出的直流電壓中疊加了由噪聲和波紋引起的交流信號。波紋主要是由于開關電源的開關動作造成的，而波動的頻率跟開關的頻率是一致的，大小取決于輸入、輸出電容的參數。作為開關的元件都有寄生的電感與電容，當元件在電流流動變化工作時，會產生電壓與電流的浪涌，這些浪涌信號都會在電源產生干擾信號。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設備的峰值電流。該峰值電流遠遠大于穩態輸入電流，這種瞬時過電流稱為浪涌電流，是一種瞬變干擾。噪聲電壓主要跟電源的拓撲結構、電路中的寄生參數、工作的電磁環境以及印制電路板的布線有關。當信號較小的時候，會產生干擾的信號。圖2（a）是實驗信號波形，（b）是小信號上疊加了干擾的波形。干擾可以表現為尖峰、階躍、正弦波或隨機噪聲，干擾的產生來自多方面，電路設計不合理、器件使用不當、工作環境干擾、電源噪聲等，其中電源產生的噪聲是常見主要的原因，而這些干擾信號會造成后續電路一系列的處理誤差，所以在要求較高的場合，這樣的噪聲是必須要解決的。

2解決措施

開關電源電路一般由整流平滑電路、集成開關電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測電路、次級側整流平滑電路等構成。其工作原理：開關電路供應穩定電壓和平滑的電流，是本電路的主要部分，開關晶體管的集電極電流決定電源的輸出電流。紋波的解決措施[3][4]主要有：調整電感和電容參數、增加電容電阻緩沖網絡。

2.1調整電感和電容參數

電流波動與電感參數、以及輸出電容大小有關，通常電感值越小，波動越大，輸出電容值越小，波紋越大。因此可以通過增大電感值和輸出電容值來降低波紋。在這里以BUCK型開關電源為例，當開關電源工作時，提供的電壓不變，但是電流會變化，為了穩定電源的輸出電流，在如圖4（a）的指示位置并聯一個電容C+。通過增加電感值的方法來減小波紋的做法是受限的。因為電感越大，體積就越大。電感的取值可以這樣計算：假定輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vo，工作頻率為f，輸出電流為I，電感中電流的波動值為駐I的話，有：在電路調試過程中發現，隨著C+不斷增加，減小波紋的效果會越來越差，同時增加f，會增加開關損失。因此可以通過再加一級LC濾波器的方法來改善，如圖4（b）所示。LC濾波器抑制波紋的效果較好，只要根據需要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容即可。

2.2增加電容電阻緩沖網絡

在二極管高速導通截止時，要考慮寄生參數。在二極管反向恢復期間，等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器，產生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯電容C或RC緩沖網絡。電阻與電容取值要經過反復試驗才能確定，一般選擇電阻為10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。如果選用不當，反而會造成更嚴重的振蕩。

3電路設計及實測

根據以上分析，設計出了一種開關穩壓電源如圖5所示，采用可控硅觸發方式。通過整流放大后的波紋去觸發可控硅的導通，當整流電壓值為零時，可控硅自動關斷。只要用輸出電壓的變化來控制觸發信號的前沿，即可實現穩壓。穩壓電路主要由可控硅、4個晶體管和1個變壓器等組成，如圖5所示。我們在multisim環境下對該電路進行仿真，效果非常好。再用實際電路搭試，并加上30歐姆純電阻阻抗后，選取了7個測試點，測試波形見圖6所示。圖中變壓器T、二極管D1～D4和電容器C1-4組成整流濾波電路，測試點1電壓紋波波形見圖6中1的圖像，顯然是在全波整流后的紋波出現；電阻R2、R3和隔直電容C5組成取樣電路，測試點2電壓紋波波形見圖6中2的圖像；控制可控硅的紋波信號測試點3、4電壓紋波波形見圖6中的3、4的圖像；隔直后的測試點5電壓紋波波形見圖6中的5的圖像；線圈T2控制信號的初級波形見圖6中7的圖像；線圈T2次級控制可控硅信號見圖6中6的圖像。當電壓沒有紋波時，線圈T2不發揮作用，但當電壓有波動時（紋波），則自動控制可控硅工作，抑制電壓的波動。在電路中的電感對抑制電壓的波動也起到了良好的作用，其電感值可以根據電壓的大小和對紋波的要求進行適當的選擇。該電路在最后的輸出功率可以達到110W，當負載發生變化10-104歐姆時，電壓變化的范圍大約是1毫伏。

4結束語

本文對開關電源噪聲與紋波的產生原因和抑制方法進行了分析和討論，并設計出了一種晶體管開關穩壓電源電路，觀察仿真實驗，可以得出該設計能夠抑制一定的電源噪聲與波紋。在實際中，需要依據產品的參數，如體積、成本等問題綜合考慮，選擇合適的設計方法。

參考文獻：

篇9

【關鍵詞】電流型;PWM;控制器;UC3842;電磁兼容性;傳導干擾

引言

在設計開關電源時通常以PWM集成電路為核心。近年來，開關電源集成控制器將PWM控制電路、保護電路集成到一塊芯片上，電路設計簡單方便，可靠性高。常見的PWM控制器從控制類型劃分共有兩種：分別是電壓控制型和電流控制型。電壓型PWM控制器調節脈寬是通過反饋電壓進行的，電流型PWM控制器是通過調節占空比，使電感峰值電流隨誤差變化而變化。電流型PWM控制器的電壓調整率和負載調整率效果比電壓型PWM控制器更為顯著。采用電流型PWM控制器后系統的動態特性和穩定性明顯改善。電流型PWM控制器內置的限流和并聯均流能力使控制電路更加簡單且可靠性高。目前，電流型PWM集成控制器已經產品化，在小功率電源方面取代了電壓型PWM控制器。

1.UC3842 PWM芯片簡介

UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：

①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性;

②腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比較，產生誤差電壓，從而控制脈沖寬度;

③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態;

④腳為定時端，內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數決定，f=1.72/（RT×CT）;

⑤腳為公共地端;

⑥腳為推挽輸出端，內部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns驅動能力為±1A;

⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW;

⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。

2.開關穩壓電源的設計與工作原理

2.1 開關穩壓電源組成框圖

開關穩壓電源基本組成原理框圖如圖1所示。

圖1 開關穩壓電源基本組成原理框圖

2.2 開關穩壓電路設計

電源電路主要由整流濾波電路、低通濾波電路、反饋電路、脈寬調制電路、保護電路等幾部分組成。圖2所示為以UC3842為核心的開關電源電路的原理圖。輸入為220V交流電，經整流濾波電路后，給變壓器輸入端一個約300V的直流電壓，經UC3842芯片后得到穩定的輸出。

2.3 開關穩壓電源工作原理

2.3.1 UC3842芯片的啟動過程

首先，由電源通過啟動電阻R2給電容C1充電，當C1兩端電壓達16V時，達到了脈寬調制芯片UC3842的啟動電壓門檻值，此時芯片UC3842開始工作并提供驅動脈沖，芯片6腳輸出信號為高低電壓脈沖，高電壓脈沖時場效應管VT1導通，電流流經變壓器原邊，把能量儲存在變壓器中。此時變壓器各路副邊沒有能量輸出。當6腳的高電壓脈沖結束時，VT1截止。由楞次定律可知，變壓器為了使電流不發生變化，產生與原電壓相反的感應電勢，此時變壓器副邊各路二極管導通，向外提供能量，同時反饋線圈向UC3842供電。UC3842內部設有欠壓鎖定電路，其工作的電壓范圍在10V到16V。UC3842在開啟之前消耗的電流在1mA以內。電源電壓接通以后，當7腳電壓上升到16V時UC3842開始工作，正常工作時消耗電流為15mA。設計時參照UC3842的啟動電流這些參數選取R2。一般情況下，隨著UC3842的啟動結束，R2的作用也基本完成，余下的工作由反饋繞組完成，UC3842的供電來自反饋繞組產生的電壓。

圖2 新型開關穩壓電源設計原理圖

2.3.2 開關脈沖生成C5和R8的大小決定振蕩頻率

R5為電流采樣電阻，反映輸入電壓的變化。由恒頻時鐘脈沖置位UC3842的鎖存器，以驅動VT1導通。當VT1導通時，R5上的電流逐漸增大壓降隨之增加，通過R9將電壓反饋到芯片UC3842的3腳，將該電壓與電流比較器的另一端進行比較，當壓降值達到一定時，電流取樣比較器翻轉，鎖存器復位，VT1截止。VT1導通時，電流流過變壓器原邊，把能量存在變壓器中。此時，變壓器副邊沒有能量輸出;當VT1截止時，副邊各級二極管導通，向外提供能量。因此VT1的導通和截止使得變壓器副邊耦合輸出為開/關電壓。

2.3.3 占空比調節

變壓器輸出通過可控精密穩壓源TL431和光耦PC817以電壓反饋的形式反饋到UC3842的2腳，當變壓器副繞組電壓增大時，加在可控精密穩壓源TL431上的參考電壓升高，通過光耦PC817中發光二極管的電流增大，光電三極管上的電流也相應增大，UC3842的反饋端電壓隨之增大，輸出端的脈沖信號占空比降低，VT1通時間變短，輸出電壓降低。輸出繞組電壓降低時的情況與上述過程相反?？梢?，通過輸出端的電壓反饋和輸入端的電流反饋，使輸出繞組的電壓輸出穩定在要求值。

3.結論

在設計中將電流控制型脈寬調制芯片UC3842的控制功能充分的利用到高頻單端反激式開關穩壓電源中，實現了對輸出電壓的負反饋調節及各種保護機制。實驗結果表明，所設計的電源結構簡單、穩壓性高、紋波小、電壓調整率和負載調整率高。另外，在大功率輸出時，需要增加功率因數校正PFC模塊。該電源可應用于電動車、視聽、應急照明等設備中。

參考文獻

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篇10

關鍵詞：教學做一體 直流穩壓電源 電路調試

中圖分類號：TM44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（c）-0000-00

作者簡介：安海霞（1975-），女，漢族，河北省易縣，天津職業大學機電學院副教授，碩士，主要研究方向：電氣自動化技術應用。

基金項目：本文是中國高等教育學會“十二五”教育科學規劃一般課題（課題編號11YB081）“高等職業教育‘教學做一體化’教學實踐中的問題與對策研究”的階段性研究成果。

《電子產品設計與制作》是高職學生電類專業的一門基礎課程。通過本門課程的學習，使學生掌握常用的二極管、三極管、集成運放、數字芯片等器件的選型與使用，學會簡單電路如：直流穩壓電源電路、觸摸延時電路、三角波產生電路、計數器等電路的設計、安裝與調試。為培養生產一線、從事電子產品設計與制作的技術技能型人才打下堅實基礎。

根據教育部2006年出臺的《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》所提出的“教學做一體化”是高等職業教育培養職業人的教學模式[1]，本課程進行了項目化教學設計，并在實訓室通過“教學做一體”的方式進行了教學實施。

本文以“項目一 直流穩壓電源電路的制作與調試”為例，進行教學策略的設計，同時分析電路制作、調試過程中的操作要點與故障原因。

一.項目教學策略設計

周軍在《教學策略》一書中指出：教學策略是指為了實現一定的教學目標對教學方法、教學媒體和教學形式等的選擇及組合。因此，教學策略是施教者（教師）在受到一定教學觀念影響下，對教學方法進行統攝、控制和調節的教學決策活動，從而實現對整個教學活動的調控[2]。

施良方、崔允t教授將課堂教學策略分成五大部分：課堂教學準備策略、主要教學行為策略、輔助教學行為策略、課堂管理行為策略和課堂教學評價策略[3]。筆者將中間的三部分綜合為課堂教學行為策略進行該項目的教學策略設計與實施。

1.課堂教學準備

（1）信息資源準備：直流穩壓電源的結構、組裝、工作視頻，各類二極管、穩壓塊等元器件圖片，元器件參數資料（pdf格式），具有針對性的行業、專業網站等。

（2）設備及元器件準備：電工實訓臺、萬用表、示波器、變壓器等實驗設備，多種類型二極管、穩壓塊、電容、電阻等器件。

（3）W生分組準備：將學生按動手及組織能力分組，每組不超過3人。

2.課堂教學行為設計與實施

本項目采用直流集成穩壓器設計電路，輸出電壓正負5V、電流0.5A。電路原理圖如圖1所示[4]。從圖中可以看出，電路由4部分組成，因此將教學過程分為4個任務進行。教學活動設計如表1所示。

3.課堂教學評價

教學評價是高職院校技能訓練教學活動中一項重要抓手，具有多方面的作用，是對技能訓練教學過程與目標是否達成的一種價值判斷，能控制、調節教學的實施，確保技能訓練任務的達成[5]。

按照技能訓練教學過程與目標是否達成，進行三方面的評價：（1）技能目標達成評價。根據電路的安裝與調試要求，對學生的動手能力進行評價，采取學生自評、互評、教師評價進行；（2）知識目標達成評價。教師根據學生組裝電路進行答辯考核，了解學生掌握知識情況，進行評價；（3）素質目標達成評價。根據學生的參與狀態、協作程度、情感狀態及職業素養進行互評和教師評價。將評價結果記錄在教學云平臺，課程完成后做總體評價。

二.電路制作、調試過程及故障分析

電路制作過程中，應根據電路原理邊制作、邊調試，用示波器觀測每一部分電路的波形，進而判斷元件有無損壞，電路連接是否正確。下面根據電路的四部分進行電路的制作與調試分析。

1.降壓電路的調試

將變壓器連接在交流220伏電源上，用示波器觀測輸出端波形，應為正弦波形，振幅在13伏左右。圖像不正確時，查找變壓器故障，可參考變壓器檢測知識。

2.整理電路調試

整流電路可采用四個整流二極管搭接，或者集成整流橋。按圖搭接好整流電路后，并連接電阻作為負載，正弦波形的下半周翻到坐標軸上面，電路正確。如若沒有波形，檢測連接電路是否正確及二極管的好壞。

3.濾波電路調試

按照電路圖將整流后的電路接在電解電容上，注意電解電容正負極的接法，輸出波形為一條在正半周的直線。如果沒有波形，檢測電容是否燒壞。

4.穩壓電路的調試

整流模塊7805及7905管腳的接法是重點也是難點。7805的1管腳為輸入端，2為接地端，3為輸出端；7905的1管腳為接地端，2為輸入端，3為輸出端。對應圖1，進行整流模塊的連接與調試。用萬用表測量輸出電壓時，紅表筆接7805的3管腳，黑表筆接2管腳，得出電壓為+5V；紅表筆接7905的3管腳，黑表筆接1管腳，得出電壓為-5V。

三.教學反思

項目化教學設計與教學做過程實施相結合，使學生在做中學、做中悟，引導學生自主探究、自主學習，極大的提高了學生的學習興趣。通過四個學習單元的逐層遞進，不斷的發現問題、分析問題，到最后通過實踐操作解決問題，增強了學生的成就感和自信心，同時提高了創新能力。小組內部的分工合作，與小組之間的評價，培養了學生合作、競爭的能力與意識，為走上工作崗位奠定了堅實的知識技能和文化素養。

參考文獻

[1] 教育部.《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》（教高〔2006〕16號）.2006.11.16

[2] 周軍. 教學策略[M]. 北京：教育科學出版社. 2007. 12

[3] 施良方，崔允t. 教學理論：課堂教學的原理、策略與研究[M]. 上海：華東師范大學出版社. 2001.9