直流稳压电源的设计要求范文

导语：如何才能写好一篇直流稳压电源的设计要求，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

伍水梅 广东省国防科技技师学院 广州同和 510515

【文章摘要】

电源是电路的核心，是电子电路制作过程中必不可少的设备。一个好的直流稳压电源能让电路制作事半功倍，效果显著。一般直流稳压电源由变压器、整流、滤波、稳压等几个部分组成。本文介绍了一种简单实用的直流稳压电源的制作。

【关键词】

直流稳压电源；变压器；整流；滤波； 稳压；7806

【Abstract】

Power which is the core of the circuit is the essential equipment for making electronic circuit. It will get twice the result with half the effort if a good DC power is supplied for the production of circuit.Generally speaking,DC power supply is mainly composed of transformer, rectifying,filtering and voltage-stabilizing. This article describes a simple and practical construction of DC power supply.

【Keywords】

DC Regulated Power Supply;Transformer; Rectifying;Filtering;Voltage-stabilizing; 7806

0 引言

科技在不断进步，人们对小型电器的需求越来越大，但不管是那种电器设备， 电源都是必不可少的，而且越是高端的电器，对电源要求越是严格。电源技术核心是电能变换与处理，广泛应用于教学、科研等领域，而直流稳压电源是电子技术中常用的仪器设备之一，几乎所有家用电器和其它各类电子设备都在使用直流稳压电源，它占着举足轻重的位置，是大部分设备与电子仪器的重要组成部分，是电子科技人员及电路开发部门进行实验操作和科学研究不可缺少的电子仪器。但实际生活中通常是由 220V 的交流电网供电， 直流电源需要通过电源系统将交流电转换成低电压直流电以供给各类电器设备使用。

直流稳压电源对电路调试、电路制作有决定性的作用，一个好的直流稳压电源，能让工作事半功倍。直流稳压电源系统主要由变压、整流、滤波和稳压四部分电路组成，其原理和制作过程比较简单， 如图1 所示。本文主要介绍一个能提供+6V、+1A 的串联型直流稳压电源的制作过程。

1 合适变压器的选择

变压器作为一个降压元件，主要是将初级电压（市电220V）转换为电路所需压降。根据电路要求提供+6V、+1A 的直流电源，所以在选择变压器的次级电压和次级电流时应适当增大，原则上次级电压应在所需电压的基础上多加3V，即次级电压应选6V+3V=9V，而次级电流应在所需电流的基础上乘以1.7 倍，即1.7A ；变压器的功率P 是初级线圈P1 和次级线圈功率P2 之和的一半，即：

P=（P1+P2）/2，

按照所选择的电压可计得：

P2=U2×I2=9×1.7=15.3W

P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W

这样可以选择变压器的参数是功率为18W，初级输入电压220V，次级输入电压9V。变压器应进行基本检测，如初级、次级线圈的分辨，最常用的方法有两个： 第一种是根据线圈电压与线圈匝数的比值V1:V2=n1:n2 可知线圈细的那边应为初级线圈（输入端）；另一种方法是用万用表的电阻档比较两线圈的电阻值，阻值较大的那一端为初级线圈（输入端）。

2 整流电路的配备

整流电路的主要作用是利用二极管的单向导通特性将变压器输出的交流电压转换为脉动直流，是直流形成的第一站，它所提供的电压比最大输出电压值

图4.2 1ms 调频周期信号频谱 要略高，所以在选用四个二极管时要注意耐压值应比变压器的次级输出电压大3 倍以上，耐流值应略大于变压器的次级电流。按照变压器所取的数据：U2=9V、I2=1.7A，所选取的二极管耐压应大于27V，耐流值最小应等于变压器的次级电流。二极管需要承受较大的反向电压，假如二极管反接，将会造成二极管损坏，电路无法工作等严重后果，因此安装前要对二极管进行检测，确保极性。二极管的检测：用万用表测量二极管的正反向电阻， 根据二极管的单向导通特性可以轻易的判断出小电阻的那次黑笔所接是正极，红笔所接是负极；对于外观完好的二极管也可以从银色圈圈在哪边从而判出负极。

3 选用不同的电容器实现滤波

滤波电路是利用电容器将整流电路所输出的脉动直流存在的交流成份滤掉， 使输出波形变得平滑。不同类型的电容器有着不同特性，在电路中能起不同作用， 因此不同的电路应该选择不同的电容器； 但不管何种电容器，在电路中承受的电压都不能超过它自身的耐压值，否则电容器将受到损坏，甚至产生“放炮”现象。根据变压器的次级电压等于9V，选择电容器的耐压值应为1.42 U2，即13V，电容器的容量应为（1500 ～ 2000）I2 （I2 为变压器次级电流），即电容器可选用3300 ～ 4700μF 的。在本文所设计的电路中，前面的滤波电容C1 可适当选大到3300μF 以上，稳压出来的滤波电容C2 就要相对减小，可选择几十微法的。利用万用表的电阻档检测电容的好坏，判断电容有无短路、断路和漏电等现象：按电容量的大小用万用表不同的电阻档，红、黑表笔分别接电容器的两引脚，在表笔接通瞬间观察表针的摆动，若表针摆动后返回到“∞”，说明电容良好，且摆幅越大容量越大；若表针在接通瞬间不摆动，则说明电容失效或断路； 若表针在接通瞬间摆幅很大且停在那里不动，说明电容已击穿（短路）或漏电严重；若表针在接通瞬间摆动正常，只是不能返回到“∞”，说明电容有漏电现象。对电解电容更要分清楚正负极，避免反接。

4 稳压电路的研制

稳压电路是当电网电压波动或负载发生变化时，能使输出电压保持稳定的电路。根据电路的连接方式可分为并联型直流稳压电源和串联型直流稳压电源。并联型直流稳压电源所用元器件少，较经济；输出短路时元器件不易损坏，但效率低，调压范围小，负载变化容易引起输出电压的变化，适用于负载电流变化不大或极易发生短路的场合。相比之下串联型直流稳压电源可用在负载变化较大，稳压性能要求较高，输出电压可调等场合，所以建议安装串联型直流稳压电源。常用的稳压元件有稳压管、LM317、CW78××× （CW79×××）。

稳压管是特殊加工而成的二极管，和普通二极管一样具有单向导通特性，主要工作于反向击穿区，起稳压作用，通常并在负载两端使用。当它两端所加的反向电压达到反向击穿电压时，管子导通，电流急剧上升，达到稳压效果。只用稳压管工作的稳压电路一般较简单，性能也较差， 适用于输出电流不大，稳压要求不高的场合。为改善稳压效果，稳压管常会和复合管一起用，但稳压效果还是不理想。

LM317、CW78×××（CW79×××） 同属三端集成稳压器，都是将稳压电路通过半导体集成技术压制在一块半导体芯片中形成集成稳压电路[9]。LM317 是一种常用的三端可调稳压集成电路，输出电流为1.5A，输出电压可在1.25 － 37V 之间连续调节，调整使用方便。CW78××× 系列为输出正电压的固定式三端稳压器， CW79××× 系列为输出负电压的固定式三端稳压器，两者都包含了输入、输出、公共接地端三个引出端，具有限流和热保护的功能，且根据后序××× 不同各有不同的的输出电压和输出电流，第一个“×” 代表额定电流--- 字母L 表示输出电流为100mA，字母S 表示输出电流为2A， 没有字母表示输出电流为1A ；后面两个×× 表示额定电压---05 表示额定电压为5V，12 表示额定电压为12V，如此类推。根据要求，本文选用7806 集成稳压器（如图5 所示），其额定电压+6V，输出电流1A ；若是79S12 则额定电压为-12V，输出电流2A。在使用所选IC 前，应注意区分7806 的三个管脚和判断其好坏。区分管脚时可将三端稳压器正面竖起来面对自己， 从左到右依次为输入端、接地端、输出端， 使用加电压法测试三端稳压器好坏，在7806 的1 脚和2 脚按极性加上直流电压（9—35V），用万用表测3 脚和2 脚的电压， 如果所测电压数值与稳压值相近（大小不超出2V），则说明稳压器性能好。

5 附加电路的选用

根据电路的要求不同，也为了让电路能更好的工作，可以在原电路的基础上增加一些冗余电路，如电源指示电路，输出电压显示电路，散热电路等。

当电路完成后应重新检查一次所有元器件，如二极管的方向、电解电容的极性、集成电路的各管脚等，在检查无误后则可以进行通电调试，接通开关后若指示灯显示正常，则+6V、1A 直流稳压电源即可正常使用，其原理图如图2 所示。

6 结束语

通过对直流稳压电源的分析制作，总结出直流稳压电源的制作应从选材入手， 根据电路要求进行电路设计。只要认真扎实的进行制作，就能从中悟出很多有关直流稳压电源的制作技巧，使一些积累问题迎刃而解，推导出开关型稳压电路、串联反馈式稳压电路、输出正负电压可调的稳压电路等的制作，提高创作水平。

【参考文献】

[1] 田智文. 一种带有保护电路的直流稳压电源的设计[D]. 西安：西安电子科技大学，2011

[2] 孟祥印，肖世德. 基于先进集成电路多输出线性直流稳压电源设计[J]. 微计算机信息，2005，21（1）： 154-155，180

[3] 金钊. 直流稳压电源的性能测试与优化[D]. 威海：山东大学，2012

篇2

提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压电路进行电压转换，使用单片机及其集成的A/D转换器完成功率测量及显示功能，同时在功率测量中使用了专用的集成检流放大器。通过对试验板进行测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。

【关键词】直流稳压电源 功率 检流放大器 单片机

直流稳压电源及其输出功率测量系统在生产、生活中被广泛使用，其中5V直流稳压电源普遍应用于各类数码设备充电、小型仪器仪表供电等，因此一种性能优良，运行稳定的5V直流电源具有很高的实用价值。这里以2013年全国大学生电子设计竞赛L题“直流稳压电源”所列基本要求为基础，设计了一种5V直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统能够提供最大1A的电流，适用于各种不同的应用场合。

1 总体设计

系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压芯片进行电压转换，将输入的直流电压转换成5V，并使用采样电阻与AD转换器完成功率测量，采用液晶屏显示系统相关信息。系统结构框图如图1所示。这里单片机采用的是宏晶科技生产的STC15F2K60S2，该单片机是一款高速、低功耗的8051改进型单片机，内部集成高精度时钟及复位电路，可以省去外部时钟与复位电路，更重要的是该单片机内部集成了一个8路高速10位A/D转换器，在本系统中用于功率测量。

系统设计主要技术指标如下：

负载电阻为5Ω时，当直流输入电压在7～25 V变化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率≤1%；

直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时，要求负载调整率≤1%；

功率测量与显示电路能实时显示稳压电源的输出功率。

2 直流变压部分设计

这里直流变压芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。该芯片电路简单，只需要4个元器件就可以完成基本电路的搭建，直流变压部分原理图如图2所示。

根据芯片手册与系统所要求的技术指标，硬件各部分元器件参数取值如下：C1为680?F电解电容，C2为470?F电解电容，D1为肖特基二极管SK54，L1为33mH电感。

该部分电路结构虽然简单，但由于模拟电路受电路板步线及元器件特性影响较大，故在设计时应注意以下一些问题：由于开关电流与环线电感密切相关，这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问题，要使这种感应最小、地线形成回路，这里D1与LM2596引脚2，C2与L1，C1与LM2596之间的连线在PCB 板上要印制得宽一点，且要尽可能地短，并且C1、C2、D1、L1 这4个元器件要尽可能地靠近LM2596。

3 功率测量电路设计

这里采用MAX4070完成系统对输出功率的测试，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低价的双向、高侧、电流检测放大器，性能优良，适用范围广，该芯片共模输入电压可高达24V，且与电源电压无关，供电电流低于100?A （关断状态电流降至10?A），总的输出误差小于1.5%。为了增加设计的灵活性，芯片需要外接一个确定阻值的检流电阻，并且还可通过一个引脚选择芯片的增益为50V/V或100V/V。芯片通过单一输出引脚输出与电流成正比关系的电压信号，便可连续监视电流变化。这里由于输出电压是确定的，只要对输出电流进行测量便能实现功率测量。功率测量部分的原理图如图3所示。

4 性能测试与分析

5 结论

这里提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，并给出了具体的设计，按照设计制作了实物并进行了性能测试，通过测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。

参考文献

[1]缑新科.苏国英.石英晶体微天平驱动电路设计[J].电子设计工程，2013，21（32）：30-32.

[2]潘传勇，丁国臣，陈世夏.一款基于锂离子电池移动电源的设计[J].现代电子技术，2013，20（37）：52-53.

[3]焦保国.一种高可靠性矿用稳压电源的设计[J].电工技术，2008，10（29）：67-98.

[4]黄智伟，邹其洪.高端电流检测放大器MAX4372及其应用[J].电子质量，2002，4（23）：55-56.

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篇3

关键词：直流，稳压电源，设计

Abstract: power supply is designed in this paper is composed of two parts, respectively, step voltage output power group and the positive and negative double power group. AT89S52 microcontroller as the core of the design of the control device, with the help of DAC series of digital-analog conversion chip, LM317 and LM337 regulator and CD4051 as the transform of the output voltage. DC regulated power supply design has certain protective function, and can be conveniently on the voltage display, each with 0.1V step increasing or decreasing voltage, enough to satisfy many experimental situations.

Keywords: DC, DC power supply, design

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

一、引言

直流稳压电源是电子及电气中常用的设备之一。传统的直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多，但均存在以下问题：当输出电压需要精确输出，困难较大。另外，常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。现设计精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有较高的应用价值。

二、本系统功能特点

(1)一组电源最大输出电流可达2.5A，输出电压从0.0V～＋12.0V以0.1V步进连续可调（递增或递减），在输出电压在小于＋3V时，短路保护；当输出电压为＋3V～＋12V时输出电流超过2.5A时保护。另一组电源最大输出电流为1A，输出电压为：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八种电压依次可调。

(2)输出端无论是过流还是短路，保护电路的动作都是以切断输出回路的方式工作，且当输出短路不再存在或负载足够轻时电路会自动恢复正常工作状态。保护动作时兼有声光报警信号。

(3)电路能够将两组电源的输出电压幅值实时直观地显示出来。

本文以AT89S52单片机为本设计的核心控制器件，借助于DAC系列数模转换芯片将数字量转换成模拟量，并通过I/U的转换以电压的形式输出；运用LM317与LM337结合的方式作为稳压器，用CD4051作为输出电压的变换。

三、系统硬件的设计与实现

系统硬件的结构框图如下图所示。主要由单片机、两组电源、显示、检测与保护电路、报警电路及键盘输入电路组成。

3.1、步进电压输出电源组工作原理

在这部分电路中主要的器件有单片机AT89S52、D/A转换器DAC0832、运放OP07和电流放大所用三极管。其电路原理框图如下图所示。

工作原理：首先给各芯片正常工作的条件，先利用单片机产生一组8位二进制代码并从P0口输出，可以通过按键来调整单片机输出二进制代码的加1和减1。8位二进制范围在00000000～11111111有效,再用此组二进制码送到DAC0832的数据输入端（DI0～DI7）,本系统是因D/A转换简单，故采用直通方式工作。与单片机电路连接如下图所示。

在电流/电压转换之后用运算放大电路进行了4倍的电压放大电路。电路连接如下图所示。

3.2、常用正负双电源组工作原理

该电源组输出正负对称的直流电压，电压值为8组实验最为常用的电源：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。为了确保用电安全，电路在开机状态下必须能有0V的输出功能。电路原理图如下图所示。

图中二极管D1、D3的作用是输入开路时，防止C13、C23通过LM317、LM337放电。D2、D4的作用是输出端短路时，防止C12、C22向稳压器的调整端放电。在LM317稳压电路中，它的基准电压为＋1.25V，输出电流可达1.5A。图中R1、R2为泄放电阻，其输出电压的改变通变换调整端的电阻予以实现。

3.3、保护电路工作原理

保护环节的硬件电路主要由取样电路、A/D转换电路、单片机、保护控制与报警电路四部分构成。构成框图如下图所示。

它能在输出端短路或是负载过重导致的过流现象存在时动作，以切断输出回路保护电源本身不致损坏。其取样电路采用阻值极小的大功率电阻，这里取值为0.1Ω，如下图所示。

串联电阻R2、R3的作用为了防止输出端短路是的高电压反馈到A/D转换器的模拟量输入端而导致其损坏。当输出端连接上负载时，在取样电阻就会有电流流过，并产生一定的压降，并作为取样信号送到A/D转换电路进行模数转换。

3.4、显示电路工作原理

显示电路运用了最为常用的1/3位A/D转换集成电路ICL7107，由于该芯片要求正负双电源供电。以ICL7107本身38脚产生振荡信号作为资源，用一个六非门集成电路CD4069（或74LS04）与电阻电容构成负压产生电路。而芯片参考电压（36脚）仍用TL431提供。如下图所示。

3.5、数控部分

数控部分是稳压电源实现数字化控制的核心。以AT89S51单片机为控制核，采用DAC模块实现稳压电路的输出控制，并由ADC模块实现输出电压的测量，利用键盘和显示模块实现人机交互。键盘模块采用4×4 矩阵键盘，实现输出电压的数字化设定和步进调整。而DAC模块和ADC模块都采用串行控制芯片，减少了单片机IO口的使用。

四、系统软件设计

本系统的软件用C语言编写而成。包含主程序、D/A转换程序、A/D转换程序、保护动作程序几个模块组成。主程序流程图如下图所示。

由于设计使用的51系列单片机没有SPI接口，故采用软件模拟SPI的操作方法实现串行控制。在ADC采样时，对输出电压进行多次采样(如100次)，取其平均值作为采样结果，否则采样过于频繁，测量不准确。而预设DAC输出时，根据设定值预设一个DAC控制字，使输出接近设定值。在微调DAC输出时，只需对DAC控制字进行增1或减1操作即可。在键盘扫描时，如果按下的是数字键，则储存数字; 如果按下的是单位键，则组合之前按下的各数字键，使之成为一个数值，作为新的设定值; 如果按下的是步长键，则可设置步长值; 如果按下的是步进键，则对DAC设定值按所设置的步长增或减，使输出电压步进变化。

五、结果分析

（1）由于选择A/D与D/A转换器精度远高过指标要求的精度，且电路中所用的电阻均采用精密电阻，所以可以保证设定值和实际测量值的精度要求经过测试，误差最大为0.06V。

（2）输出端并联大容量的电容滤波与优质高频吸收电容（突波电容）,进一步降低输出电压的纹波系数。

六、结束语

本文介绍的电源以AT89S52单片机为核心控制器件，此电源不仅拥有完善的过流保护功能、直观的电压显示、良好的稳定性和较大的输出电流，而且能同时输出常用正负双电源和以0.1V步进递增或递减电压，足以满足众多实验场合的需求。

参考文献

[1] 王春梅.实验室简易数控直流稳压电源的设计[J].化工自动化及仪表.2011(01)

[2] 刘楚湘,杜勇,尤双枫.基于单片机的数控直流稳压电源设计[J].新疆师范大学学报(自然科学版).2007(01)

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关键词：Multisim12.0 电子线路 实验教学 设计初探

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0170-03

当前由于部分学生创新意识弱、知识掌握不牢固和缺乏毅力，导致他们创新能力偏低，学习的效果不尽人意[1]。为改变这一状况，引入Multisim12.0仿真软件模拟实际电路，将多媒体及屏幕广播应用于电子线路课程设计教学中，充分激发学生学习的兴趣，调动他们的主观能动性，使学生了解到模拟电子技术这门课程并不抽象，而是与工程实际紧密联系着的，有着十分重要的实用价值。

电子线路课程设计是为配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。首先采用EDA（电子设计自动化）技术中的Multisim12.0软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成EDA技术方面的初步训练，然后搭接出实际电路[2]。通过这一环节，对培养学生的创新思维、综合能力素质与工程实践能力等方面均能进行全面的检验[3]。

1 Multisim12.0软件简介

电子线路课程设计所用的Multisim12.0是美国NI（国家仪器有限公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作，12.0是目前该软件的最高版本。它具有更加形象直观的人机交互界面，包含了Source库、Basic库、Diodes等15个元件库，提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如：电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。采用图形方式创建电路，再结合软件中提供的虚拟仪器：数字万用表、函数信号发生器、四踪示波器等对电路的工作状态进行仿真和测试，设计者可以轻松地拥有一个元件设备非常完善的虚拟电子实验室。

2 Multisim12.0软件应用实例

为了培养学生在电子线路课程设计中对电路的分析能力、发现规律并验证结果的综合创新实践能力，使学生掌握科学的学习方法，选择了一些既实用又有代表性的课题：常用波形转换发生器、双电源共射极耦合差分放大电路（动、静态分析）、微积分运算电路等。下面以直流串联型稳压电源仿真为例，说明 Multisim12.0软件的具体应用。

2.1 直流串联型稳压电源总体结构

当前绝大多数设备及装置都需要直流电源进行供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。直流串联型稳压电源原理框图如图1所示。

直流串联型稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。电网供给的交流电压（220 V，50 Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，再通过滤波电路滤去交流分量，得到比较平直的直流电压，但这样的电压会随着交流电网电压的波动或负载变化而变化，故在对直流供电要求较高的场合，还需要稳压电路，使输出电压更加稳定。

2.2 直流串联稳压电源原理图输入

利用Multisim12.0软件友好的操作界面，建立新文件，新建项目，创建电路图，连接电路。直流串联型稳压电源仿真电路如图2所示，图中虚框标注了四部分模块组成。采用桥式整流，电容滤波电路，稳压电路是一个闭环的负反馈控制系统。

（1）原理分析。

假设由于负载电阻的变化（输入电压不变）引起输出电压瞬时降低时，通过R4、R5，调节的取样电路，引起三极管基极电压（）B成比例下降，由于三极管的，所以发射结电压（）BE将减小，于是与构成的复合管的基极电流（IQ1）B减小，发射极电流（I）E随之减小，管压降（UQ1）CE增加，由于输入电压不变（），这样输出电压就上升，反之，输出电压则下降。通过以上的负反馈控制，最终使输出电压稳定，达到稳压效果。

2.3 输出电压调节范围

调节取样电路中的值可改变输出电压。输出电压的最大值为：

输出电压的最小值为：

通过计算可以看出，调节的阻值就可以控制输出电压的范围。这里，以保证调节到合适的阻值时，稳压输出6 V。

3 仿真验证

在Multisim12.0 软件右侧栏的仿真仪表中选择Multimeter（万用表）XMM1和XMM2分别测量三极管的集电极与发射极管压降VCE和输出电压，选择四踪示波器XSC1方便测试各点输入输出波形。

3.1 负反馈稳压仿真

改变负载阻值，分别调整为330、100和1K，万用表XMM1和XMM2测量三极管的集电极与发射极管压降VCE和输出电压的值如表1所示。

由表1中的测量值可以看出，当负载变大时（330调整为1000），引起输出电压瞬时降低，三极管的集电极与发射极管压降VCE变大（39.12 V变为39.25 V），导致输出电压由6.097V增至6.099V；当负载变小时（330 调整为100 ），引起输出电压瞬时升高，三极管的集电极与发射极管压降VCE变大（39.12 V变为38.68 V），导致输出电压由6.097 V降至6.089 V，稳压6 V得以验证。

3.2 稳压系数测量

衡量稳压电源稳压的主要质量指标有输出电阻，稳压系数和纹波系数。这里选取了稳压系数进行动态测试。在输出端接入负载=330 ，当负载不变时，输出电压和输入电压的相对变化之比，即（式1），调节电源输出值，模拟电网电压波动10%，测得数据和如表2所示。将数据带入（式1），得，可见输出电压相对稳定。

3.3 仿真值与理论值对比

当电源电压为220 V时，将仿真电路图2中的滑头调整为0%，用数字万用表测量，得=3.628 V（理论值=3.77 V）；滑头调整为100%，用数字万用表测量，得=8.546 V（理论值=8.87 V）。与理论计算值对比，相对误差为0.038%。

3.4 仿真波形

在仿真仪表中选择四踪示波器XSC1，测得直流稳压电源电路各点电压波形如图3所示。电源电压正弦波经整流桥整流输出为，再经滤波得到纹波，最后在负反馈稳压电路作用下输出比较平滑的直流电压。通过观测仿真波形，比较直观地验证了直流串联稳压电源原理的正确性。

4 结语

模拟电子技术是电力工程类包括电子信息专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科，只要与电子行业有关的都要用到模拟电路，晶体管，集成运放，反馈，直流稳压电源是我们常用的器件和电路。通过Multisim12.0 仿真软件在电子线路实习中的应用，使概念原理多、理论性强、比较抽象、学生理解起来很费劲的模电课程学起来更轻松，学生能够获得成就感，提高了学生的学习兴趣，对后续课程的学习打下了良好的基础。

参考文献

[1] 苑广军，孙继元.工程对象教学法培养创新能力的应用研究[J].实验技术与管理，2014，31（2）：21-22.

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关键词：项目化；整流；滤波；稳压

1.制作要求

1.1任务

设计直流稳压电源，电源输出电压1.25~30V可调，最大输出电流为1.5A，输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-3；输出电阻小于0.1Ω。

1.2要求

①选择电路形式，画出电路原理图；②合理选择电路元器件的型号及参数，并列出材料清单；③画出安装布线图；④进行电路安装；⑤进行电路调试与测试，拟定调试测试内容、步骤、记录表格，画出测试电路。

1.3装配电路板

在通用电路板上进行电路布局图的安装，电路装配的工艺流程说明，调整测试内容与步骤，数据记录，测试结果分析等。

2.学习要求

1、了解直流电源的基本组成和性能指标。2、掌握线性直流电源中整流、滤波、稳压电路的选择、电路元件的参数计算、选择等。3、掌握线性直流电源设计的方法和步骤。4、掌握直流电源的装配、调试和测试的操作技能。5、具有安全生产意识和预防措施。6、能与他人合作、交流，完成电路的设计、电路的组装与测试等任务，具有团结协作、敢于创新的精神和解决问题的能力。

3.分析过程

3.1电路原理图

如图1所示，T1为自耦变压器，T2为电源变压器，V1～V4为整流二极管，C1为滤波电容，CW7812为三端稳压器，R和RP组成负载RL，两块电压表分别接在整流滤波电路的输出端及稳压电路的输出端。

3.2操作过程及数据分析

1、按图示电路先连接变压器和整流电路，T2用18V，用示波器观察输入、输出端的波形，并用万用表测试输入、输出电压的值（注意输入是交流，输出是脉动直流），并作好记录。变压器输入电压Ui整流后输出电压Uo118V16.2V

2、在第1步的基础上，接入滤波电容，用示波器观察滤波后输出的波形，并用万用表测试输出电压，作好记录。变压器输入电压Ui整流后输出电压Uo1滤波后输出电压Uo218V16.2V21.6V

可以看出经过整流滤波后，交流变成平滑的直流电，输出电压值得到提高，变为1.2Ui。

3、完全按图1接好电路，再按以下操作测试和观察。

①负载电阻RL保持不变，调节自耦变压器在一定范围内220(1±10%)V变化，观察整流滤波电路输出端的电压表及负载两端的电压表的变化，会发现滤波电路输出端的电压表指针发生了变化，而负载两端的电压表读数12V却不变。

②输入电压（自耦变压器调到AC220V）不变，调节RP，观察负载两端的电压表，读数12V仍不变。

可以看出:该电路在电源电压及负载RL变化时，负载两端电压值均不变，即实现了稳压功能。

由以上演示看出：直流稳压电源就是一种把交流电变为直流电，能输出稳定直流的一种电子设备。它一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其框图如图2所示：图2直流稳压电路框图

图中，电源变压器的作用是为电设备提供所需的交流电压，主要起降压的作用；整流器的作用是实现交流电变成脉动直流电；滤波器的作用是将整流后的脉动直流变换成平滑的直流电；稳压器的作用是克服电网电压、负载及温度变化所引起的输出电压的变化，提高输出电压的稳定性。

根据以上内容，学生通过制作项目电路既加深了对电路结构的认识，又增添了学习兴趣。使这部分枯燥的理论转化为先观察现象，再通过测试的数据，反推各部分数据之间的关系。简化了理论数据的推导过程，学生学起来更加容易，这一点在我系学生学习的过程中得到普遍的认可。（作者单位：泸州职业技术学院）

参考文献

［1］《电子技术》;编著者,付植桐;高等教育出版社;2000年第1版

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关于车载电子设备，一般概念是指不涉及车辆控制与行车安全（诸如行驶系电子控制系统、安全系电子控制系统、传动系电子控制系统等等）的电子设备，是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，他和汽车本身的性能并无直接关系，因而其大致可分为两类，一类是包括汽车信息系统、导航系统、音响系统及电视娱乐系统等等，是属于一般性的车辆辅助设备，另一类则是为执行特殊任务及工程任务的专用设备。对于这类车载电子设备，一般则有两种供电方式：一种是直接取用车上12V或24V车载电瓶，另一种是通过采用逆变器将电瓶电源转换为220V的交流电源，间接获得电源。然而这些方式下的设备总功率必将受到一定的限制，因此电源的效率是设计的重点，尤其是大规模集成电路以及数字电路的设备上的广泛应用，需要5V、3.3V以下的电源。

2.电源效率

2.1 逆变电源

由于是车载环境，设备的总功率受到限制，因此，对于采用220V的交流电作电源的设备，为了获得220V的交流电，工频逆变器则是关键部件，大多数是直接采用专业的单相逆变器，可提供比较大的输出功率，稳定的电压，谐波干扰小，负载能力强，有较高的电源效率。高端逆变器是纯正弦波电压输出，国外名牌产品尤其是欧美产品，效率都很高，可达到90%以上，而欧洲的标准是97.2%，但价格也昂贵，而国内产品则大都在90%以下，稍次点的是准正弦波逆变器，电源效率也很高，但电源谐波干扰相对较大，对要求高精度的设备不利，而方波逆变器则因为三次谐波较强而引起电磁污染严重，而且负载能力差，仅是额定负载的40~60%。概括来说，纯正弦波逆变器通过高质量的交流电，可驱动任意负载，但其技术要求及成本很高。而准正弦波逆变器，可以满足大部分的设备需求，价格适中，也是目前市场的主流产品，方波逆变器则技术含量低，效率不高而逐渐没有了市场。

2.2低压电源

低电压的直流稳压源，是大多数的电子装置及设备所必需的。就目前的技术，直流稳压电路中最常见的、应用最广的有线性稳压电源和开关稳压电源，它们各自都有一定的特点及适用范围。

2.2.1 线性稳压电源

直流线性稳压电源就其工作原理，简单地说，就是一个用等效的可变电阻器与负载串联或并联，通过控制可变电阻器发挥其分压或分流作用，使负载端电压保持恒定。

因此这类电源有一个共同的特点就是它的输出电压比输入电压低，其调整管工作在线性区，调整管与负载或串联或并联，通过改变调整管压降来稳定输出，属于降压型的稳压器。

此类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高、元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。但是缺点也很突出，效率低，因调整管工作在放大状态，以致稳压器上的压降越大、负载电流越大，功耗就越大，效率更低。

2.2.2 开关型稳压电源

与线性电源相比，开关电源是运用“斩波”技术这一更为高效的工作方式。其核心是DC/DC变换电路，也称直流斩波电路。是一项能量（功率）控制技术，运用电感、电容的储能特性，通过可控开关的通断时程，间断地将输入的电能储存在电容（感）里，然后再释放给负载，从而提供合适的电能给负载。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

DC/DC变换电路就是将输入的直流电压变换成固定的或可调的输出直流电压。主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）控制，DC/DC变换电路广泛应用于开关电源。

根据电路的拓补结构，常见的DC/DC变换电路主要有非隔离型电路、隔离型电路等。

*非隔离型电路（无变压器）

非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍斩波电路的工作原理、升压及降压斩波电路。

*隔离型电路（有变压器）

在非隔离型电路中加入变压器，将输入输出电路电气分离就可构成隔离型电路。

正激电路与反激电路之分，其特性与运用场合各有不同。

反激式：适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低、输出电路中虽然用到滤波电感，但要求却不高（一般采用定值取值，而不必进行计算）。

正激式：开关管导通时传输能量，适合于200W以上的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，但要计算滤波电感的参数，正激式的缺点：开关损耗大于反激式、噪声大于反激式、元件数目比反激式多。200W以上的电子产品在日常使用较少，反激式适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是反激式用量多于正激式的原因

整体而言，开关电源的优点是功耗小、效率高（可以达到80~95%）、稳压范围宽、稳定可靠、因工作在相对高频，滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；缺点相对于线性电源来说成本较高、纹波较大，还可能带来难以克服的EMI问题。

3.低压电源设计

车载设备的电源主要取自电瓶12V/24V电源，以及通过逆变器而间接获得的220V交流电，由于是车载环境，在电源的使用上有其特殊性与局限性，因而在电源的选择上，提高电源效率是永恒原则，开关型直流稳压电源可满足对电源效率和安装体积有要求的地方，对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方多选用线性直流稳压电源，这是不得已的折中办法，必须根据具体要求，环境情况灵活运用。

在选择或设计一个电源之前，应当先充分了解和掌握不同性质的电源的性能特点，同时还需要预先清楚此电源所服务的都是些什么系统及设备，详细了解其对电源的要求和限制，对这些问题的掌握和透切了解，可大大降低成本和减少开发时间。

1、线性直流稳压电源在设计上，主要的技术措施是降低调整管的功耗。

1）控制输入输出电压差，通过设计选择合适的220V交流降压变压器的输出电压；

电路中要求提供较低电压的电源，如果功率也比较小，可通过稳压二极管等构成二次电源；

2）控制稳压源满负荷状态的输出功率，以降低总输出电流，必要时可将按并联方式供电的电子设备分作几部分，以便为其独立供电；

常用的线性串联型稳压电源芯片有：

* 78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型），（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V），属于固定输出电压型；

* LM117/LM217/LM317（可调正电压型），LM137/LM237/LM337（可调负电压型）三端可调稳压器集成电路。

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电子技术课程是一门专业性、实践性很强的学科，传统的讲授+PPT教学模式很难适应当前教学要求。任务驱动式教学模式是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法，它以教学任务为主线，教师为主导，学生为主体，并以协作的方式完成教学任务，可以培养学生的自学能力和相对独立地分析问题、解决问题的能力。本文阐述了任务驱动式教学模式在电子技术课程中的运用方式。

关键词：

任务驱动;电子技术课;应用

由于学生学习能力、个体素质、学习意愿等存在差异，导致电子技术课程教学一直是授课教师“头疼”的课程。如何把学生的兴趣吸引到教学中，让学生主动有效地完成教学任务是笔者一直思考的问题。

一、任务驱动教学模式的核心

任务驱动是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法，属于探究式教学模式，适用于培养学生的自学能力和相对独立地分析解决问题的能力。它包括五个环节：提出任务、分析任务、自主学习、完成任务、过程评价。任务驱动教学模式创新性的以任务为主线、学生为主体、教师来引导作为基本内涵，学生作为主体参与到教学中，教师在教学中起到组织、引导、控制、促进、改善作用。这种模式充分调动学生的主动性、创造性和学习兴趣，让学生在“动”的过程中学到知识。

二、任务驱动教学模式教学的过程

第一步：教学开展前，教师确定主题，提出任务。第二步：学生结合自己意愿和能力，分析任务并分组。第三步：教师对核心内容进行辅导和讲解，学生按照任务要求借助多媒体设备、图书资料等进行自主学习。第四步：学生对任务内容进行实践性操作，小组分工配合和个人技能相结合，教师协助学生解决遇到的困难。第五步：每组学生讲解和展示自己完成的项目，学生互评，教师进行总体评价。

三、对任务进行设计的方法

在教学任务设计的阶段，对学生现有的知识结构和水平进行评估，针对学生的特点进行设计，做到让学生有兴趣且乐于构建知识体系。第一，差异化的任务设计。根据学生知识掌握的能力和意愿不同，在设计任务时应相互关联而又存在差异。在保证核心知识不变的前提下，把握知识脉络，突出重点，抓住关键，做到因材施教。其具体步骤为，教师通过实例授课讲解任务用到的新知识与技巧，学生根据实例做出类似项目，掌握任务中所包含知识点和技巧；学生完全理解和掌握知识点；学生自行设计或按照自己的思路进行探索，提高学生的积极性和学习兴趣。第二，协作性的任务设计。团队配合是当今社会大力提倡的能力之一，一个人的智慧和精力有限。为了使学生将来工作后快速适应岗位和工作氛围，在任务设计中教师应加入协作性配合模块。良好的团队配合不仅事半功倍，同时也充分发挥分析能力和讲说能力，使他们在相互讨论、争辩中解决问题。

四、任务驱动教学模式在课程中的运用

以直流稳压电源课程为例。一是教学任务的设计。直流稳压电源电路由变压、整流、滤波、稳压四部分构成，电路中变压器起到变压作用。二极管起到整流作用——将交流电转换成脉动直流电。电容起到滤波作用。电路的调整使输出电压稳定。二是学生对任务进行分析。直流稳压电源的内部构造是什么？每个元器件的作用是什么？是如何实现直流稳压的？三是内容讲解和学生自主学习为核心。教师将核心内容二极管及其整流电路、滤波电路、稳压电路，进行讲解。学生根据任务要求自行查阅相关资料，试析解决问题。四是完成任务。学生对直流稳压电路进行实践性操作，组装和调试电路。调试内容主要有调整、测试电源输出电压、空载电流、负载电流、电压调整率、电流调整率和纹波电压等。教师在一旁指导并协助学生解决出现的问题。五是评价总结。做到“三评”，即小组自评、每组互评、教师讲评。对于掌握慢、基础不扎实的学生要加强小结和知识点回顾；对于掌握快、能力更好的学生要引导他们继续探索更深层次的知识，这样将使每个学生都有收获和成就感，真正实现了分层教学和因材施教。任务驱动教学模式是对现有教学模式的一种改进和创新，实施它的目的在于培养学生的自学、观察、动手、研究和分析问题的、协作和互助、交际和交流能力以及生活和生存的能力。学与做相结合的模式体现了中等职业教育的特点与特征，是促进中等职业学校学生全面发展的一种有效教学方法。

作者：李永建 单位：河北省廊坊市高级技工学校

参考文献：

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【关键词】实践操作兴趣成功快乐自信心

当前中职生最突出的现象主要表现在惰性强、不自信、不求上进等方面。产生这些现象的原因有以下几方面：首先是许多中职生都是单亲或留守家庭的孩子，父母对孩子的教育管得太少或管得方法不对导致孩子自小成绩较差、缺乏自信。其次是中职生年龄普遍较小，有的初中还没毕业就来中职校学习了；有的还处在青春年少叛逆期，不能全面分析面对的问题和疑惑；有的对自己认识不足，没有形成健康正确的自我意识；很多学生无法具备较强的自信心。再次是他们大多数都是独生子女，娇气任性、自私冷漠、耐挫力差。一旦遭遇挫折或批评，便变得灰心丧气，萎靡不正。第四是中职生基础教育底子弱或自身努力不够，甚至自暴自弃，导致老师和社会评价不高，加剧了他们自信心的缺乏。第五是当前教育体制或教育方法不当。有些孩子仅仅因为智力发育慢了半拍或学习的兴趣有些差异，就被当作另类看待，结果导致成绩越来越差，学习兴趣越来越低，形成恶性循环。

现代社会，学习是终生任务，不可能一次完成，在学校几年的学习，也没办法决定一个人终生的发展和成就。走出校门，只要坚持终生学习，相信他们就业后，从基层做起，就会更直接了解社会、接触下层、熟悉国情，也将更有益个人的成长和成功，更利于未来的发展。所以，中职生一定要自信。“所谓自信，就是要在认识自我的基础上充分相信自己：相信自己可以在面对困难与挑战的时候，将自己最大的潜能释放出来，相信自己可以在理想和兴趣的引导下坚定不移地走向成功。”自信是潜能的放大镜，自信是成功的推进器，自信是快乐的催化剂。下面就我在直流稳压电源小制作实训课中，对学生学习自信心的培养谈点几认识和看法。

一、在新课导入明确课程的重要性，激发学生学习兴趣

教师提出问题：现今学生每人都有一部手机，手机在使用当中如果没电了，手机还能用吗？多数学生不用思考就能快速回答：“不能用。但是手机电池一充电就可以用了”。聪明、表现好的学生教师要及时鼓励他们、表扬他们，并告诉他们直流稳压电源的应用及其重要性。

直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位，是为各种电子电路提供直流工作电压，是电路的心脏。当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路――电源电路。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。电子设备对电源电路的要求就是当电网电压波动或者负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源电路。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。其次在职业教育的电子技能训练课程中，学生首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。

“兴趣是人对认识和活动需要的情绪表现，是积极探究事物的认识倾向”。学生一旦对学习发生了兴趣，各种感官包括大脑都会处于一种活跃的状态，从而为参与学习活动提供最佳的心理准备。

二、设计合理的教学案例，让学生成为课堂的主人

对机电技术应用专业的中职学生，要根据学生的实际情况、学校培养学生的目标而设计的一套行之有效的教学案例，引导学生成为课堂的主人。一节课45分钟，教师占用的时间一般不超过十五分钟，其余的三十分钟完全交给学生活动。叶圣陶先生曾说：“上课，在学生是报告和讨论，不是一味地听讲；在老师是指导和纠正，不是一味的讲解”。学生的知识不是靠老师“灌”出来的，而是靠学生在课堂主动思考，主动参与，动手实践，课后查找资料，课堂热烈讨论的过程中，自己“挣”来的。老师在这个过程中更重要的是做好“导演”，设计好课堂教学过程，设计好案例、项目、问题、任务，激发学生参与的热情。学生在学习电阻的读数及其组成的简单的串、并、混联电路；有关的焊接知识；万用表的应用、信号发生器、示波器等仪器仪表之后，结合已有的知识，对课本的内容进行删除、调节、设置。具体实训步骤如下：

（一）按照电路原理图一进行安装。在安装中，学生遇到新图形符号时会

及时提问，此时老师就要教会学生认识元件、检测元件，极性的判别等，如图中的变压器、二极管、电容、LM317、电阻、电位器等。引导学生按元件顺序逐一安装上电路板（因是用万能板），当中遇到大的、重的元件可以在电路板上预留些地方最后装上。把课堂的话语权还给学生，让学生轻松地自主学习，并成为课堂的主角。教师是教学过程的策划者、组织者、合作者，而学生是整个学习过程的主角，主要发挥掌控课堂，提示重难点，引导和适时纠错的作用。

（二）用仪器仪表测量电路中的关键点。

（三）引导学生绘画出稳压电源的整体方框图

通过把课堂交给学生，激发学生学习热情，能有效提高学习效率。成功制作直流电源，让学生获得了成功和快乐，让学生自信起来，让学生认识自我、充满自信、充满激情和热情。创造自我、超越自我，是这个年龄段和这个学历层次的学生们前行的方向。同时通过实训课保证了理论知识的层次性、系统性、具有很好实践培训特点，突出培养和训练学习者的学习能力、操作能力、应用设计能力、岗位工作能力、对学生走上工作岗位并适应岗位有很大帮助作用，从而改变了传统教学中课堂上教者滔滔不绝，学者昏昏欲睡，效果不理想的现象。通过实训课让学生体会亲力亲为做实验时，要将每个步骤，每个细节弄清楚；实验后加强复习，思考，增强学习印象。同时做实验时，老师可以根据自己的亲身体会，将一些课本上没有的知识教给学生，拓宽了学生的眼界，使学生认识到这门课程在生活中重要性。

三、引导学生通过各种渠道获取学习资源，拓展知识面

在新课标指导下改革教学方法，将计算机技术，网络技术，影视技术，多媒体课件引入教学中，使教学图文并茂，声乐并存，对学生理解抽象概念、熟悉实际电子线路、增加对电子技术的兴趣、培养实际能力等诸方面应有很大的帮助。让学生由“被动”学习变为“主动”学习。一节课教学的时间和空间是有限制的，教师在有限的教学时间内，发挥好课堂教学向课外辐射的作用，引导学生通过各种渠道获取学习资源，使有限的时间、空间获得无限的延伸，使课内外学习相结合，做到“取法于课内，得益于课外”。在具体操作中教师要充分地分析教材，鼓励学生通过各种渠道收集与课堂教学有关的资料。教师要亲自弄清楚从何处可以收集到这些信息，并且给不同层次的学生推荐不同的途径去获取信息，同时还要引导学生对查获的资料进行归纳、提炼。

课堂生活是要让学生成为课堂的主人，使他们的想象力飞起来，思维动起来，语言活起来。这就要求教师要在不断的实践中反思，不断地提高，与新课标一同成长！

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【关键词】单片机；直流稳压；数模转换

一、数字式可调稳压电源原理介绍

1.方案分析与选择

方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。

优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。

缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。

方案二：数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源，再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压。

优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。

缺点：输出纹波电压较大，对软件的要求很高。

方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到AVR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。

2.总体设计原理

本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。

二、数字式可调稳压电源硬件电路设计

本系统的硬件电路设计主要围着AT89S 52单片机作为整机的控制单元用PROTEL 99SE设计软件来布线的，其中还用到了模数转换芯片DAC0832、外部存储芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩阵式键盘、数码管等其他器件。总体框图考虑到各个元件的电气特性，例如元器件之间的干扰问题，接地问题，布线问题等，本系统将硬件电路设计分为数字部分和模拟部分。

（一）稳压电源数字部分电路

稳压电源数字部分电路即单片机接口电路主要包括：DAC0832数模转换电路、EEPROM接口电路、键盘接口电路、扬声器接口电路、复位电路、晶振电路及数码管显示部分电路。

1.单片机接口总电路

单片机AT89S52与器件的接口总电路如图1所示，下面将各部分电路介绍，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接数码管输出显示部分电路，其中P0口用来输出字段码；P2.5-P2.7用来输出数码管选通位信号；P2.0、P2.2分别接外部存储芯片24C01的数据线（SDA）和时钟线（SCL）；P2.3接扬声器电路，为执行内部程序指令，EA/VPP必须接VCC。

AT89S52的P1口与数模转换芯片DAC0832相连接，用来输出数字量信号；RST为复位脚，用来输入复位信号，同时它还与P1.5-P1.7一起用作ISP下载端口；P3口用做键盘信号输入端口，XTAL1、XTAL2接晶振电路。

2.单片机电路接口电路

主要有：24C01与单片机AT89S52接口电路、4×4矩阵键盘接口电路、扬声器电路、AT89S52单片机复位电路及外部晶振电路、数码管显示部分电路。下面简单介绍一下存储芯片。

稳压电源设计中利用它存储电压输出值，实现掉电保存当前电压值的功能。它的引脚1、2、3、4、7接地；8脚接+5V；5脚与6脚分别接单片机的P2.0、P2.2的同时接5.1K上拉电阻后再接+5V（因连接总线的器件的输出端必须是集电极或漏极开路，以具备线“与”功能）。

3.数字部分电路PCB设计

本系统中，数字部分电路PCB采用Pro-tel99se软件进行设计。如图2所示：

（二）稳压电源模拟部分电路

稳压电源模拟部分电路主要包括电源部分电路，由运放LM324、达林顿管TIP127等构成的输出电压控制单元电路。另外，模拟部分电路属于高压部分，稳压管和达林顿管发热量比较大，要带散热片；同时须将它与5V低压工作的数字部分电路分开，这样可有效地防止元件的损坏，这也是系统为什么将电路设计分为数字部分和模拟部分的原因。

1.电源部分电路

在系统设计中考虑到单片机及其他器件的电源供电问题，采用一个变压器将220V交流电降压再经电桥整流，获得25V左右的平稳电压，然后用稳压管78L24、78L12、78L05进行三次稳压，分别获得24V、12V和5V的稳定电压，24V提供的是运算放大器LM324和达林顿管TIP127的工作电压，5V是AT89S52单片机和DAC0832的工作电压。图3所示。

2.输出电压控制单元电路

系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89S52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量，因此必须将电流量接电阻后接反馈放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟部分利用了LM324作为放大器，采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反馈放大电路。

本设计实际用到的数字式可调稳压电源模拟部分输出电压控制单元电路，其中用电位器和微调电阻作为校准电压值硬件补偿；用达林管TIP127作为调整管，由于其工作时发热量较大，须外加散热装置。

三、数字式可调稳压电源软件设计

本系统软件设计要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，处理后的数据送4位共阳数码管，再送到8位数模转换芯片（DAC0832），以实现数字量对电压的控制。系统中的主程序主要完成键盘扫描、判断、处理和数码显示。

1.编程语言及输入

C语言在单片机的应用中，由于其逻辑性强，可读性好，比汇编语言灵活简练，目前越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用C语言开发，市场上几种常见的单片机均有其C语言开发环境。因此，在本系统中，考虑到汇编语言的这些缺点，采用了C语言作为软件设计语言。

2.软件补偿编程

由于系统采用DAC0832进行模数转换线性稳定度不够好，因此系统实际输出电压值与输出显示值存在误差，必须用软件补偿的办法来消除误差。为此通过测试多组实际输出电压值与输出显示值对比，然后进行软件补偿，所以程序中调用软件补偿函数对输出电压值的补偿，从而消除误差。

四、结束语

本系统的不足之处就是不能对输出电压进行实时采样，为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，系统通过加入模数转换模块（ADC0809芯片）进行模数转换，间接用单片机实时对电压采样，然后进行数据处理及显示。这样一来使系统输出误差更小，效果更好，这也是系统将来的一种功能扩展。

单片机实现的数字式可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能优于传统的可调直流稳压电源，操作方便，非常适合一般教学和科研使用。

参考文献

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

篇10

文章总结了电工技术实验装置常见的故障现象、故障原因及维修方法，包括可调直流稳压电源、三相电源、IGBT元器件等常见故障，总结了诊断故障和处理故障问题的一般步骤和方法。并分析了设备维护的若干原则，对日常电工设备的日常维护有较好的借鉴意义。

【关键词】电工技术实验装置 故障分析 维修方法

1 常用的故障排除方法

1.1 常见故障

在进行电工技术实验时，经常会碰到一些故障情况。如果对这些故障形式及原因不熟悉，就无法判定故障原因顺利解决故障，从而影响实验的进行和实验结果的准确性。通过对大量的电工技术实验中出现的故障情况进行分析总结，我们发现了以下一些常见的、典型的故障形式：①电源故障。这主要表现为电源给电工技术实验装置提供的电压不稳定，偏高或偏低，同时交流电源电流相位不符合要求。②线路故障。在电工技术实验中线路故障比较常见，主要表现在导线连接错误造成的短路和线路接触点接触不良造成的断路。此外，线路故障还有可能形成局部漏电等不良影响。③元器件故障。元器件本身的故障也是造成电工技术实验失败的一个主要原因。有些比较敏感、对实验条件要求比较严格的元器件，一旦其试验方式不符合要求或实验环境达不到标准，就有可能造成元器件出现故障，影响实验进程。

1.2 故障的排除步骤

通过长期对实验故障形式的分析和研究，并结合实际故障维修中的经验，我们总结出了以下分析、判断和处理电工技术实验中常见故障的方式和步骤：

1.2.1 调查研究

当我们在电工技术实验中遇到故障时，首先就是要仔细观察出现故障的部位、故障的形式及相应的异常现象状况。例如，如实验装置出现发热、散发刺鼻气味、振动异常剧烈、噪音较大等异常现象时，我们就可以通过自身的感觉器官对故障现象、位置及性质做个大致的分析判定，为后续的分析处理提供参考。

1.2.2 故障分析判断

在以上对实验故障的情况做了初步判断后，我们就要根据已有的知识和经验对故障原因、位置进行进一步的分析和判断。为此，我们可以运用故障排除法来进行。例如在切断或短接故障电路的某一回路或元器件时，测量该回路或元器件的电流、电压值是否符合理论值，进而一步步分析确定回路故障位置。同时，为了判定某一元器件是否出现故障或异常，可以将其用正常元件代替检测，比较前后回路电压、电流参数是否一致来判断。

1.2.3 故障维修

通过上述步骤探明故障原因及位置后，就要对故障进行维修处理。如果是由于实验元器件出现故障，必要时就要更换正常元件代替实验。如果是回路短路或断路故障，就要重新连接电路并测试正常后才能继续实验。为了不影响实验的进程和结果，在对实验故障进行维修时要尽量采取直接有效、方便快捷的方式进行。必要时要重新设计电路结构和使用可靠度高的元器件，并在排除的所有故障后才可以重新开始实验。

2 直流稳压电源

电工技术实验装置包含两种可调电源，可调电流源和可调电压源，前者能够向电路输出稳定电流信号，后者可以给外负载两端加上稳定电压。以直流稳压电源为例，常发生的故障包括以下几种：

（1）直流电流源无法输出电流，或者提供的电流数值很小，趋近于零。究其原因，一般是电流源开关在打开状态，但是外部负载未接入，导致电流源过载，内部保护装置启动，不再输出电流，防止电路过热烧毁。

解决方法是先切断总电源，让系统冷却一段时间，使得内存器的记忆全部消失，再重新打开电源，仔细检查外电路，保证外部负载顺利接入，最后打开电流源开关，即可排除故障。

（2）直流稳压电源不输出电压信号。一般出现这种情况时，很有可能使连接电路时将电压源两个端子短接，造成过大电流，内部保护机制起作用，电压信号中断。与（1）类似，先要切断总电源，冷却后重新打开电源，调整外部电路配置，再打开电压源，可恢复正常工作。

（3）电压源输出电压的调整比减小。按照一般情况，电压源输出电压可在0V～30V之间顺利调节，在出故障的情况下，电源调整范围会大幅减小。经过仔细排查，上面一路电压源一切正常，只是下面的电路有故障。第一，检测上下两路电压对应的电路板，先确认电路板无故障，再检测电位器与电路板的连接线，确认没有短路、断线等故障后，最后检查电位器，发现电位器电阻值异常。判定故障原因后，更换电位器，故障得以排除。

3 可调电阻

实验装置公共基座上分布有大量可调电阻，阻值范围在0～900欧姆，这些部位也比较容易发生故障。

3.1 常见故障

一般情况下都是两个接线端子间的电阻无限大，有可能是电流过大，可调电阻保险管烧毁，只要更换新型保险管即可；还一种原因是，可调电阻的电阻丝长期磨损，电阻丝的某一部分断裂，致使电路断开，这需要更换整个可调电阻配件。

3.2 解决方案

检修故障时，先将可调电阻保险管取出，检查是否开路，若开路，更换即可；如果排除了开路故障，则检查可调电阻本身的通断情况，如果确认可调电阻配件已经断路，则需要更换新型配件。

4 故障维修注意事项

在对故障进行检测分析和维修的过程中，为了确保实验者的人身安全及检测维修的合理有效性，还需要注意以下几个方面的要求：一是在检测维护过程中，一定要严格遵守相关的实验操作流程和步骤。同时要确保实验仪器设备的使用条件和使用方式满足要求。二是在电工技术实验故障的维修过程中，要始终高度重视操作人员的人身安全。不仅要注重维修技能的提高，还要注重对安全操作意识的教育。三是要注重对故障维修过程中出现的新情况和新问题进行总结和分析，要不断学习新技术、新知识，扩展自己的维修技能，并在实践中加以检验。只有加强学习、积极实践，才能在电工技术实验装置的故障维修中从容不迫，游刃有余。

参考文献

[1]蓝晓威.论电气设备维修检查的原则与方法[J].民营科技，2010（04）.

[2]胡龙滨.电气设备常用维修方法与实践[J].黑龙江科技信息，2007（14）.

[3]张健.电气设备的常见维修方法及实践细则[J].黑龙江科技信息，2009（10）.

[4]徐鹏.电气设备常见故障问题分析与解决途径[J].黑龙江科技信息，2011（21）.