直流稳压源的设计

    在实践中，有很多因素变化时，都将使直流稳压电源的输出电压发生变化。如电网电压变动，负载变动引起输出电流变化、温度变化、频率变化等。 

 
    本设计采用串联型直流稳压源的基本思路进行设计，得到0～20V的稳定直流电压输出，电压调整率、负载调整率。以及输出电压纹波等参数都达到较高水平。并具有限流和显示电压值、电流值的功能。且操作方便。

一、 技术指标

输入电压：220V交流
输出电压：0～15V线性可调
最大输出电流：1.5A
输出纹波：<0.01％

二、电路工作原理

1．稳压电源电路稳压电路如图1所示

(1)降压、整流滤波电路

降压：电网电压为AC220V，欲得到低压直流必须先进行降压处理。常用降压方式有变压器降压和电容降压。

电容降压整流电路体积小、重量轻、成本低，是一些小功率和便携式用电器降压的首选方式。但也存在不足，如输出功率小，不宜用在大功率用电器中；电路呈容性，无论负载是否工作都存在一定的功耗；电路安全性低。

变压器降压可提供较大的功率，在体积与重量要求不高时应用极为广泛。

该设计中要求输出电流1.5A，最大输出电压15V，因而选择交流15V／20W的变压器进行降压。

整流滤波：变压器降压后，得到15V交流电，还必须进行整流滤波，方能得到直流电压。

全桥整流价格低廉、整流效果好。为了减小电压脉动．需通过低通滤波电路滤波。低通滤波可选择有源滤波和无源滤波，这里选择最常用的电容滤波，C1为104的独石电容，用于高频滤波；C2为2200μF的电解电容，用于低频滤波。

通过稳压管DZ1产生－5V的电压。为电路中的集成运放提供负电压。

(2)基准电压

理想的基准电压源应不受电源和温度的影响，比一般电源具有更高的精度和稳定性。高精度的基准电压是电源性能稳定的前提。

一般情况下．可用电阻分压作为基准电压，但这种方式只能作为放大器的偏置电压或提供放大器的工作电流。由于其没有稳压作用，故输出电压的稳定性完全依赖于电源电压的稳定性。用二极管的正向压降作基准电压可克服上述电路的缺点，得到不依赖于电源电压的恒定基准电压，但其电压的稳定性不高，且温度系数是负的，约为－2mV／℃。用硅稳压二极管（简称稳压管或齐纳管）的击穿电压作为基准电压，可克服正向二极管作为基准电压的一些缺点。但其温度系数是正的，约为+2mV／℃。故以上三种均不适用于对基准电压要求高的场合。

本设计使用LM336－5V芯片提供+5V的基准电压。LM336稳定性好，基本不随温度及电流扰动而变化。

(3)误差放大

通过负反馈电阻网络对输出电压进行取样，然后与基准电压相比较。通过放大器μA741进行误差放大，进而控制Q2、调整管Ql(大功率晶体管BU406)使输出电压稳定。由分析知，控制管应该选用β足够高、gm足够高、rb－e足够小的功率管．尽可能提高比较放大器的电压增益Av．尽可能增大取样系数，以提高输出电压调整率和降低输出电阻。

调节电位器R5可改变输出基准输出电压，若运放的放大倍数为3倍，则可输出0～15V的电压。

(4)过流保护

当负载电流变大或电源短路时，可能会损坏稳压电源，所以，过流保护尤为重要。

通常用电器中都设有保险管，这种保护装置简单易行、价格低廉，但对电流的保护选择性差，并且每次烧断后都要更换，比较麻烦。

本电路设计了过流保护装置，并可以调节保护电流值．比传统保护方式更方便、可靠。在电源干路上串一只大功率电阻R1。当电流通过时，R1两端会产生相应的电压。

5v基准电压经由R15和电位器R16分压后，得到相对于GNDl点为0～1.67V的电压，送至电压比较器LM311的同相输入端，其反相端接GND，即Rl的另一端。调节电位器R16，使输出电流稳定在设定值。当负载变化使输出电流大于该设定值时，R1两端电压降增大，使LM311输出为负，通过二极管D7强制将U1的同相输入端电压拉低，从而限制电流的升高。同时，发光二极管L1点亮，指示电源工作在限流状态。 

(5)断电保护

在关闭电源的同时，经常会由于电容放电或器件的影响而产生瞬时大电流，从而对负载产生严重损坏。为了避免这种情况，设计了由Q3及其相关元件构成的断电保护电路。交流电压一消失，负电压也马上消失，从而使Q3导通，输出电压为零，有效地保护了电路和与之相连的负载。在正常工作期间，VCC和－VCC经过R10与R11分压后，电压仍小于GNDl点的电压，即Q3基极电压仍小于发射极电压。Q3截止。

2．液晶显示

为方便操作。设计了液晶显示单元。以直观地阅读电源的输出电压、输出电流和限制电流的值。

由于要采集三路信号，并且对转换精度和速度要求不高，所以选择A／D转换器ADC0809进行信号采集与转换。由单片机控制A，D转换器，并将转换结果显示出来。

显示部分的电路如图2所示。

主函数流程如图3A／D转换流程如图4所示。