基于可调直流稳压的实用双通道电源设计

刘奕文

摘要：本文提供了一种可调直流稳压的实用双通道电源设计方案，该设计方案包括变压、整流、滤波、稳压四个模块电路，以LM317T、LM337T电源芯片、桥式整流、二极管滤波为核心，以电感、电阻、电容为辅助元器件，可实现市电在5～18伏特范围内连续可调，最大输出电流达到1安培，并提供了Multisim仿真验证和实验实物参数验证结果。

关键词：可调直流电源 双通道 LM317T芯片 LM337T芯片

电源性能影响着电路、电子仪器、设备的使用寿命和使用性能。在直流电机的应用场合中，就需要为电机驱动电路提供一个输出范围在5～15伏特的连续可调的直流稳压电源。也就是说，直流电源必须具有足够的调压范围和承带负载的能力。

笔者结合晶体管串联式可调直流稳压、三端集成稳压器式可调直流稳压及单片机制作的可调直流稳压电源电路三种设计方案的优点和缺点，设计了一种可调直流稳压电源，它也是单相小功率电源。这种设计的关键是稳压电路，其所选器件和电路可在较宽范围内实现输出电压可调，且稳定性较高，设计简单可靠，能够保证足够的电流输出。

设计的可调直流稳压的实用双通道电源电路方法如下：

一、直流升压电路设计

实现直流升压的方法，原理基于脉宽调制和脉冲调制，从基本的升压电路到很多升压模块或升压芯片，有很多方案，可以充分满足人们的需要。从减少元器件种类的角度来考虑，笔者优先考虑的是只需要电容的原理为脉冲调制或者电荷泵型的模块或芯片。本设计采用芯片CH1080系列，可在0.8伏特的低电压下启动，满足当前需要。

二、整流电路设计

整流电路是把正弦波电压转换为单一方向的脉动信号，常用的整流电路有单相半波整流电路与单相桥式整流电路两种。因单相半波整流电路具有输出电压低、交流分量低、效率低的缺点，所以笔者采用单相桥式整流电路（如图1所示）。

三、滤波电路设计

经单相桥式整流后输出直流电压，但由于电压波动较大，不能作为电源使用，所以需要进一步滤波，将其中的交流成分过滤掉。因此，本设计采用了LC滤波电路。

整流滤波电路中采用了电容、电感和RC等滤波电路。电容滤波就是利用电容的充放电所产生的反电动势阻碍电流变化，电容越大，滤波效果越好；电感滤波是利用电感对脉动电流产生反电动势，以阻碍电流变化，电感越大，滤波效果越好；RC滤波电路是电阻和电容连接运用的滤波电路。电容、电感滤波电路滤波效果好，输出的电压比较稳定，而且电压幅值升高。

目前，常用整流滤波电容有铝电解、钽电解、涤纶、独石电容等种类。当整流输出电流较大时，多采用电解电容滤波稳压；输出电流较小时，采用电容或电解电容滤波。如果对直流输出电压有纹波系数要求，或者为了防止高频噪音，则可采用电解电容和小容量无极性电容并联使用。

四、稳压电路的设计

滤波電路把正弦交流电压转换为直流电压时，由于输入的是电网电压，其产生的波动使输出电压随之波动，并且使负载和内阻电压产生变化，进而输出电压的平均值也相应发生变化。

对于稳压的方法，我们既可以用稳压管、三极管、并联晶体管等常见的器件作调整管，又可用芯片来调节。鉴于常见器件本身输出的电压有限，仅使用稳压管等器件不太合适，故采用稳压精度高、工作可靠的芯片LM317系列三端集成稳压器，因为它输出电压调节范围是1.25～37伏特，输出电流能达到1.5安培，并且内部还有过载保护电路。

五、降压电路设计

在获得稳定的高电压后，我们只需将电压降低至所需输出电压即可。最直接的方法是使用电位器和电阻进行分压输出。

六、输出电压可读电路设计

输出电压值可读的方案大致有指针表头、单片机和数显管组合、液晶数显三种。其中，直接接在输出端的指针表头使用方法简单，但精确度低；由于常用的单片机工作电压都比较高，所以单片机和数显管结合的方法也不适用，而且数显管本身发光功率消耗较大。因此，采取液晶数显最为理想，其需要的电压低，且功率小，电压信号模转数后初步方案可以使用FPGA（现场可编程门阵列）进行处理。

七、最后成果——仿真电路

可调直流稳压的实用双通道电源设计基于直流稳压电源的结构与工作原理，完成了对直流稳压电源电路的设计，实现了电压稳定输出的目的，设计中电路各个模块完成的功能相辅相成，方法灵活可变，具有很强的通用性与实用性。经测试，稳压电源的输出电压稳定性较好，简单实用，并且成本低廉（大约两百元左右），推广价值较高（如图2所示）。

本品的输出电压在5～15伏特之间，具有一定的限制，我们可以对其进行进一步完善，产出可输出不同电压段的产品，以便适用于工业生产与日常生活的不同需求。

参考文献：

[1]康华光，陈大钦.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998.

[2]曲学基，王增益，曲敬铠.稳定电源电路设计[M].北京：电子工业出版社，2003.

（作者系河北省邢台市第一中学学生）endprint