浅谈直流稳压电源电路设计

邢玉美

摘 要：随着科技的发展，信息时代的进步，电子产品的应用越来越广泛，电子产品应用的同时需要直流稳压电源对这些电子产品进行充电，因此直流稳压电源的发展乃至成熟是信息发展的必然趋势。本文主要阐述了直流稳压电源的设计过程，论述了直流稳压电源的发展历史和现状，简述了电路实际设计过程，完成了直流稳压电源电路的设计工作，对其应用做了总结。

关键词：直流稳压电源;电路设计;工作原理

一、直流稳压电源的发展历史、现状和设计背景

从二十世纪60年代中期到了90年代以来，以电子为核心的电源产业进入快速发展时期，数据通讯和电信行业的技术更新推动电源行业向智能化方向发展。电源的控制方式经过模拟控制、模数混合控制向数字控制阶段转变。数字控制的优点是标定更的量，芯片价格也比较低，相对模数混合控制其对电压电流的检测更精确，实现较高精度的较正和快速灵活的控制。1919年之后，我国相对发达国家，在电源行业方面存在不足和差距。电源产品的开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、可靠性和持续创新等方面都存在差距，很多先进的电源设备国内不能生产，主要依赖于进口。2018年直流稳压电源现状分析报告看出，国内直流稳压电源行业正处于发展时期，并且不断发展成熟起来。

二、电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面具体阐释设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的实验材料：

1.电路所需实验设备、实验工具和仪表。本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的实验仪器和实验工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要若干焊锡和连接线。

2.電路所需元器件清单。元器件清单如下：

三、电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性，所以设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

1.直流稳压电源的电路组成。直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。

2.直流稳压电源各部分的作用

（1）电源变压器：主要是降压器，用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。变压器的工作原理就是利用电子感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或者传输信号，是电能传递或者传输电信号的重要元件。变压器主要由铜线铁芯和线圈。

（2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，把交流电U2转变为脉动的直流电。衡量整流工作性能的参数为两个，一个为输出电压平均值VO（AV），即反映整流电路将交流电压转换为直流电压的能力。另一个为脉动系数S，即反映整流输出电压中交流成分的大小，用来衡量整流电路输出平滑程度。

（3）滤波电路：利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉，滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。利用储能元件电容两端的电压（或通过电感中的电流）不能突变的特性（电抗元件的储能作用）， 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

（4）稳压电路：利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的，用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。稳压电路由两种，分别为稳压管稳压电路和开关型稳压电路。后者效率较高，目前用的也比较多。

3.直流稳压电源的设计方法。直流稳压电源的设计，是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数，选择出这些元器件。

4.设计步骤：第一步：根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定出稳压器的型号及电路形式。

第二步：根据稳压器的输入电压Ui，确定出电源变压器二次侧电压U2;根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2;再根据P2，确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数，选择合适的电源变压器，一般为12v。

第三步：确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数，选择合适的整流二极管和滤波电容。

5.直流稳压电源的工作原理。电路原理：该电路由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。电网供给交流电压（220v，50Hz）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冲电压，再用滤波器滤去其交流分量，得到比较平直的直流电压。最后采用稳压电路，以保证输出稳定的直流电压。

四、电路设计步骤

实际电路具体设计步骤是整个电路的核心部分，因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要，具体步骤分为以下几步：

1.电路图设计方法。电路图设计使用PCB制图软件制作，通过电脑软件进行PCB设计，将PCB设计图转化为原理图。

2.电路原理图的设计。电路原理设计使用Protel2000制图软件设计

3.直流稳压电源实物设计。安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压，调节RW，如果输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性后，先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝，然后安装整流滤波电路。

五、电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计设计和调试， 强化了《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》技能知识。所设计的直流稳压电源电路，广泛运用于生活中，例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时，也通过查阅参考书，网上资料等拓宽了专业的知识面。论述过程中，通过设计实际电路的方式对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识，特别是强化了实际操作能力，增强了专业理论知识的应用能力，更在某种程度上提高了动手实践操作的能力。但是仍然存在不足，例如直流稳压电源的仿真电路部分没有实际设计，焊接和装配没有做具体阐述，在今后的论文设计中将把仿真电路部分和焊接装配以及调试部分做具体论述。

参考文献：

[1]谭中华.《模拟电子线路》.北京：电子工业出版社.

[2]谢红.《模拟电子技术基础》.哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社.

[3]康华光.《电子技术基础》.北京：高等教育出版社.