【正文】 current Protection CW317 Harvest 引 言 當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來(lái)的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路 電源電路。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬(wàn)別。通過(guò)這套電源系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算機(jī)各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。不過(guò)你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護(hù)等高級(jí)功能。 由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 2 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又產(chǎn)生了智能化電池；在充電電池材料方面，美國(guó)研制 員發(fā)現(xiàn)錳的一種碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放電時(shí)間 ，多次充電后仍保持性能良好的環(huán)保型充電電池。由于調(diào)整管靜態(tài)損耗大，需要安裝一個(gè)很大的散熱器給它散熱。線性穩(wěn)壓電源又分為 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 4 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源盒交流型穩(wěn)壓電源。缺點(diǎn)是體積大、較笨重、效率相對(duì)較低。從輸出值來(lái)看可分定點(diǎn)輸出電源、波段開(kāi)關(guān)調(diào)整式和電位器連續(xù)可調(diào)式幾種。 開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 與線性穩(wěn)壓電源不同的一類(lèi)穩(wěn)電源就是開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，它的電路型式主 要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。功能管不是工作在飽和及截止區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài)；開(kāi)關(guān)電源因此而得名。它的功率可自幾瓦－幾千瓦均有產(chǎn)品。 由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù)S 來(lái)表示： S 的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。通常 S 約為102~104。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 5 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) rn 反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力， rn 越小，則 Ifz 變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。 （ 3） .電壓溫度系數(shù)小 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低， 降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù) S 。 電路框圖如圖 1 所示 的 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路 , 由取樣電路、基準(zhǔn)電路、比較放大和調(diào)整電路等部分組成。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 6 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓過(guò)程如下：當(dāng)輸出電壓 U0發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)取樣電路把 U0 的變化量取樣加到放大管 V2 的基極。由 V2和 R4組成的放大電路把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大后，輸出調(diào)整信號(hào)送到調(diào)整 V1的基極，控制 V1 進(jìn)行調(diào)整，以維持 U0 基本不變。 如圖 2 所示，他采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器 （ CW317） ，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計(jì)一電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力， 該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性 高。該電路采用可控硅作為第一級(jí)調(diào)壓元件，用穩(wěn)壓電源芯片 LM317， LM337 作為第二級(jí) 調(diào)壓元件，通過(guò) AT89CS51 單片機(jī)控制繼電器改變電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值，從而改變調(diào)壓元件的外圍參數(shù)，并加上軟啟動(dòng)電路，獲得 ～ 6 V， V步長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)能力可達(dá) 1 A，同時(shí)可以顯示電源電壓值和輸出電流值的大小。 正、 負(fù)端壓差控制電路的作用是減少 LM317 和 LM337 輸入端和輸出端的壓差以降低 LM317 和 LM337 的功耗。電阻網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)電阻都需要精密匹配，電阻的精密程度直接影響輸出電壓的精度。掉電前重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用以保存當(dāng)前設(shè)置的電壓值，可以方便用戶在重新上電 后不用設(shè)置，而且也不會(huì)因?yàn)殡妷褐颠^(guò)高損壞用戶設(shè)備。 6V范圍內(nèi)的可調(diào)直流電壓，且其性能于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，但是電路比較復(fù)雜，成本 很 高，使用于要求較高的場(chǎng)合 。 綜合考慮，采用方案二 來(lái) 實(shí)現(xiàn)。 降 壓電路：本電路使用的降壓電路是單相交流變壓器，選用電壓和功率依照后級(jí)電路的設(shè)計(jì)需求而定。但是這種直流電的幅值變化很大。常見(jiàn)的整流電路主要有全波整流電路、橋式整流電路、倍壓整流電路。 濾波電路：采用電容濾波電路。由于本電路后級(jí)是穩(wěn)壓電路，因此可以使用電容濾波電路進(jìn)行簡(jiǎn)單濾波。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 9 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 單元電路分析 降壓電路 降壓電路由電源變壓器組成，變壓器電路原理圖及其波形變換如圖 4所示，變壓器的功能是交流電壓變換部分，作用將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷海磳⒅绷麟娫春徒涣麟娋W(wǎng)隔離。 圖 5 圖 6 仿真一：電源變壓器的基本特性 （ 1）要求：電源變壓器： 10： 1， 200V 50Hz 負(fù)載電阻： 100 歐，示波器 （ 2）仿真電 路： 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 10 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 整流電路 整流部分主要依靠二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 7 半波整流電路 （ 1）電路圖如圖 8所示，利用二極管的單向?qū)щ娦?，在?fù)載 Rl 上得到單向脈動(dòng)電壓Vo。輸出的直流電壓值為： （ 3）工作原理： U2為正半周 :D 管導(dǎo)通，有輸出電壓； U2為負(fù)半周： D管截止，無(wú)輸 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 11 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 出電壓。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 13 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）電路特點(diǎn)：是輸出電壓波動(dòng)小，變壓需中心抽頭，繞制復(fù)雜，成本高，笨重。 圖 9 仿真三：?jiǎn)蜗嗳ㄕ麟娐? 要求：二極管（理想） 2 只 仿真電路： 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 14 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 4）參數(shù)計(jì)算 ①輸出的直流電壓值為： ②流過(guò)負(fù)載平均電流： IDO= UO /RL=③流過(guò)整流二極管的平均電流： IF= IDO =④整流二極管的最大反向電壓： UDR=2SQR（ 2） U2 ⑤二極管的選擇： （ 1） D管的最大整流電流 IF必須大于實(shí)際流過(guò)二極管的平均電流 IDO： 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 15 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) IF IDO =ULO/RL= U2/RL （ 2） D 管的最大反向工作電壓 UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰值電壓 URM： UR URM =2SQR（ 2） U2 橋式整流電路 （ 1） 電路圖：如圖 10所示，二極管 D D2 、 D D4四只二極管接成電橋的形式，名稱由此而來(lái)。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 16 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 3）波形圖 仿真四：橋式整流 電路 要求：整流橋（理想） 1只。 濾波電路 作用：對(duì)整流電路輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑，使之成為含交變成份很小的直流電壓。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 18 － 電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 電 路形式：電容濾波、電感濾波、 L型濾波電路、 ?型濾波電路。濾波通常是采用電容或電感的能量存儲(chǔ)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、倒 L小功率整流濾波電路中，電容濾波是最常用的一種，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)