具有过流自动保护的CW7812扩流电源的设计

刘耀孔

（商丘市第一高级中学，商丘，476000）

具有过流自动保护的CW7812扩流电源的设计

刘耀孔

（商丘市第一高级中学，商丘，476000）

笔者设计了一款稳压电源，它由CW7812扩流而成，其突出优点是：输出电流大，能够满足大电流输出要求；输出过流时能够自动保护，可靠性高；负载调整率低，带载能力强；制作简单，使用电子元件少等优点。

过流；自动保护；扩流；电源

0　引言

CW7812是电子爱好者非常熟悉的三端稳压集成块，电子爱好者经常用它制作稳压电源。对于CW7812来说，由于其内部设置了过流、过热保护电路，无需再增加保护电路，即可保证其安全可靠。但是CW7812的输出电流有限，其最大输出电流一般只有1.5A，为了输出较大的电流，必须对CW7812进行扩流。而扩流后的稳压电源失去了过流保护功能，当其输出过流时就会损坏稳压电源，特别是容易损坏扩流三极管。为了确保扩流后的稳压电源能够安全可靠，笔者设计了这款具有自动过流保护的CW7812扩流电源。

1　稳压扩流电路的组成及工作原理

稳压扩流电路由CW7812、二极管D3及扩流三极管BG3组成，其电路构成如附图所示。其工作原理如下：BG3是稳压电源的扩流管，它工作在发射极跟随输出状态，BG3的发射极输出电压跟随其基极电压变化而变化，而BG3的基极电压就是CW7812稳压块的输出电压，在本稳压电源中，CW7812相当于扩流管BG3的基准电压源，从电路构成可以看出，稳压电源的输出电压V0=V12-Vbe，其中V12是CW7812的输出电压，Vbe是扩流管BG3的b、e结的结电压，Vbe=0.7V，电子爱好者都知道，CW7812的固定电压为12V，如果不抬高CW7812的输出电压，则整个稳压电源的输出电压只有V0=12-0.7=11.3V。为了确保整个稳压电源的输出电压为12V，必需提高CW7812的输出电压，使其输出电压达到12.7V，解决的办法就是在CW7812的接地端增加一个二极管D3（如附图所示），由于D3的结电压为0.7V，所以CW7812的输出电压为12.7V，则稳压电源的输出电压为V0=12.7-0.7=12V。

2　自动过流保护电路的组成及工作原理

自动过流保护电路由RX、BG1、BG2和继电器J组成，电路构成如附图所示。自动过流保护电路的工作原理如下：JK为继电器J的常开触点，接通电源开关K并按下启动按钮AN，如果稳压电源不是处于过流状态，检流电阻RX上的电压很小，不足以使过流检测管BG1导通，BG1处于截止状态， R2上的电压降为零伏特，即A点电位为零伏特，所以继电器驱动管BG2的基极相当于连接到地线上，由于BG2的发射极为高电位（大约为9.8V），则BG2立即导通并驱动继电器J吸合，其常开触点JK由断开转为闭合，锁定电源接通状态，稳压电源进入正常工作状态。

当由于某种原因导致稳压电源输出过流时，过流检测电阻RX上的电压降大于0.7V，过流检测管BG1满足导通条件，BG1由截止转为导通，电流流过电阻R2并产生大约为16V的压降，即A点电位大约为16V，继电器驱动管BG2的基极由低电位转为高电位，而B点电位大约为9.8V，BG2的基极电位高于其发射极电位，BG2由导通转为截止，继电器J因失去驱动电流而动作，其触点JK由闭合转为断开，220V交流电被断开，整个稳压电源失电，由于JK为常开触点，所以稳压电源的失电状态被锁定，从而保护了稳压电源。当稳压电源的过流问题解决后，按下启动按钮AN，稳压电源又可正常工作。

3　元件选择需要注意的问题

⑴、电子爱好者在制作稳压电源时，应根据实际情况选择电子元件，不应拘泥于附图所标注的元件型号，附图所标注的元件型号仅为参考型号。⑵、过流检测电阻RX的阻值应根据输出电流的大小进行选择，其阻值的大小可根据公式RX=Vbe/I计算出来，Vbe为过流检测管BG1的b、e结电压，电流I的大小可认为约等于稳压电源的输出电流。在本文的稳压电源中，选择的扩流三极管为2N6277，其最大允许电流可达50A，为了留出足够的电流余量，本稳压电源选择输出电流为30A，根据公式RX=Vbe/ I计算可知，RX≈0.025Ω。⑶、扩流管BG1应根据需要输出电流的大小选择合适的型号并加装合适的散热片。⑷、变压器应根据输出电流和输出电压的大小进行选择。选择变压器的横截面积时，可参考公式S=k·P1/2进行计算，其中S为变压器铁芯横截面积，P为所需要的功率，k为系数，一般可取1.2~1.5，功率P越大k取值越小，功率P越小k取值越大。本文的稳压电源输出电压为12V，输出电流为30A，所需输出功率为360W，k取值1.2，则所需变压器的铁芯横截面积S≈23cm2，根据铁芯横截面积S并查阅变压器手册可知，变压器可选用舌宽4cm、叠厚6cm的E型变压器即可满足要求。⑸、绕制变压器所用漆包线的直径可根据公式d=0.7I1/2进行计算，其中d为绕制变压器所用的漆包线的直径，I为所需电流。本文的稳压电源输出电流为30A，则次级绕组的漆包线直径为d2≈3.8mm，查阅漆包线参数手册可知，漆包线的最大规格直径为2.5mm，不可能找到直径d2≈3.8mm的漆包线，如果选用漆包线绕制变压器，只能采用多股漆包线并绕的办法来解决这一问题，为了方便起见，本变压器的次级选用规格为3.75mm的丝包线进行绕制。根据输出电压、电流可知，本电源变压器的输出功率大约为360W，则变压器的输入功率大约也是360W，则输入电流大约为1.6A，则变压器的初级绕组漆包线直径d1≈0.9mm。⑹、整流桥应根据输出电流的大小进行选择，整流桥应留出足够的余量并加装适当的散热片。在本稳压电源中，选用耐压50V、最大电流40A的整流桥。⑺、次级绕组L2的输出电压应小于次级绕组L1的输出电压，否则有可能导致过流保护电路不能正常工作，从而使稳压电源失去过流保护作用。在本稳压电源中，L2的输出电压为交流7V，其整流输出的直流电压大约为直流9V，本电源中使用的继电器为直流9V继电器。在设计绕组L2的交流输出电压时，应考虑继电器J的工作电压，否则有可能烧坏继电器或者无法驱动继电器。⑻、发光管D1在焊接时不需要考虑极性问题也能正常发光，限流电阻R1的阻值可选为60~100KΩ，一般情况下其阻值不应小于50KΩ。⑼、在制作印刷电路板时，应加宽电源输出线和地线，防止印刷电路板发热或烧坏。

［1］乔琛.晶体管整流稳压电源设计［M］.北京：北京出版社，1986.

［2］编写组.集成稳压器与非线性模拟集成电路［M］.北京：国防工业出版社，1989.

［3］杨欣.电子设计从零开始（第2版）［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［4］马丁J.希斯科特.变压器实用技术手册［M］.北京：机械工业出版社，2015.

［5］户川治朗.实用电源电路设计［M］.北京：科学出版社，2016.

Design of a power supply with the expansion of CW7812 and overcurret automatic protection

Liu Yaokong
（Shang Qiu No.1 senior high school， Shang Qiu，476000）

The author designed a regulated power supply， expanded by the CW7812， its outstanding advantages is the high current output requirements can be realized and the output overcurrent can be automatic protection， high reliability and with low load regulation， strong carrying capacity， simple production，less electronic components.

overcurrent；automatic protection；expand current；power supply