简易多功能电源的设计与制作

文/范肇心　唐瑾璇　郭玉贝　侯瑞东

在电子技术教学实验中，直流电源的使用率很高，我们期望能得到一种设备，既能够实现直流稳压，又能对电压的正负和大小进行调节。为解决上述问题，设计并制作了一个正负可调的简易的多功能电源，实用性强，成本低，可以作为教具教学使用。本文将详细介绍电路设计中各个环节的工作原理以及元器件的参数选择。

1　多功能电源设计实验原理

如图1所示。

2　电路设计过程

本次设计采用桥式全波整流、电容滤波、采用集成运放稳压、滑动变阻器与芯片联合调节输出的方案。可使系统调节方便、性能优良。

2.1　变压与整流电路的设计

本实验设计要求能稳定输出3V至12V电压，以12V为输出最大电压，3V为最小输入电压，可以选择常见的变压范围为220V-12V，额定功率5W的变压器。开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中应选用选择快恢复二极管。然后常见的单相桥式整流电路，对于全波整流来说，在输出电流最大为0.5A的情况下我们可以选择额定电流为1.5A，反向耐压为50V的二极管IN4007。

2.2　前级滤波电路设计

电路的负载为34Ω时，求得在电路频率为50HZ的情况下，T为20ms时，电容的取值范围大于600uF，可以取标准值为1000uF额定电压为35V的铝点解电容。同时选择一个0.1uF的陶瓷电容来作为高频滤波电容。

2.3　稳压电路设计

要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器，可调式集成稳压器LM317、LM337的反馈电压是1.25V，固定电阻R2，R4取240Ω，滑动变阻器R1，R3取5k，满足设计要求。为了保护集成电路的电路连接，添加二极管D7，D8防止负载端出现短路。添加D5，D6防止电压倒灌时烧毁芯片。添加了散热片散热，防止芯片发热影响额定输出。

2.4　后级滤波电路的设计

后级输出滤波电路有两个作用；一是尽量排除市电波动的波形本身的波动干扰。二是因为在输出端接上负载的一瞬间电压会有向下很大的越变，为了消除越变的干扰所以加上滤波电路。我们选择470uF的电解电容，后面可加一个0.1uF的瓷片电容滤除干扰。

2.5　整体电路

电网供电电压交流220V，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低；降压后通过整流电路变成单向直流电；脉动大的直流电压须经过滤波电路变成将交流成份滤掉，保留其直流成份；再通过稳压电路稳压，便可得到稳定直流电压输出。

3　实验测量结果及分析

3.1　变压器降压检测

采用12V变压器，输入220V交流电，最大输出幅值为16.97V。实际测得的波形可读出，电压单相的最大值为19.6V，频率为50Hz，和理论值在误差范围类一致。

3.2　稳压电路检测

整流后的电压波动很大，需进行滤波处理。滤波电路采用的是RC滤波电路，利用电容的充放电性能使电压信号波动较小。稳压后测出的测出实际的值是19.4V。从测得的波形发现，电压还是有一些波动。加入三端稳压器稳压后输出波形最终稳定。

3.3　电压可调检验

检测到电压的输出波形稳定后，对输出电压的值是否可以调节进行检测，分别对正、负电压的输出范围进行测量，转动滑动变阻器，记录十组输出电压。

如表1所示，电压范围测试结果基本达到任务要求的正负3V～12V，本电源作为常用的5V，9V，12V等电压输出电源。

表1：电压可调性测量结果

图1：多功能电源设计实验原理

4　结束语

本文介绍了一种简易多功能可调稳压直流电源的设计和制作方法。采用桥式全波整流、电容滤波、采用集成运放稳压、滑动变阻器与芯片联合调节输出的方案。测量结果表明，基本达到稳压效果，可实现电压3V-12V正负可调，本电源可作为常用的5V，9V，12V电压输出电源。