稳压电路范文

关键词：稳压器能源损耗节能自动控制

目前，我国电力工业发展速度很快，但是电力供应不足和用电效率低下的状况依然比较严重，且在今后相当一段时间内将继续存在，部分地区电力输配设施的老化和发展滞后等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高，尤其是炎热的夏季，在用电高峰期电压波动很大，对用电设备特别是对电压要求严格的精密仪器设备，影响尤为严重。

例如不稳定的电压会给实验设备造成致命伤害或误动作、影响实验的效果和成功率、甚至造成不可弥补的损失；同时加速设备的老化、影响其使用寿命；甚至烧毁设备配件、使设备面临维修与更新的困扰、严重者甚至发生安全事故。因此，不得不借助大功率稳压器进行调压。这样做固然能使设备正常工作，然而，因稳压器长期接在电网中，其空载损耗和有负载时的自身损耗，日积月累已成为能源浪费不容忽视的问题。通过对市售多种规格、品牌的中小功率稳压器实测，其空载损耗多数在20～50W之间。针对这一问题，我们经反复试验，设计并制作了一台节能型稳压器，经多年使用，证明其稳定可靠。适用于实验室、研究所、网络中心等仪器设备长时间运行的部门，节电效果更为显著。现将电路刊出，供参考。

1性能特点

（1）市电电压在220±22V的安全电压范围内，稳压器能自动脱离电源，将市电直接供给负载，消除稳压器自身损耗。（2）负载为零（＜0.5W）时，稳压器能自动脱离电源，消除其空载损耗。（3）其他性能与一般稳压器相同，设计功率5kVA，

2.1延时供电电路

市电经变压器T1降压，D1，D2整流，C1，C2滤波，得到2个不稳定直流电压。作为识别控制电路、延时电路的电源，R1，LED1构成电源指示。集成时基电路IC1及元件R3，R4，R5，C4，V1，K1构成延时供电控制电路。刚通电瞬间，由于C4两端电压不会突变，将低于1/3电源电压，IC1的③脚输出高电平，经R5使V1饱和，K1得电吸合，JK1触点被断开，切断负载电源回路，同时LED2发光，显示电路正处于延时状态。随着时间的推移，C3两端电压逐渐升高，当C3两端电压被充至2/3电源电压时，IC1状态翻转，③脚由高电平变为低电平，V1由导通变为截止，K1释放，JK1触点闭合，负载得电，图中RC参数延时时间约4分钟。此功能主要是为压缩机之类的设备而设，此类设备断电后如果立即供电，有可能对设备造成损坏。如不需要上述延时供电功能，将S2闭合即可。

2.2市电电压识别控制电路

2.3负载识别控制电路

电路由D9～D12，R15，IC4，R14，C7，D7，V4，K3等元件构成，当输出端有负载时，电流流经D9～D12，在H，G两点间产生约1.4V交变电压，经R15使IC4内发光二极管导通，内部光敏三极管亦导通，此时若V3处于导通状态（市电电压低于或高于安全电压时），集电极为低电平，D6必然截止，电压经V4发射结、R14、使D7击穿导通，V4饱和，K3得电吸合，JK3闭合，T2电源回路被接通，处于调压状态；如果输出端无负载，H，G两端则无电压降，R15中无电流流过，IC4内光敏管截止，V4必然截止，K3释放，JK3断开，切断T2的电源回路，消除了T2的空载损耗；市电处于正常电压范围内时，如前所述，V3必然截止，电源通过K2内部线圈加至D6正极，D6正极电压等于电源电压，纵然识别电路使IC4内光敏管导通，因为D6负极电压被钳位在仅低于电源电压0.7V，所以D7不会被击穿导通，V4因无基极电流而处于截止状态，K3释放，JK3必然处于断开状态，因而切断T2的电源回路，消除了T2的自身损耗。识别电路对负载的可靠识别能力为0.5W。

2.4升降压采样控制电路

通过上述分析可见，在无负载时，消除了T2的空载损耗；市电处于安全电压范围内时，消除了T2的自身损耗，而且这时K1～K5均处于释放状态，不消耗电能，整个电路耗电甚微，达到了节电目的。

3元件选择及制作

4调试方法

5结束语

该节能型稳压器经实际应用，已经达到设计要求，一方面可以满足稳压器的自动调压功能，保障仪器设备的用电安全，另一方面又可将稳压器的能源损耗降至最低，值得推广应用。

参考文献

[1]郝鸿安.555集成电路实用大全[M].上海：上海科学普及出版社，2000.

[2]张友汉.电子线路设计应用手册[M].福建：福建科学技术出版社，2011.

稳压电路范文篇2

嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件（如78__系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为V压降×I负荷），其工作效率仅为30%～50%[1]。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。

而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%[1]。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。

采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。

LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如78__系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。

1LM2576简介

LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括LM2576（最高输入电压40V）及LM2576HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。

LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下[2]：

最大输出电流：3A；

最高输入电压：LM2576为40V，LM2576HV为60V；

输出电压：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可调）等可选；

振东频率：52kHz；

转换效率：75%～88%（不同电压输出时的效率不同）；

控制方式：PWM；

工作温度范围：-40℃～+125℃

工作模式：低功耗/正常两种模式可外部控制；

工作模式控制：TTL电平兼容；

所需外部元件：仅四个（不可调）或六个（可调）；

器件保护：热关断及电流限制；

封装形式：TO-220或TO-263。

LM2576的内部框图如图1所示，该框图的引脚定义对应于五脚TO-220封装形式。

LM2576内部包含52kHz振荡器、1.23V基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压（1.23V），正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，其中R1=1kΩ（可调-ADJ时开路），R2分别为1.7kΩ（3.3V）、3.1kΩ（5V）、8.84kΩ（12V）、11.3kΩ（15V）和0（-ADJ），上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整，因而无需使用者考虑。将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。

由图1及LM2576系列开关稳压集成电路的特性可以看出，以LM2576为核心的开关稳压电源完全可以取代三端稳压器件构成的MCU稳压电源。

2LM2576应用举例

2.1基本应用设计

由LM2576构成的基本稳压电路仅需四个器件，其电路如图2所示。

电感L1的选择要根据LM2576的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式计算出电压·微秒常数（E·T）：

E·T=（Vin-Vout）×Vout/Vin×1000/f(1)

上式中，Vin是LM2576的最大输入电压、Vout是LM2576的输出电压、?是LM2576的工作振荡频率值（52kHz）。E·T确定之后，就可参照参考文献[2]所提供的相应的电压·微秒常数和负载电流曲线来查找所需的电感值了。

该电路中的输入电容C2一般应大于或等于100μF，安装时要求尽量靠近LM2576的输入引脚，其耐压值应与最大输入电压值相匹配。而输出电容C1的值应依据下式进行计算（单位μF）：

C≥13300Vin/Vout×L（2）

上式中，Vin是LM2576的最大输入电压、Vout是LM2576的输出电压、L是经计算并查表选出的电感L1的值，其单位是μH。电容C铁耐压值应大于额定输出电压的1.5～2倍。对于5V电压输出而言，推荐使用耐压值为16V的电容器。

二极管D1的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，考虑到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2576的最大电流限制。二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍。参考文献[2]中推荐使用1N582x系列的肖特基二极管。

Vin的选择应考虑交流电压最低跌落值（Vac-min）所对应的LM2576输入电压值及LM2576的最小输入允许电压值Vmin(以5V电压输出为例，该值为8V)，因此，Vin可依据下式计算：

Vin≥（220Vmin/Vac-min）

如果交流电压最低允许跌落30%（Vac-min=154V）、LM2576的电压输出为5V（Vmin=8V），则当Vac=220V时，LM2576的输入直流电压应大于11.5V，通常可选为12V。

2.2工作模式可控应用设计

LM2576的5脚输入电平可用于控制LM2576的工作状态。5脚输入电平与TTL电平兼容。当输入为低电平时，LM2576正常工作；当输入为高电平时，LM2576停止输出并进入低功耗状态。图3是LM2576的工作模式可控电路原理图。

图3中，下拉电阻R2可保证MCU-CON控制端为低时LM2576的正常工作，其值为1～10kΩ。MCU-CON的控制端信号来自MCU，该端为高电平时，LM2576停止输出，系统进入低功耗状态。开关K的闭合会使LM2576重新工作。R1的选择与R2的阻值有关，设计时保证当MCU-CON控制端为高电平且K闭合时，R1不至于因过流而损坏MCU的输出控制端。同样，当MCU-CON控制端为高电平且K断开时，应保证R2上的分压大于TTL高电平的最小值（2V）。

图4

2.3与线性稳压器件的配合设计

较高的输出电压纹波（一般大于20mV）是开关稳压电源设计中不可回避的问题。在某些对电源纹波电压有特殊要求的场合（如MCU内部有高精度A/D转换器等），可采用

开关稳压电源来提高稳压电源的工作效率或采用线性稳压电源来降低稳压电源的输出纹波电压。因此，采用开关稳压电源与线性稳压电源相结合的形式可为有特殊要求的MCU供电提供一种更好的方法。图4是低纹波输出电压稳压电路原理图。图4中的前半部类似于图2，为了提稳压电源的整体工作效率，当IC2采用7805时，由于7805的最小输入电压为7.5V，因此，图4中的开关稳压集成电路采用了可调节输出芯片（LM2576-ADJ），图中，开关稳压集成电路的输出电压Vort与R1和R2的关系如下：

Vort=1.23×（1+R2/R1）

稳压电路范文

数字机中常用稳压器件

的识别与应用

没有良好稳定的电源供电支持，数字机中各单元电路则不能发挥出其应有的作用，因此数字机中常用到一些稳压器件。数字机中常用的稳压器件分为有固定输出稳压器和可调输出稳压器，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而三端集成稳压器在部分数字机中应用较多。此外，还有四端可控制稳压器，但在数字机中应用较少。因不同数字机的设计方案可能不同，各单元电路对稳定的电压要求也可能不同，不同机型数字机单元电路需要稳定的12V、5V、3.3V、1.8V、1.2V电压，个别机型需要提供稳定的-12V、-5V电压，通常使用稳压器件对开关电源输出的电压进一步稳压后获得。

数字机中12V、5V、-12V、-5V电源稳压器通常使用78L12、78L05、7812、7805和79L12、79L05、7912、7905，其中：78L系列属于三端固定正极性输出稳压器，79L系列为三端固定负极性输出稳压器。数字机中应用的78L、79L系列稳压器采用TO-92封装形式，外形如同小功率塑封三极管，输出电流100mA，适合于输出电流较小的电源支路，图1为78L、79L系列稳压器外形及引脚排列图。78系列属于三端固定正极性输出稳压器，79系列则为三端固定负极性输出稳压器，自带散热片，最大输出电流可达1.5A。数字机中应用的78、79系列稳压器采用TO-220封装形式，图2为其外形及引脚排列图。图3是网上介绍的以78系列三端稳压器为核心元件最多的一个典型应用电路，D是输入端与输出端之间加装的保护二极管，防止当C4容量较大时，输入端断开C4直接向稳压器放电，导致稳压器损坏。在实际应用电路中，与稳压器相关联的元件是有取舍的，大多数数字机电源的稳压电路只由稳压器和滤波电容构成，这既有电路设计的原因，也有生产厂家为降低成本偷工减料的原因。

3.3V电源多给主芯片提供工作电压，由于数字机3.3V电源异常会导致主芯片工作不良，进而使数字机表现出多种奇特的故障现象，因此对3.3V电源要求较高。不同机型稳定3.3V电源的设计电路亦有所不同，最直接的方法是在5V电源支路中增加3.3V稳压器，如：PJ1117-3.3V、2910CT-3.3V等，有的数字机在主板上采用SO-223封装的贴片式稳压器二次稳压，此类稳压器为正电压输出的低压降三端稳压器，输出电流1A，带有散热片，分为固定式和可调式两种类型，常用的型号有CX1117、SA1117、AMS1117等，型号前缀为生产厂商简称，型号后缀的数字表示输出电压值，型号后面标注字母“ADJ”表示输出电压可调，数字机中常用输出电压1.2V、1.8V、3.3V的固定式稳压器，例如：阿里M3328C单芯片方案DVB机采用1.8V稳压器，1.2V、1.8V、3.3V稳压器在ABS机中采用较多，可调式稳压器则多用于DVB接收盒中。图4为AMS1117稳压器的外形及引脚排列图，其他类型稳压器与之相似。

有的数字机获得3.3V电压采用四端可控稳压器，例如：东仕IDS-2000采用PQ3RD13，同洲CDVB3000系列采用PQ15RW21，此类稳压器为直插4脚封装，在调整端接入调整电阻将输入的5V电压转化输出为3.3V，图5为PQ15RW21外形及引脚排列图，图6为PQ15RW21在同洲CDVB3000系列数字机中的应用电路原理图。

有的数字机获得3.3V电压采用可调三端稳压器LM317，通过改变稳压器调整端与输出端的电阻使输出电压稳压在3.3V。图7是LM317外形及引脚排列图，图8为LM317在金泰克KT-D8320数字机中的应用电路原理图，图9为LM317在PBIDVR-1000数字机中的应用电路原理图，与图8相比，省略了保护二极管，只保留了滤波和电阻分压电路，电路更简捷。在数字机中可调三端稳压器LM317更多应用于极化切换电路，受控于主芯片，经调整生成13/18V极化电压，图10是东仕IDS-2000F数字机LNB极化切换电路原理图，是LM317用于数字机极化切换的典型应用电路。

数字机中常用稳压器件

的应急代换

在数字机的故障维修过程中，有时无法找到与受损稳压器相同或相近稳压器供更换，外购稳压器件耗时较长，用户又要求在最短时间内修复故障机，在这种情况下，需考虑采用应急代换的方法变通修机。

用同系列稳压值不同的三端稳压器代换。以78系列稳压器为例，如果需要输出电压Uo高于手头现有的固定三端稳压器的输出电压时，在78系列稳压器2脚与地端之间串接稳压二极管VD（图11），可使输出电压Uo得到一定的提高，输出电压Uo为78系列稳压器输出电压与稳压二极管VD稳压值之和。

在三端稳压器地端与输出端加装分压电阻代换。这里的代换方法中，三端稳压器可以是固定式的，也可以采用可调式的。采用可调式三端稳压器就不多说了，上面介绍的已有数字机将5V电压调整生成3.3V电压，数字机生产厂家就是这样应用的。78系列等固定输出集成稳压器，只需外接两只电阻，就能方便地提升输出电压Uo（图12），R1为固定电阻，改变电阻R2的阻值就可获得连续可调的输出电压，当R1、R2阻值取得较小时，输出电压Uo≈Uxx（1+R2/R1），其中Uxx为固定输出集成稳压器输出电压。