直流稳定电源设计范文

关键词：太阳能；电源；Multisim；多功能太阳能移动电源箱

中图分类号：TN710?34；TM502文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）18?0157?03

0引言

太阳能的设计应用在市场上已经司空见惯，但立足于地区生态环境的保护，结合当地人民生活现状的太阳能产品并不多见。本文从环境保护和地区人们的生活习惯的角度出发，结合太阳能发电技术，设计了一款环保可靠的太阳能多功能移动电源箱。可以说，本设计将解决边远地区人民的用电难问题。

1设计理念

太阳能是天然可再生能源。它资源丰富，既可无限制的免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。目前雪域高原是我国污染最轻、环境保护最好的地区，作为我国乃至亚洲重要的生态安全屏障，生态环境的保障至关重要。本设计基于地区丰富的太阳能资源和藏区人们的生活现状的的考虑，利用太阳能供电并结合人们日常生活所需而设计。既符合环保要求又方便携带，解决了地区人民基本的日常用电需要，可作为绿色环保产品推广，具有一定的市场价值。

2硬件电路设计

2.1硬件框图结构设计

本文整体设计硬件框图结构如图1所示，电源箱有太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过220V电源给蓄电池充电。两种输入方式相结合，方便而且环保。将两种输入能量通过滤波稳压电路，然后给蓄电池进行充电。其中的过充过放保护电路主要是利用继电器电路模块检测蓄电池的电量；当过充的时候断开充电主回路；当蓄电池电压降到一定范围的时候接通充电回路；当检测到过放的时候断开用电器电路，防止过充过放，起到对蓄电池保护的作用，整个电路都是由蓄电池供电。该系统有多路输出端口，既可供LED照明和为手机、MP3、收音机等多种数码产品充电还可输出220V交流电压供小功率家用电器工作[1]。

2.2市电供电模块

本设计所有电路均基于Multisim仿真软件的应用[2]。图2为市电充电模块电路，当电源接通后红色指示灯LED1点亮，否则熄灭。此电路通过变压器和电桥电路将220V市电转为28.4V直流电压，再经过RC振荡电路进行滤波稳压后送入LM7815三端稳压模块，输出稳定的直流15V电压，然后通过过冲保护电路给蓄电池充电。开关Key1为供电模式手动选择开关，当开关J1连接时为选择市电充电，则红色LED1亮。开关J2连接时为选择太阳能充电，则红色LED2亮，如图3所示。

2.3太阳能供电模块

在图3所示的太阳能供电模块电路中。当Key1接J2时，选择太阳能系统供电，此时红色LED2点亮。电路首先通过整流二极管1N5404整流，然后经RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管1N47744将电压稳定为直流15V，再通过过充保护电路为蓄电池充电。其中1N5404硅整流二极管，其最大反向峰值电压为400V，最大半波整流电流为3A。稳压二极管1N4744最大功耗为1mW，稳定电压为15V，最大电流是57mA。

2.4过充过放电路

如图所示为过充过放保护电路，本设计主要基于三端可调分流基准源TL431[3]和继电器[4]的应用，实现对铅蓄电池充放电保护。如图4所示，为过充保护电路，供电模块通过继电器为蓄电池充电，当电路检测到蓄电池电压大于13V时，绿色LED4亮，继电器将开关向下吸合，断开充电回路，实现过充保护。如图5所示，为过放保护电路，蓄电池电压大于12V时LED6灯亮，继电器向下吸合为负载提供能量，当蓄电池电压低于10.5V时继电器向上断开放电回路，实现过放保护[5]。

2.5输出端口

图6所示为电源箱的输出端口部分设计图，其主要采用LM78XX系列三端集成稳压器来得到稳定电压的输出。

当LM78XX系列三端集成稳压器输出电流较大或工作时间较长，LM78XX散热较大，应加散热器。图6（a）是输出稳定9V供收音机工作。图6（b）为USB接口电路，实际电源箱将输出多个不同类型的接口供数码产品充电，例如图6（b）手机USB充电部分，三端集成稳压器LM7805得到稳定直流5V输出，由于手机充电需要的电压为（5±0.5）V，此时刚好适合手机进行充电，当红色LED3亮起时说明此时可以为手机充电了。图6（c）和（d）均接照明负载，当开关Key2和Key3接通时，通过调节滑动变阻器R2，R3可改变光照强弱，进而达到使用者所需的光照强度，增加了设计的人性化。

3电路仿真分析

3.1LM7815稳压模块仿真

图7为三端稳压集成电路LM7815的仿真结果，C1，C2分别为输入端和输出端滤波电容，R1，R2分别为输入输出端保护电阻。

当输出电流较大时，LM7815散热较大，应加散热器。LM7815三端稳压IC来组成稳压电源所需的元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用可靠、方便。由于三端固定集成稳压电路的使用方便，电子电路中经常采用。当三端稳压集成电路LM7815输入电压大于15V时，通过LM7815稳压模块可输出稳定的15V电压。

3.2市电供电模块仿真

由图8中可以看出，由于变压和稳压模块连接后，电气互相影响，测得输入到LM7815稳压模块的电压为28.4V左右，输出15V稳定电压通过过冲电路为蓄电池充电。

3.3太阳能供电模块仿真

太阳能供电模块仿真见图9，利用25V直流电压源和5V，20Hz的交流电源串联来模拟太阳能板输出电压，模拟信号在18～32V之间变化，其波形如图9中示波器所示，经电路滤波稳压输出稳定的15V直流电压。在日光下，用万用表测得实际中太阳能板发出电压幅度在17～25V之间变化，结合太阳能板输出电压波形见图10。证实模拟电源很接近现实中太阳能板产生的电压信号。实物图见图11。

4结语

本文主要完成太阳能多功能移动电源箱内部电路设计，解决了市电和太阳能供电模块以及对蓄电池过充过放的保护电路模块。本设计主要考虑到地区拥有丰富的太阳能资源和藏族地区人们生活的需求，设计了此款电源箱。

参考文献

[1]黄盼盼.便携式太阳能多功能电源设计及测试[J].电子测量技术，2012（6）：16?18.

[2]邓木生.基于PWM技术蓄电池充放电与检测系统设计[J].现代电子技术，2011，34（14）：207?210.

[3]公茂法.基于TL431的太阳能LED路灯控制器设计[J].电子技术应用，2011（6）：65?67.

[4]鹿泽伦.中间继电器构成的断相保护电路[J].自动化技术与应用，2008（12）：110?111.

[5]李云胜.电源的截止型过流保护电路设计[J].实验科学与技术，2010（1）：1?3.

直流稳定电源设计范文篇2

关键词：稳压电路；功耗；工作效率

0引言

直流稳压电源必须经过稳压电路和滤波电路后才能得到电压基本稳定、纹波相对较小的直流电，通过控制电路精确快速调整后，得到稳压精度和性能符合标准的直流电压。再经过滤波器滤波后，得到所需要的输出直流电。

1硬件系统结构

从实用性、精确度和检测设备实际等多方面考虑，采用单片机技术对电路进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，采用单片机技术的稳压电路。

总体设计方案主要为利用AT89C52单片机作为控制模块，电源模块运用直流稳压电源的工作原理，为转换电路提供所需的工作电压；数模转换模块运用数模转换器、运算放大器等元件将电信号进行处理，最终输出满足条件的电压值。上述组合配合键盘扫描模块、LCD显示模块等其他组件，把220V、50Hz交流电实现低电压直流0到30V可调输出。

硬件设计由AT89C52单片机作为控制中心。由电源电路、数模转换电路、显示电路和键盘电路等部分共同组成。系统的结构框图如下图所示。

2T89C52型单片机简述

单片机的主控系统如下图所示。XTAL1引脚和XTAL2引脚接时钟电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内为振荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内为振荡器倒相放大器的输出。1KST引脚为复位端，接在电容与P1.0P1.1、电阻并联处EA引脚为接地端。

P1.2三端与数模转换器5615相连，右侧接口分别与显示电路（ADO-AD7、A8-A10）和按键电路（A13、A14）相连。

3键盘电路

如图所示，键盘电路有“+”、“-”两个按键，分别同单片机P2.5、P2.6端口相连。按键功能顾名思义：“+”表示增加电压值、“-”表示减少电压值，按键一次改变的电压值为0.1V。电路主要由2个10kΩ的电阻组成，当有键按下时，电路中出现通路产生电流，传输到单片机中，单片机软件系统进行数据处理，分别将数字信号传递给数模转换器5615和LCD显示器。

4显示电路

设计的显示电路主要应用LCD液晶显示屏，考虑到液晶显示屏显示效果好，清晰直观，性价比高。标识端口D0到D7端口作为数据输入端，标识端口E、1KW、1KS作为控制信号输入端。显示屏上面共显示“Input”、“Output”两个数值，“Input”为单片机发送给5615的数值，“Output”为外输出的电压值。其电路连接如图所示：

5电源电路

本设计的电源电路主要包括降压、整流、滤波、稳压共四部分。工作主要通过外接电源输入220V、50Hz交流电，经过处理后，为转换电路输出工作所需的5V、±15V、30V、32V五个电压值，最大工作电流为IOMAX为1A，其主电路图详见附录B。由于电路图比较大，分为上下两部分电路着重对各组成进行分析阐述。

电源电路（上）如下所示，其工作目标为输出5V和±15V三个电压值。

（1）降压。此处的电源变压器（TR1）起降压作用，将220V交流电压变为整流电路所需的低压交流电。

（2）整流。电路的作用是将交流降压电路输出的大小、方向都变化的低电压交流电转换成单相脉动直流电。

（3）滤波。电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最常用，其特点是电路简单，输出脉动较小，输出电压平均值大，但输出电压随负载变化较大。

（4）稳压。经过滤波电路，输出电压虽已变得平滑，但输出电压会随负载变化较大，后面需接稳压电路。

根据本设计条件，稳压器选用型号为LM7815、LM7915和LM7805的三端固定稳压器各一个，分别用于输出三个电压值电源的稳压。

电源电路如下所示，其工作目标为输出32V和30V两个电压值。

经滤波之后，一条支路直接将32V电压输出，供数模转换电路LM317稳压器使用；另一支路连接LM317稳压器，并与电阻R2和R1并联，所输出电压为：U新=32V×R2/（R1+R2）=30V，通过计算可得R1：R2=1：23，由电路需满足负载要求，应选阻值较大电阻，使电压更稳定，因而选择R1=200Ω，R2=4600Ω。电容C2在输出前用于滤除小波纹，电路输出直流30V电压，供数模转换电路OPA454运算放大器输入。

6数模转换电路

本电路用于将数控部分传递来的数据信号转换成电压信号输出，也就是我们通常说的数模转换（D/A转换）。由于本电路图较长，分为前后两部分来阐述。

首先介绍下应用的几个元件。

（1）TLC5615串行数模转换器：输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍，并带有上电复位功能（把DAC寄存器复位至全零）。

（2）LM324四运算放大器：具有真正的差分输入，其最主要的优点是可工作在低至3V或者高至32V的电源下，共模输入范围更是包括了负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。其应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器。

（3）OPA454运算放大器：它是一种低成本的运算放大器，其最大的优点是，可以有效输出10～100V范围内的电压值，并允许运用在标准低压逻辑电路中。采用此器件，主要用于电路的最后一级放大。

（4）LM317集成稳压模块：最广泛的电源集成电路之一，有固定式三段稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其输出电压范围为1.2V到37V，能够提供超过1.5A的电流，此稳压器非常易于使用。

直流稳定电源设计范文1篇3

【关键词】UC3842；脉宽调制；功率调整；测试分析

Abstract：thispaperimplementtheswitchpowersupplycircuit，thedesignUSEStheflybacktypeswitchpowersupplystructuredesignofthetypicalformofUC3842asthecoredevice，byusingthebasicprincipleofpulsewidthmodulation，andUSEStheauxiliarypowersupplywayforthepowersupply，ishelpfultoincreasetheoutputpowerofmainpowersupply.Usingfieldeffecttubeasswitchingdevices，theconductionanddeadlinefast，conductionlossissmall，whichguaranteesefficientperformanceofswitchpowersupply.Atthesametime，supplementedbyover-voltageandover-currentprotectioncircuitinthecircuit，whichguaranteessystemofworksafety，payattentiontoimprovethecircuitloadregulation，enhancestheworkingefficiencyoftheswitchingpowersupply，reducetheswitchingpowersupplyoutputripplevoltage，reducetheelectromagneticinterference，achievethegoalofgreenenvironmentalprotection.Adjustableoutputvoltage，makeitscanbeappliedtodifferentoccasions.

Keywords：UC3842；pulsewidthmodulation；poweradjustment；testandanalysis

1.引言

随着科学技术的发展，通信、消费电子类产品等对开关电源的需求迅猛增加，并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求[1]。开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。电力电子技术的发展，特别是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使其具有高稳定性和高性价比等特性[2-3]。本文设计了单端反激式开关电源，满足信息技术的发展对电源技术又提出了更高的要求，从而促进了开关电源技术的发展。

2.开关电源电路的实现

2.1输入滤波整流电路

图1为输入滤波整流电路。输入的220V交流电，经过由C1、C2、CX1、LF1、CY1、CY2组成的滤波器滤波后，再经过BD1，将交流电压整流为直流高压，通过C3、C4的滤波后，再给后级电路提供电能。R1的作用是泄放电阻，因为CX1的容量在0.22uF以上，安规规定需要加上一个泄放电阻[4]。

图1输入滤波整流电路

2.2PWM驱动及控制电路

图2为PWM驱动及控制电路。直流高压通过电阻R2给UC3842提供工作电压，该工作电压接入UC3842的管脚7，UC3842开始工作，由管脚6输出的矩形波来驱动开关管，管脚6输出的信号为高低电压脉冲信号。在输出信号的高电平期间，场效应管能够导通，电流流过变压器的原边绕组，同时在变压器的原边绕组中储存能量。根据变压器同名端的标识情况，这个变压器的副边绕组和辅助反馈绕组均没有输出。当管脚6输出的信号为低电平时，场效应管处于截止状态[5]。由楞次定律可得，为了确保电流不变，变压器的原边绕组产生了下正上负的感应电动势，此时副边绕组的二极管导通，向负载提供能量。同时辅助反馈绕组向UC3842的管脚7供电。UC3842的内部设有欠压限制锁定电路，其开启和关闭阈值电压分别为16V和10V，当电源电压接通之后，一旦管脚7的电压升至16V时，UC3842遍开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流大致为15mA。

图2PWM驱动及控制电路

图3输出反馈电路

2.3输出反馈电路

图3所示为该开关电源的输出反馈电路。当开关管Q1导通时，整流后的直流高压在变压器的原边绕组中储存能量，与变压器副边绕组相连的二极管D3处于反偏压状态，故D3截止，在变压器副边绕组无电流流过，即能量没有传递给负载，直流高压将电能转换成磁能储存在变压器的原边绕组中。当开关管Q1截止时，变压器的副边绕组中的电压极性反转，使D3处于导通状态，给输出电容C13充电，同时负载上也有电流流过。图3中，变压器副边绕组的交流电压蒋经国二极管D3整流、C13、C14、L1、C15整流后得到稳定直流电压，给负载提供能量[6]。D3为肖特基整流二极管，因为肖特基二极管的正向压降为普通PN二极管的0.3～0.5倍，并且其反向恢复时间trr甚小。R11和C12为削尖峰电压电路，C14、L1、C15为π型滤波器，D4的作用是能够使该开关电源和其他开关电源串联使用，R12是假负载，能够使开关电源得到稳定的输出电压。反馈电路采用精密稳压器TL431和线性光耦。利用TL431可调式精密稳压器构成误差电压放大器，再通过线性光耦对输出进行精确的调整。

3.系统测试

由于效率和纹波电压是开关电源的主要衡量指标，所以测试时主要对这两个参数进行测试。

3.1测试开关电源效率

在开关电源效率的测试中，需要使用一个电子负载和4个数字万用表。其中，两个万用表用来测量电压，另外两个万用表用来测量电流，在使用万用表进行测量的时候，需要根据要测量的电压和电流值的大小，将万用表设置在合适的量程内，以减小误差。

3.2测试输出纹波电压

为了使测出的数据尽可能准确，避免示波器的探头与地线形成一个环路，测试纹波电压时，在示波器的探头上需要并联一个10uF的电解电容和0.1uF的无极性电容或者使用接地环，从而保证探头的接地尽可能的短，保证探头的接地线长度小于1cm。

4.测试结果及数据分析

按照上述的测试方法对开关电源的效率和开关电源的输出纹波电压进行测试，对该设计的开关电源进行数据测试，测试得到的数据及根据测试的到的数据进行的分析如表1所示。

表1最差情况下的输入功率、输出功率与效率

输入功率Pin（W）输出功率Pout（W）效率η

36.85630.17081.86%

43.36035.25781.31%

49.63440.90982.42%

58.53647.01380.31%

67.20853.54079.66%

73.71260.14481.59%

表2各种电压条件下，满载输出时的纹波电压值

电子负载RL（Ω）输出电压Vout（V）输出功率Pout（W）纹波电压Vopp（mV）

2.412.0160.10138

2.812.9860.17169

3.314.0960.16189

3.815.1260.16213

4.316.0860.13230

4.816.9960.14246

用数字示波器测试输出纹波电压的数据如表2所示。

将负载上的功率调整为设计的标称功率的一半以上时，通过数字万用表对输入直流总线电压、直流总线电流、输出电压、输出电流的测试，粗略估计一下其余的损耗，整个开关电源的效率为81.19%。

5.结论

本文设计了由UC3842组成隔离单端反激式PWM开关电源，对其中的原理进行分析。UC3842是一种电流控制型脉宽调制器，可以直接驱动MOSFET和IGBT，特别适合于制作20～80W的小功率开关电源。从测试数据可以看出设计的电路效率和稳定性较高。

参考文献

[1]张占松，蔡薛三.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2001.

[2]何希才.新型开关电源设计与应用[M].北京：科学出版社，2001.

[3]徐德鸿等译.开关电源设计指南[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]王志强等译.精通开关电源设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[5]王水平等.开关稳压电源――原理、设计与实用电路[M].西安：西安电子科技大学出版社，1997.

[6]高曾辉，于相旭.单端反激式开关电源的稳定性分析[J].重庆大学学报，2001.

直流稳定电源设计范文1篇4

中国的电网，是伴随着电力工业的发展而不断扩展的。截至**年底，全国装机总容量达3亿5657万千瓦，年发电量16541亿千瓦时。全国220千伏及以上输电线路长度达到18.8万公里，变电容量5.2亿千伏安。东北、华北、华东、华中、西北和南方电网均已形成500千伏（330千伏）主干网架，最小的电网装机容量超过2700万千瓦，华东电网的装机容量达到7600万千瓦。

百十年来，中国的电网经历了一个漫长的发展过程，然而，无论从外延或内涵的角度看，真正有突破性的发展，也就是近30年的历史。就其规格而言，可以把中国电网的发展历程大致划分为3个阶段。

（一）局部电网的形成阶段

这一阶段大致截止于20世纪60年代末70年代初。此阶段，以大、中城市为中心的配电网逐步通过220千伏线路相互连接，以220千伏线路为主网架、以省域为主要覆盖范围的局部电网开始形成。

**年以前，各电网容量都比较小，除东北、华东和京津唐外，绝大多数电网最高运行电压仅为110千伏，由于系统很小，抵御事故的能力低下，系统事故经常发生，电力系统可靠性很差，电能质量也很低。

随着国民经济的不断发展，社会对电力的需求越来越大，对供电的可靠性要求越来越高，客观上要求加大联网规模，以解决严重的“瓶颈”问题。

（二）跨省互联的发展阶段

**～**年，是中国电网的一个特殊发展时期。期间，省级电网的完善和跨省电网的形成交织发展。

**年以后，随着电网的发展，很多地区逐步由孤立的110千伏、220千伏电网互联形成220千伏或330千伏的全省乃至跨省电网。

这一时期，电网的稳定破坏事故明显增加。原来的110千伏电网一旦发生事故，只影响本地区的电网，电网稳定问题不突出。形成220千伏或330千伏的输电距离较长、供电面积较大的电网之后，电力系统稳定问题凸现。

至**年，我国严重缺电的局面已持续近20年。由于电源的增长落后于电力需求的增长，导致集中资金用于电源建设以解决供需矛盾，从而忽视了输、配电网络的建设。重发轻供不管用导致电网的发展落后于电源的发展，严重削弱了电力系统安全稳定运行的基础。加之当时电网的发展处于一个新的发展阶段，无论是电力系统的规划设计、基建或是电力系统的运行管理，都没有充分认识和重视这一客观规律，没有及时采取相应措施，因而，从**～**的11年间，全国发生电力系统稳定破坏事故达210次之多，平均每年发生19次，既包括失去同步稳定的电力系统稳定破坏事故，也包括电压崩溃（失去电压稳定）和频率崩溃（失去频率稳定）的电力系统稳定破坏事故。在这些事故中，影响最为严重的是造成全网大面积停电的电网崩溃瓦解事故，即**年7月27日湖北全省停电事故，武钢几乎毁于一旦，事故直接经济损失达3500万元。

此时的电力系统安全稳定问题，已经成为当时电网运行的主要矛盾。为了扭转这一局面，时任电力工业部部长的同志领导电力工业部采取了强有力的措施，及时召开了著名的全国稳定工作会议（大连会议）。同志在大连会议上提出了管电就要管网、管网就要管稳定的方针，指出“各级领导要从思想上重视电网管理，我们的工作重点，要从管好一个电厂、一个供电局，扩大到管好整个电网”。此后，制定了《电力系统安全稳定导则》，并于1981年9月16日下发执行。按照会议精神，全国电网各有关部门随即加强了电网管理，用《导则》的各项规定指导电网工作，使电网的规划设计、基建和运行朝着健康的方向发展，从而大大促进了电网的合理建设；在充分发挥现有电网输电能力的基础上，大幅度提高了电力系统安全稳定水平，电力系统稳定破坏事故次数迅速减少。**年至1987年的7年间，全国电力系统稳定破坏事故次数迅速减少到47次，年均6.7次，仅约为**～**年平均19次的三分之一；1987－1995年又下降到年均4.14次；“九五”期间全国主要电网仅发生稳定破坏事故1起，年均0.2次；自1997年以来，全国各大电网已经杜绝了电力系统稳定破坏事故。

几年来，由于国家进一步认识到电网在基础设施中的地位和作用，逐步加大了电网建设投入，电网发展十分迅速，不仅表现在电网外延的发展，即一般意义的电网覆盖范围的扩大和电网装机容量的增加，同时也表现在电网的技术有机构成的提升。

到20世纪末，电网的发展，基本满足了新增发电设备送出的需要，部分网络结构有所加强，为电网安全稳定运行创造了条件，电网抵御事故的能力有所增强，因此而产生了巨大的社会效益，尤其是减灾效益。

自1982年中国的第一条500千伏输电线路投入运行以来，500千伏的线路已逐步成为各大电网的骨干网架和跨省、跨地区的联络线。至此中国的输电电压等级500、330、220、110、63、35千伏（其中63千伏仅限于东北部分地区，330千伏仅限于西北地区的电网）。

至1989年，中国形成了7个跨省电网：东北电网，华北电网，华东电网，华中电网，西北电网，川渝电网，南方互联电网（含香港电网和澳门电网）。期间，山东电网，福建电网，海南电网、乌鲁木齐电网、拉萨电网、台湾电网等仍为弧立运行的省级电网。

上述电网无论从规模上或是网络结构、电压等级上，都为更大范围的电网互联奠定了基础。

（三）跨区互联的发展阶段

随着电力工业的发展，在经历了从省级电网发展到大区电网的积累后，跨大区电网互联工程大步推进。1989年9月，华中华东电网之间的±500千伏超高压直流输电工程（120万千瓦）投入运行，在中国首次实现非同步跨大区联网，标志着中国从省际间联网向跨大区联网迈进了一大步。**年随着华中到华东第二条±500千伏直流输电线路（300万千瓦）的投运，使得华中－华东的输电能力已达到420万千瓦。

**年5月，东北华北电网通过一条500千伏线路实现大区间同步交流联网，标志着中国电网进入了跨大区联网的新时期，全国联网工程取得重要进展。**年12月实现了福建与华东同步交流联网；**年4月实现了川渝与华中同步交流联网，**年9月实现华中与华北500千伏交流联网；另外三峡至广东直流联网工程、华中与西北直流背靠背联网工程现已开工建设，将分别在2004年和2005年投运；山东与华东联网、川渝与西北联网、山东与华北联网等项目已完成可研或正在开展可研等前期论证工作，同时正在组织开展三万二回线、东北与华北电网加强联网工程、华中与华北电网加强联网工程等项目前期工作。

这期间，三峡工程配套输电项目建设取得积极进展。三常直流和三峡送出有关输变电工程按计划投运，确保了三峡并网机组电力的正常送出。其他三峡输变电工程正在按计划施工，以确保三峡电力送得出、落得下、用得上。

城乡电网建设和改造取得历史性突破。**－**年累计投入资金3868亿元，城乡电网的供电能力、安全性和可靠性不断提高。

电网设备的技术水平不断提升。500千伏交直流输电技术、线路串联补偿技术、紧凑型线路技术，特别是具有我国自主知识产权的电力系统稳定控制理论和系统控制装置的应用，显著提高了电网的输送能力和安全可靠性。

电网调度安全管理水平进一步提高。为适应电网发展水平的要求，我国从上至下建立五级调度管理体系，负责电网生产调度指挥。同时建立了比较完整的安全管理制度和事故应急措施，有力保障了电网的安全稳定运行。

我国调度自动化装备水平已步入世界先进行列，我们已经开发出具有我国自主版权的调度自动化系统。电力市场试点省市的电力市场技术支持系统均已建设投运。

我国的继电保护专业技术和管理水平都已接近世界先进水平，有的已经达到国际先进水平和国际领先水平。

二、电网发展的经验和教训

回顾中国电网发展的经验和教训，为我们今后电网的发展提供了有益的借鉴和启示。

（一）必须坚持统一规划，构筑合理电网骨架

合理电网结构是保证电力系统安全稳定运行的基本要求。但是，中国的电网在开始阶段，基本上都是由若干个局部电网就近互联而成，缺少合理的电网结构，因此，电网安全稳定运行也就失去了物质基础。在总结70年代许多重大稳定事故教训之后，我们努力通过统一规划来实现这一目标，但在实施过程中，仍然存在许多问题。首先，输变电工程长期作为电源工程的配套项目，电网被置于从属的位置，电网结构长期没有得到改善。其次，在“省为实体”原则的指导下，电源项目经常是以“地区平衡”来安排，但地区经济发展与电源建设的不同步，带来电网运行许多问题，其中突出的就是稳定问题。

为了从根本上解决电网结构问题，国家最终通过强制性标准，从对受端系统建设、电源接入、电网分层分区、电力系统间的互联等关系到电力系统安全稳定的原则性问题对电网规划、电网的建设提出了明确要求，颁发了《电力系统安全稳定导则》。

多年的实践证明作好统一规划，构筑刚性强的电网，保持发电和电网的协调、有功和无功的协调、送端和受端的协调、一次和二次的协调、高压和低压的协调是电网稳定的保障。

（二）解决稳定性问题始终是大电网的主要任务

机电暂态过程是电力系统稳定的基本问题，解决稳定性问题始终是大电网的主要任务。在中国，由于电网发展的阶段性决定了电网稳定性问题呈现出显著的周期性。

在弧立小电网运行的阶段，电网的稳定性问题不很突出，但是，到20世纪70年代，稳定性变得十分突出，主要是中国电网进入一个省级电网的完善和跨省电网的形成交织发展的特殊发展时期，人们对新形成的电网的省间弱联系特性没有根本的认识，不能正确、有效地防御事故。

现在，我们又进入了一个跨大区联网的一个新的历史时期。同样，在实施全国联网的过程当中，会不可避免地遇到各种各样的技术问题、管理问题和认识问题，既有我们需要进一步深化认识的，也有我们需要进一步在理论上、实践上进行研究试验的问题。大区联网中的弱联系以及超大型链型电网的形成，使得电网的动态稳定问题十分突出。东北华北联网的实践使我们积累了电网互联的一些经验。采用了系统稳定分析计算、仿真模拟、PSS装置、联络线的快速解列装置等技术，制订了严格的调度方案和运行措施。实践证明，联网的这些安全措施是科学的，准备是充分的。马上就要进行的华北和华中电网的联网同样遇到了电网的稳定问题，可见电网的稳定问题是电网长期需要解决的重要课题。当前我们正在积极的研究，采取有效措施。希望科研机构进一步研究更加有效的技术措施和保安措施，特别需要的是有效的和可靠的联络线快速解列装置。

（三）保持协调发展，才能为安全创造有利条件

电网运行的客观规律要求作好以下几个方面的协调。

一是发电和电网建设的协调。发电的布局必须合理，电网建设必须适度超前，既要防止电网对潮流的阻塞，又要防止潮流集中造成的拥挤。

二是有功和无功的协调。在建设有功的同时，一定要同时建设无功电源，尤其要加强负荷侧的无功建设，使负荷中心有足量的无功支撑。

三是一次和二次的协调。改变重发轻供、只重视一次建设、不重视二次的习惯。

四是作好送端和受端的协调。在受端防止超过受电比例的大量的功率的注入，在送端防止电源的过度集中，造成电网头重脚轻。

五是作好高压网和低压网的协调，适时打开电磁环网，不断提高电网的稳定水平。

（四）只有统一管理电网，才能真正驾驭电网

电网统一管理是电网安全运行的前提。统一管理的基本点之一是要求在规划、设计、建设和运行阶段统一使用强制性标准。在电网不同的阶段，由于考虑问题的角度有所不同，规划、设计、建设和运行阶段难免存在认识和技术上的差异，正确的对待、分析和把握这些分歧，经过研究、讨论之后形成共识才是十分重要的。

中国颁布普遍适用的《电力系统稳定导则》这一强制性标准，就是认识统一的结晶，实践证明，电力系统稳定导则使得中国电网的管理迈向标准化，大大提升了我国电网的管理水平。

加强电网管理的另一方面是电网稳定技术的管理。它包括电网稳定的组织管理，运行管理，技术管理，计算管理；各电网通过组织体系，统一了电网稳定管理的思想认识，提高了电网稳定的技术水平；在省间联网的稳定计算工作中，坚持了统一计算的模型、参数，作到规划、设计、运行、调度的协调；在电网结构薄弱的情况下，采取了提高电网稳定水平的技术措施，建立了保证安全的三道防线，配置了必要的安全稳定自动装置并进行优化，运行管理上按照导则制订了大区电网的稳定运行规定，严格执行，保证了电网的安全稳定运行。

三是加强电网二次的技术管理。即强化电网调度自动化和电网继电保护、安全自动装置和通信的管理，确保相关设备与一次系统同步设计、同步建设、同步验收、同步投入运行。不断提高继电保护和电网安全自动装置的正确动作率，提升了自动化实用水平。

四是电网必须实行统一调度。统一调度管理，维护电网运行秩序，严肃调度纪律，是中国管理电网的实践总结。各电网做到了统一安排运行方式，统一平衡检修，统一配置继电保护和安全自动装置，统一部署黑启动方案，统一指挥电网的事故处理。

（五）必须建立合理的电价形成机制，确保电网建设的资金来源

过去的几十年，中国电网的建设资金主要有两个渠道：一是贴费，主要用于配网建设和改造；二是作为电源建设的配套工程。电网一直就没有独立的输配电价机制。目前，一方面由于前一阶段电力供需紧张形势趋缓，取消了贴费；另一方面，随着厂网分开，输配电工程作为电源建设的配套工程已经失去制度基础。所以，开辟电网的建设资金渠道已经成为电网建设的当务之急。

中国需要考虑采取鼓励措施，促使投资者对电网进行投资建设、维修和更新。关键是要从根本上解决电网发展的投融资渠道问题。建立新型的电网发展投融资机制，并且尽快建立合理的电价形成机制，理顺各环节电价的关系，提高电网环节电价比例。确保电网与经济、社会和环境协调同步，在规划和建设上适度超前。

三、近期中国电网的发展展望

中国电网的未来，是由国民经济发展的需要所决定的。中国国民经济的发展目标已经明确，那就是全面建设小康社会的目标，电网服务并服从国民经济发展的要求，中国电网的发展必须与之相适应并适度超前。

我国各地区资源分布和经济发展很不平衡：从一次能源分布来看，水能资源主要集中于西部和西南部地区，可开发容量占全国83％，煤炭资源集中于华北和西北部地区，占全国80％；从各地区经济发展和电力消费水平来看，中部和东部沿海地区经济总量占全国82％，电力消费占78％，而西部地区则分别只占18％和22％。这种资源和经济发展的不平衡客观上要求必须加快全国联网，推动西电东送和南北互供，以促进全国范围内的资源优化配置。

（一）中国未来电网的规模

根据市场需求预测，到2005年预计全社会用电量达到2万亿千瓦时左右，发电装机容量达4.3亿千瓦。为了满足负荷的需求，电网将有较大的发展，预计“十五”末，全国330千伏以上线路将达到7.7万公里、变电容量2.8亿千伏安，从电网格局看，将基本实现全国联网，互联电网的总容量将超过全国装机容量的90％，跨区电量交易达到600亿千瓦时。

预计到2010年全国装机容量达到5.8亿千瓦左右，电源安排投产规模1.65亿千瓦左右，关停凝汽式小火电机组1500万千瓦，净增1.5亿千瓦左右。全社会用电量27600亿千瓦时左右。“十一五”年均投产发电装机3000万千瓦。

预计到2022年全国发电装机容量达到9亿千瓦左右，全社会用电量4.2万亿千瓦时。

初步规划“十一五”期间，全国将新建成330千伏及以上交流线路3.6万公里，变电容量1.8亿千伏安，其中建成750千伏线路1700公里、780万千伏安；500千伏线路3.3万公里、1.6亿千伏安；330千伏线路3800公里、1400万千伏安；并建成直流线路3400公里，换流站总容量1500万千瓦。到2010年，330千伏及以上交直流线路预计将达到12万公里，变电容量达到4.8亿千伏安。

（二）中国未来电网的格局

贯彻落实西部大开发战略，针对电网的特点和发展趋势，国家电网公司确定了“西电东送、南北互供，全国联网”的电网发展战略，今后一个时期，我们将致力于加强区域电网，推进跨区输电、跨区联网。

2005年前后，将以三峡工程为中心，以华中电网为依托，向东西南北四个方向辐射，建设东西南北四个方向的联网和输电线路，同时不断扩大北中南三个主要西电东送通道规模。届时，除新疆、、海南、台湾外，全国互联电网格局基本形成。

“十五”之后，将结合西南水电基地和山西、陕西、蒙西这“三西”煤电基地大规模开发外送，形成以北中南三大西电东送输电通道为主体、南北网间多点互联的全国互联电网基本格局。西电东送以输送能源为主，兼顾发挥联网效益；南北互联互供以输送能源和发挥联网效益并重。届时，新疆、海南电网将并入互联电网，全国互联电网的结构也将进一步得到加强，它将为部级电力市场的发育和完善奠定良好的物质基础，为实现更大范围内的电力资源优化配置创造条件。

在西电东送三个通道建设方面，北部通道主要包括两部分：一是开发华北电网内部蒙西、山西煤电，分别建设相应的交流输电通道向京津冀鲁送电；二是开发陕北煤电、甘青宁水火电，“十一五”期间以交流或直流送电京津冀。西电东送北部通道送电规模在2005年约为700万千瓦，2010年增加到1800万千瓦，2022年再增加到4000万千瓦。新疆电网将通过哈密煤电基地向甘肃河西走廊和青海送电实现与西北主网的紧密联系。

中部通道主要通过开发金沙江下游向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等大型水电站和四川雅砻江、大渡河上的大型水电站，不断扩展相应的输电通道向华东、华中、南方地区送电。此外，还有贵州三板溪水电以点对网方式送电华中电网。西电东送中部通道送电规模在2005年约为700万千瓦，2010年增加到2180万千瓦，2022年再增加到4000－4500万千瓦。

南部通道主要是开发云南、贵州的水电和煤电，同步加强相应的输电通道，向广东、广西送电。西电东送南通道送电规模在2005年约为1088万千瓦，2010年增加到1500万千瓦，2022年再增加到2000－2500万千瓦。

综上，全国西电东送送电规模在2005年约为2500万千瓦，2010年增加到5500万千瓦，2022年再增加到1亿千瓦以上。

在南北互供、跨区电网互联方面，除在建的三广直流工程外，2010年前后建成华中—华北联网的直流输电工程，南北之间将形成以三峡为支撑的主干通道。此外，将加大山西阳城送电华东的力度并实现华北与华东联网，另外建设西北与川渝、川渝与南方电网之间的互联工程。到2010年，跨区交换电量将达1400亿千瓦时，比2005年增加800亿千瓦时。

四、中国电网发展的技术取向

中国电网的发展，在今后一个时期内，将面临三个方面的巨大挑战，一是全社会日益增长的用电需求与电网输配电能力的矛盾；二是引入竞争要求降低成本与供电可靠性的矛盾；三是公众环保意识的提高与电网建设的矛盾。面对挑战，在今后电网的发展过程中，必须通过技术进步，促进电网的长远发展。充分发挥已建成的具有世界先进水平的试验室和试验装置等基础科研设施的作用，充分利用“超高压输电系统中灵活交流输电（可控串补、静止补偿）技术”、“500千伏紧凑型输电线路关键技术和试验工程”以及750千伏输电工程相关技术的科研成果和电力系统稳定计算新方法—扩展等面积法（EEAC）的科研成果。进一步研究电网稳定分析、监测、控制策略和联网关键技术。大力推进变电站设备紧凑型、智能化、小型化、综合自动化及在二次系统等方面新技术的应用，促进电网技术升级，实现电网技术跨越式发展。

（一）高一级电压等级交流输电技术

更高一级电压等级在中国的运用，是中国电网发展的客观要求。

**年2月19日，中国国务院总理第68次办公会通过了国家计委关于750千伏工程可研批复文件。决定在西北建设750千伏电网，并将官亭—兰州东750千伏输变电工程列为国家示范工程，设计、设备供应立足国内，按计划，该工程2005年投入运行。它标志着我国最高交流电压等级的示范工程进入了实施阶段，建成后，将是世界同海拔最高电压等级。该工程已经于9月份正式开工。预计到2022年，西北电网将初步形成覆盖兰州、白银、关中、银川、西宁负荷中心并延伸到新疆哈密的西北750千伏电网的主干网架，初步估算将建成750千伏输电线路3000－5500公里、变电容量2000万千伏安左右。

关于1000千伏，1150千伏这一级电压等级，中国的电力科学研究机构已开展多年的研究工作，目前研究工作仍在继续。

（二）超高压直流输电技术

中国的第一条超高压直流输电线路建成投产已经有15年。15年来，电力电子技术有了巨大的发展，进入21世纪后，中国的直流输电工程也因此得到较快的发展。到2005年，全国直流输电工程将达到6项，线路总长度达到4800公里，输电容量达到1236万千瓦。

“十一五”期间，计划建设的直流输电工程包括：三峡右岸至上海练塘直流工程1100公里、300万千瓦，2007年投产；四川德阳－西北宝鸡直流工程500公里、180万千瓦，2010年投产；贵州兴仁－广东惠州直流工程，1000公里，300万千瓦，“十一五”期间投产；西北银南至华北天津东的直流输电工程1200公里、300万千瓦，2010年左右投产。

从2011年到2022年的10年间，还将有一大批直流输电工程投运。

此外，作为大区联网的背靠背直流工程也将得到发展。

随着大批直流输电工程投运，交直流系统的相互协调技术将变得十分重要，运行实践中，曾经发生多起因上海地区交流电网简单故障造成葛沪直流双极闭锁的事故，通过技术改造，基本解决了这一类的问题。今后出现同一地区多个直流落点，相互之间的影响尚需进一研究，必须从技术上保证相互的协调运行。

随着西电东送电源西移，特别是西南水电的开发外送，部分项目的输电距离超过1500公里，甚至达到2000公里。因此需要研究落实高一级电压直流的应用问题。

同时，还需要研究高压直流输电线路的噪声污染和电磁波污染等问题。

（三）灵活交流输电（FACTS）技术

IGCT发展和改进了传统的GTO技术，为大功率电力电子应用提供了一个理想的、高性价比的选择。现代电力电子技术为电力系统运行提供更好的性能、更高的可靠性和更优的可控性，预计电力电子技术在电力系统的应用和普及将是本世纪初最显著的技术革命。与直流输电相比，交流输电能力受到限制，是因为多出了线路输电极限和稳定问题。究其根本，是因交流特性中有相角、无功和电抗三个参量。利用电力电子器件的特性，可以根据提高输电能力的需要，快速地改变这三个参数，从而对输电功率的大小、流向进行有效地调控，从效益上看，灵活交流输电系统技术以它特有的大功率、高速、精确连续的控制、代替了传统的机械、电子和电磁的控制手段，使交流输电系统的功率具有高度的可控性、且可按人们事先的计划路径流动。

近年来串补技术在中国500千伏电网得到了较快的应用。我国已先后在阳城输电系统、华北大房线路、丰万顺线路上分别安装了3套串补装置。目前在建的贵广交流、天广一二回、天广三回线3项串补工程，其中中国第一套可控串补在南方电网的天广一二回线路上即将投运。此外，还有二滩送出工程，万县－龙泉双回线，以及神木、托克托、伊敏电厂等外送上都拟安装串补装置。预计到2010年全国500千伏电网将投产串补容量1000－1200万千乏。

今后，中国还将采用静止无功补偿器、静止同步补偿器、超导磁能存储系统、可控硅移相器、可控硅串联补偿器、统一潮流控制器、固态串联补偿器、相间功率控制器、次同步振荡阻尼器等电力电子设备。

（四）紧凑型输电技术

紧凑型输电技术在中国已经得到了试验性的应用，1999年昌平－房山第一条500千伏紧凑线路（85公里）建成投产。与常规线路相比，紧凑型线路采用六分裂布置（6×240mm2），输电能力提高30％。采用新的输变电装备，提高单回线路或单个通道的输送能力，尽可能减少走廊占地，降低输变电工程投资和输电成本，满足远距离大容量输电需要，是一个关键的技术方向。紧凑型输电技术通过减少线路电抗、增加容抗、提高线路自然功率，从而达到提高线路输电能力的目的。今后，华中与华北联网线（新乡－邯东210公里）、政平－宜兴同杆双回2×44公里线路上。华北电网配合托克托二期建设的输电线路浑源－霸州段也可能采用紧凑型线路（6×300mm2、300公里）。紧凑型输电技术的推广条件已经成熟，下一步将在西电东送等大功率、长距离输电线路中进一步推广应用。

（五）电网稳定控制技术

电网的发展和与其相伴的大电网稳定控制问题是电网发展中要解决的重点。中国电网已经应用了电网稳定的检测技术，同时电力系统稳定计算新方法—扩展等面积法（EEAC）及相关的电网稳定监、控的科研成果将得到进一步应用，为电网的运行提供新的手段。

直流稳定电源设计范文篇5

【关键词】电流脉宽调制;PWM;Pspice

1.概述

电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性，电子设备故障60%来自电源，开关稳压电源的调整工作在开关状态，主要优越性是高达70%-95%变换效率。

目前，空间技术、计算机、通信、雷达、电视及家用电器中的稳压电源已逐步被开关电源取代。开关稳压电源的优越性主要表现在：功耗小，稳压范围宽，体积小、重量轻[1][2]。

传统的线性电源具有稳压性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但工频变压器体积庞大，调整管工作于线性放大状态，导致电源功耗大、效率低、发热严重。开关电源采用功率管作为开关器件，工作于开关状态，损耗小;工作频率在几十到上百千赫兹，滤波电容、电感的数值较小。线性稳压电源允许电网波动范围为220v×（1±10%），对电网的适应能力很强。另外，由于功耗小、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性[3]。

2.系统整体概述

开关电源可分成：机箱（或机壳）、电源主电路、电源控制电路三部分。机箱既可起到固定的作用，也可起到屏蔽的作用;电源主电路负责进行功率转换，通过适当控制电路将市电转换为所需的直流输出电压;控制电路根据实际需要产生主电路所需的控制脉冲及提供保护。开关电源的结构框图如图1所示：

图1开关电源的结构框图

电源主电路通过输入整流滤波、DC-DC变换、输出整流滤波将市电转为所需的直流电压。开关电源主回路可以分为：输入整流滤波回路、功率开关桥、输出整流滤波三部分。输入整流滤波回路通过整流模块将交流电变换成含有脉动成分的直流电，通过输入滤波电容使脉动直流电变为较平滑的直流电;功率开关桥将滤波所得直流电变换为高频方波电压，通过高频变压器传送至输出侧。由输出整流滤波回路将高频方波电压滤波为所需直流电压或电流。

控制电路为主回路提供正常功率变换所需的触发脉冲。具有以下功能：控制脉冲产生电路、驱动电路、电压反馈控制电路、各种保护电路、辅助电源电路[4][5]。

3.软开关技术

软开关技术指零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）。图4所示为功率开关管在软开关及硬开关下的波形：

图2软开关理想波形和硬开关波形

软开关包括软开通和软关断。软开通包括零电流开通及零电压开通，软关断包括零电流关断及零电压关断，可按照驱动信号时序来判断。

零电流关断：关断命令在t2时刻或其后给出，开关器件端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。

电压关断：关断命令在t1时刻给出，开关器件电流由通态值下降到断态值后，端电压由通态值上升到断态值，开关器件进入截止状态。在t2前，开关器件端电压必须维持在通态值（约等于零）。

零电压开通：开通命令在t2时刻或其后给出，开关器件电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2前，开关器件端电压必须下降到通态值（约等于零），电流上升到通态值以前维持在零。

零电流开通：开通命令在t1时刻给出，开关器件端电压由断态值下降到通态值以后，电流由断态值上升到通态值，开关器件进入导通状态。在t2以前开关器件电流必须维持在断态值（约等于零）[6][7]。

图3电源控制电路框图

4.控制电路

根据电路功能将控制电路分为几部分：脉冲产生电路、触发电路、电压反馈控制电路、软启动电路、保护电路、辅助电源电路等[8]，控制电路如图3所示。

脉冲产生电路是控制电路的核心。脉冲产生电路根据电压反馈控制电路、保护电路及软启动电路等提供的控制信号产生所需脉冲信号，该脉冲信号经过触发电路的放大驱动开关元件，使开关管导通或关断。

控制电路输出的PWM信号，电平幅值和功率能力均不足以驱动大功率开关元件，需要选择合适的驱动电路。驱动电路将控制电路输出PWM脉冲信号经过电隔离后进行功率放大及电压调整驱动大功率开关管，脉冲幅度以及波形关系到开关管的开关过程，直接影响损耗，需合理设计驱动电路，实现开关管最佳开通与关断[9][10]。

5.系统仿真

5.1总电路设计

利用理想电源代替振荡器，通过设置时钟周期给定振荡频率，仿真时控制震荡频率外接定时电阻和电容的6、7脚均可不接。简化输出电路，利用两个晶体管模拟输出级，关闭控制端用数字激励驱动，内部逻辑利用数字仿真器进行仿真。电路参数选择和设计时，应考虑上述简化对系统的影响[11][12]。

图4总电路设计图

5.2PWM模块

根据PWM产生的原理得到仿真模块，用以产生可调的PWM信号。工频脉冲信号，通过比较器，经积分器产生三角锯齿波，通过比较取符号产生一路脉冲信号，由分频器产生两路互补驱动脉冲，输入调节PWM信号的占空比[13]。

图5PWM仿真图

6.结论

采用组合式变换器实现多路输出、多种保护。通过Pspice仿真，验证了设计思路的正确，理论性的可实现。

参考文献

[1]丁道宏，陈东伟.电力电子技术应用（第四版）[M].航空工业出版社，2004.

[2]许文龙.胡信国.现代通信电源技术[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[3]李宣江.开关电源的设计与应用[M].西安交通大学出版社，2004.

[4]王水平，史俊杰，田安庆.开关稳压电源设计及实用电路[M].西安电子科技大学出版社，2005.

[5]辛伊波，陈文清.开关电源基础与应用[M].西安电子科技大学出版社，2009.

[6]周志敏.开关电源实用技术[M].人民邮电出版社，2005.

[7]刘胜利.现代高频电源实用技术[M].电子工业出版社，2003.

[8]张占松.高频开关稳压电源[M].广东科技出版社，1993.

[9]赵广林编著.Protel99SE电路设计与制作[M].电子工业出版社，2005.

[10]张廷鹏.吴铁军.通信用高频开关电源[M].北京：人民邮电出版社1999.

[11]王水平.付敏江.开关稳压电源[M].西安：西安电子科技大学出版社，1997.

[12]李爱文.现代通信基础开关电源的原理和设计[M].北京：科学出版社，2001.

[13]汪阳.智能高频开关电源的研究[D].武汉大学硕士学位论文，2002.

直流稳定电源设计范文

关键词：连续可调；直流电源电路；软启动；电压补偿；LM317

中图分类号：TN710

文献标识码：B

文章编号：1004―373X(2008)04―012―03

1引言

电子电路要正常工作，电源必不可少，并且电源性能对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机)中，对电源的性能要求更高。在很多应用直流电机的场合中，要求为电机驱动电路提供1个其输出能从0V开始连续可调(0～24v)的直流电源，并且要求电源有保护功能。实际上就是要求设计一个具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。该电路的设计关键在于稳压电路的设计，其要求是输出电压从0V开始连续可调；所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能够适应所带负载的启动性能。此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。

2电路的设计

符合上述要求的电源电路的设计方法有很多种，比较简单的有3种：

(1)晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图1所示，该电路中，输出电压Uo经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压u1。发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压Uo为恒定值(稳压值)。因输出电压要求从0V起实现连续可调，因此要在基准电压处设计辅助电源，用于控制输出电压能够从0V开始调节。

单纯的串联式直流稳压电源电路很简单，但增加辅助电源后，电路比较复杂，由于都采用分立元件，电路的可靠性难以保证。

(2)采用三端集成稳压器电路。如图2所示，他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。

(3)用单片机制作的可调直流稳压电源。该电路采用可控硅作为第一级调压元件，用稳压电源芯片LM317，LM337作为第二级调压元件，通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值，从而改变调压元件的参数，并加上软启动电路，获得0～24V，0.1V步长，驱动能力可达1A，同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。

正、负端压差控制电路的作用是减少LM317和LM337输入端和输出端的压差以降低LM317和LM337的功耗。稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337)及器件组成，输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。电阻网络的每个电阻都需要精密匹配，电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样，以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值，可以方便用户在重新上电后不用设置，而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。

该电源稳定性好、精度高，并且能够输出±24V范围内的可调直流电压，且其性能优于传统的可调直流稳压电源，但是电路比较复杂，成本较高，使用于要求较高的场合。在实际中，如果对电路的要求不太高(这种情况较多)，多采用第二种设计方案。

3实际电路的设计

电路采用三端集成稳压器电路方案，电路原理图如图4所示。其中IC为三端集成稳压器。晶体管T，阻R3和电容器C组成软启动电路。电阻R4和二极管D组成电压补偿电路。电容C2为输出滤波电容。

(1)三端集成稳压器LM317及其调压原理。图4中IC采用了LM317系列三端集成稳压器，其输出电压调节范围可达1.25～37V，输出电流可达1.5A，内部带有过

(3)软启动电路设计。软启动电路由晶体管T，电阻R3，R和电容器C组成。其作用是使电路输出电压U0有一个缓慢的上升过程，以适应感性负载(如直流电机)的启动特性。当输入电压U1接入时，因C上的电压不能突变，故T因基极电位较高而饱和导通，使U2(LM317的2脚电位)和U3都很低，故U0很小，随着C的充电，T的基极电位下降，其集电极电位(即U2)升高，使U3升高(因U32为一稳定电压)，所以U0也升高。当C充满电时，T被截止，启动电路失去作用，U0也达到设定值。启动的时间可以通过改变C和R的值进行调整。

(4)改进方案。由于该电路的输出电压的调整完全依赖电电位器R2的改变，因此R2的改变范围较大，这样在输出电压的调整过程中，容易调过头或调不足，要准确地实现0～24V宽范围的电压任一电压有些调整比较麻烦，必须反复调整，只依赖R2是比较困难的，如果将电位器R2用一个电位器R′2和电阻R档串联实现，通过一个开关实现电阻R档的改变从而改变输出电压的范围，并在所选择的输出电压范围内通过改变电位器R′2的阻值得到所需要的准确的直流电压输出。电路如图6所示。

直流稳定电源设计范文篇7

【关键词】multisim;稳压电源;仿真

Abstract：Itiseasytochangetheparameterofthepowercircuit，itisintuitivetocheckwaveformandnumericalvariationoftheoutputvoltage，whichhashigh-accuracysimulationandwithoutrealhardwaredevices，improvedefficiencyofdesign，savingcircuitcost，thatistheseriespowersupplycircuitissimulatedbymultisim.

Keywords：Multisim;Powercircuit;Simulate

1.引言

Multisim已经广泛应用于电子电路的分析和设计中，它不仅使得电路的设计和试验的周期缩短，还可以提高分析和设计能力，实现与实物试制和调试相互补充，最大限度地降低设计成本。使用Multisim软件来仿真电路，具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点1。如今要用multisim设计一个单相小功率（小于100W）的直流稳压电源，电源的指标参数如下：（1）输入电压220V，50Hz;（2）输出直流电压范围：8V～13V，连续可调，额定输出电压为9V;（3）最大输出电流0.1A;（4）纹波系数低于0.1%。

从给出的条件可知，输入与输出之间电压值相差很大，故需要一个降压环节;经过降压以后的交流电还需变成单方向的直流电，这就是整流环节;但是其幅值变化很大，若作为电源去供给电子电路时，电路的工作状态也会随之发生变化而影响性能;需要利用滤波电路将其中的交流成分滤掉，留下直流成分;此时电源还受电网电压波动和负载变化的影响，故要稳压。所以要经过降压、整流、滤波、稳压四个步骤2，如图1所示。

图1稳压电源的框图

又依据第4）点知电源的纹波系数很低，输出的电源的稳定性的质量很高（很低的纹波），又有较强的带负载能力，见第3）点，所以选用串联稳压电源电路来实现电路的仿真。串联稳压电源电路的结构见图2所示。

图2串联稳压电源的结构

2.主要仿真元件的选取

2.1变压器的选择

对比Ui=220V，Uomax=13V的值，故选择降压后的电压值略大于13V，选择变压器的变比N=14，降压后电压U2≈16V。由于Multisim对变压器的仿真效果不理想。所以直接选用U2≈16V，f=50Hz的交流电源AC_POWER，见图3。

2.2二极管的选择

流过整流二极管的正向电流ID>0.45U2/R，反向峰值电压URM>2U2

即：ID>=0.01A，URM>45V

选用multisim中的1N4003，见图3。

2.3电容大小的选择

在负载变化时，相同电容的滤波效果不一样;在电容变化时，相同负载时其滤波效果也是不一样。总体的选取原则是RLC[3]，其中T=0.02S，即RLC，在表1至表2中仿真了不同的RL和C时输出电压中纹波的大小。图4是不同电容时滤波的输出电压的仿真波形。

2.4稳压电路中调整管稳压管等选择

稳压管选用UZ=4.9V的稳压管作基准电压，因为输出电压为7V～14V，故在稳压环节中取样部分应该是可调的，应该满足

选用RW=R上=R下=1K，所以：

调整管的选择：因为输出最大电流0.1A，所以在稳压环节中由于调整管是和负载时串联的关系，负载流过的最大电流为0.1A，出于裕量选调整管的集电极的额定电流IC应该大于0.3A，选用调整管型号为ICZ655，它与BC548A构成达林顿管，提高带负载能力，满足最大电流为0.1A的要求。

3.仿真电路的绘制和仿真结果的对比

3.1仿真电路的绘制

依据上面的分析，绘制电路如图3所示。

图3串联稳压电源电路的仿真图

3.2仿真数据对比

（1）开关J1、J3、J4闭合，观测整流、滤波后不同RL、C时输出电压的纹波值和输出电压的值。

当RL=1k和200欧时，改变电容的值，测出输出电压值及其纹波值见表1和表2。

表1RL=1k不同电容值对应的值

C纹波电压UoRLC

1000uF16.125mV15.31V1s

470uF16.831mV15.219v0.47s

220uF176mV15.197V0.22s

20uF1.5V13.425V0.02

表2RL=200欧不同电容值对应的值

C纹波电压UoRLC

1000uF301.021mV14.788V0.2s

470uF394.109mV14.744V0.094s

220uF769.382mV14.221V0.044s

20uF3.63V10.566V0.004

比较表1和表2可知负载改变时，特别是负载较重时，其纹波明显加大，输出电压UO的大小也与负载有关，负载越大，输出电压平均值越低。

增加C的容量，可以使得滤波的效果得到改善，但是在满足RLC后，输出电压UO的大小纹波的变化并不很明显，所以选用470uF的电容进行滤波。

（2）开关J1、J3、J5闭合，观测整流、滤波、稳压后输出电压的纹波值和输出电压的值。见表3所示。图4是电容为470uF时稳压前和稳压后输出电压Uo的波形对比，从仿真结果看，稳压后的波形更加平滑稳定。

表3断开R7，连接R5稳压后的数值

负载RL纹波电源压Uo

R=空载337.111u9.088v

R=1K656.375u9.088v

R=500656.375u9.088v

R=200656.375u9.088v

R=100656.375u9.088v

对比表1～表3的数据可知，经稳压后，输出电压Uo的较稳定，其中的纹波值明显减小，基本为一定值，即约为0.6mV。

纹波系数=纹波电压/输出电压

=0.6m/9*100%

=0.006%<0.1%

图4稳压前后波形对比

输出电压UO的仿真测试值的范围为：

UOMAX=13.082V≈13V，UOMIN=6.957V≈7V

4.结束语

利用multisim仿真电源电路，可以直观的观测电路中的电压参数值，方便的查看关键点的波形，能提高电路的设计效率，节省实物电路的制作时间和成本，故值得大力推广应用[4]。

参考文献

[1]力.基于multisim8的电压串联负反馈放大器仿真[J].电子科技，2013，26：140-142.

[2]陈梓城.模拟电子技术应用[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]任俊园，李春然.电容滤波电路工作波形的multisim仿真分析[J].电子设计工程，2012，11：10-11.

直流稳定电源设计范文篇8

关键词:移动通信;直流负荷;动力监控系统;整流模块

前言

通信电源稳定可靠的运行是整个通信系统正常运行的基础，因此，通信电源的配置必须科学、合理、规范。通信设备直流负荷的容量直接影响到通信电源直流系统的设计，是最重要的设计依据，它的准确程度，将直接影响到电源系统的可靠性与经济。由于移动基站的数量众多，这种影响在电源系统的设计中则更加显著。

移动基站具有数量众多、站址分散的特点，同时，许多基站的交流供电不稳定，如存在季节性的停电、电压波动大等因素，使用权基站电源的维护任务十分繁重。因此，要求基站电源的设计必须考虑到这些因素。在直流系统的设计中，既要使电源设备保证一定的冗余量，在基站停电时能够为基站内通信设备维持一定的供电时间，又要充分考虑到建设的经济性，而不是一味地增大电源设备的容量配置。

1、传统基站电源直流系统的容量计算

一般而言，在基站的电源设计中，通信设备的负荷一般由相关通信设备制造商提供，并将此数据作为设计的依据。同时，根据通信电源设计的相关规范要求，开关电源的整流模块在满足通信设备负荷与蓄电池均充电流的基础上一般还要额外配置备用模块。下面是按照这些设计原则，对基站设备进行电源设计的实例。

根据某站设备制造商提供的数据，该设备采用—48V直流电源供电，12载频的功耗为4000W(约83.3A)，光传输设备功耗为300W(约6.25A)，所采用开关电源整流模块的容量为48V/50A。根据相关规范，按市电停电后基站设备维持时间3h传输设备维持时间20h来配置直流系统。该系统的电源设计如下:

1)确定蓄电池的容量

Q=C3I基站+C20I传输=5.95×83.3+28.4×6.25=673式中:

C3——5℃时畜电池3h放电容量系数

C20——5℃时畜电池20h放电容量系数

经计算，蓄电池容量为673Ah，考虑到发展需要，设计蓄电池为2组400Ah。

2)计算均充时总电流

I总=I负荷+I均=(4000+300)/56.5+80=76+

80=156

3)确定整流模块数量

根据计算，为满足通信设备与蓄电池均充电流的负荷，应配置4个50A整流模块。考虑到N+1备用，应配置5个50A整流模块。

由上例可见，根据一般的设计原则，蓄电池与整流模块的容量较大。

在移动通信发展的初期，由于基站载频较少，通信设备的功耗不大，电源设备的容量问题并不突出。目前许多基站的载频达到20多个，甚至更多。按照此类设计方法，蓄电池与整流模块的容量将是惊人的，甚至在工程中无法实施。例如对于一个24载频的基站，蓄电池至少需要2组600Ah，50A整流模块达到7个。

那么，基站设备对电源容量的需求是不是真的如此大呢?

2、实际电源系统的设备配置原则

根据基站运行的实际情况可知，基站内通信设备的日常功耗小于设备生产商提供的数据，有的甚至存在较大的出入。通过对上例中12载频基站的计算发现，其忙时功耗一般处于20～30A之间，远小于83A。经过对大量基站实际运行情况的调查，笔者认为在进行基站电源设计时，如果以基站通信设备日常工作的负荷作为设计的依据，并考虑一定的安全系数，将会使设计更加符合实际情况，同时使电源配置更趋合理。

另外，在基站设备日常工作中，开关电源仅为通信设备和蓄电池浮充提供电能，其工作负荷很轻，都在20%甚至10%以下，整流模块大部分时间处于热备用状态，利用率很低。针对这种情况，笔者认为在保障通信系统供电安全的前提下，取消备用模块，将使电源整流模块的利用率提高，系统的配置更加合理。当然，取消备用模块并不是无条件的，而是考虑到以下因素，使取消备用模块成为可能。

a)目前大部分基站都实施了动力环境监控系统，可以实现对基站开关电源系统的实时监控。在整流模块发生故障后，可以立即发现并由维护人员上站更换。

b)随着电力电子技术的发展，目前整流模块的电压输入范围很宽，可以达到±25%以上，甚至超出了一些稳压器的工作范围。

c)随着开关电源设备在国内通信行业的广泛使用，其稳定性也在不断地提高。

d)目前各运营商在工程中使用的开关电源都是通过产品的选型入围产生、也是网内长期运营的、质量相对稳定的产品，具有较高的可靠性和较好的售后服务。

这些因素保证了开关电源整流模块可以长期稳定运行。对于损坏的模块做到及时发现并更换，从而满足了通信设备负荷和蓄电池均充电流容量的需求，使取消整流器备用模块后对整个电源系统的稳定运行没有大的影响。

下面以基站内通信设备的实际功耗为依据，采用以上提出的电源配置原则，对上例的电源系统重新进行设计。

根据实际网内运行的基站设备负荷，并考虑一定的安全系数，首先确定上例中基站设备12载频的耗电量为30A，光传输设备仍以6.25A计算。

1)确定蓄电池的容量

Q=C3I基站+C20I传输=5.95×30+28.4×6.25=356

经计算，蓄电池容量为356Ah，2组200Ah的电池可以满足工程的需求。考虑到发展需要，设计蓄电池为2组300Ah。

2)计算均充时总电流

I总=I负荷+I均=30+300/56.5+60=36+60=96

3)确定整流模块数量

根据计算，为满足通信设备与蓄电池均充电流，应配置2个50A整流模块。

3、两种设计方案的对比及应注意的问题

从以上两种方案可以看出，对于同样的基站设备，由于采取了不同的电源配置原则，设计结果存在着很大的差别。第一种方案中配置250A的整流模块，而日常基站通信设备的实际功耗不到36A，整流模块的负荷率很低，设计明显存在不合理之处。

从投资角度来看，按新建一套直流系统考虑，以上两种方案1个基站的投资相差约2万元以上，以一个地区有500个基站计算，其初期投资将相差1000万元以上，其浪费是惊人的。

按照本文提出的方案进行设计时，应注意以下问题:

a)应对目前网内运行的同型号的基站设备进行一次详细的调查，选择有代表性的基站(例如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等)，按不同载频数量进行归类，记录下来忙时的负荷，总结其中的规律，从而制定出通信设备工作时的实际功耗作为设计的依据。

b)动力环境监控系统工程的实施为及时发现问题、排除故障提供了有力的工具，使取消备用模块成为可能。但需要指出的是，目前一部分地区的基站采用的是干节点方式的动力监控系统，这种监控系统仅能监控有无市电、电压高低等少数简单的开关告警量，而不能监测到整流模块的故障。这时，整流模块故障将无法实时发现，为保障电源系统的安全运行，这种监控系统暂时不应取消备用模块。

c)对于自然条件恶劣、维护不便、交流电长期不稳定的基站，蓄电池容量应根据工程情况适当配置大一些，同时保留备用整流模块。

毋庸质疑，采用方案一配置的电源具有较大的容量，在基站停电后可以保持基站设备长时间维持工作，但这种配置是在牺牲了大量投资的基础上取得的，且蓄电池的寿命也不是一劳永逸的，有些蓄电池甚至5～6年后就需要更换，而目前交流电网的质量在不断提高。因此，只要将基站电源直流系统保持在一个合理的配置水平即可。

4、结束语

直流稳定电源设计范文篇9

【关键词】双折射测试仪；UC3842；高压逆变；差动输出

1.引言

双折射率是表征各向异性晶体光学特性的一个重要的光学参数，它决定于材料的成分结构以及生成条件等多种因素，并且与波长有关[1]。测量双折射率的方法多样，电光调制法就是其中一种。这里的双折射测试仪便是基于电光调制的原理测量双折射率的一台仪器。

本文对北京大学无线电厂在1982年生产的一台双折射率测试仪的可调直流电压源部分进行了改进，用开关电源代替了原来的高压逆变电路，电路结构简单，成本低、体积小、易实现。

2.双折射率测试仪的原理

该双折射测试仪采用激光—电光调制的方法[2]，即：

这里代表待测样品的双折射率，和分别代表半波电压和调制电压，代表样品厚度，对一个电光调制器来说，它的半波电压在温度不变的情况下是一个确定值，而此时光程差和的比值可看做一常数，因此双折射率只和这里的调制电压有关。

双折射率测试仪是一种测量双折射率的仪器。其本身是由氦-氖激光管及电源、光具座、电光调制器等光学部分和光电调制器的交、直流调场电源、调制信号检测、显示及直流电压测试等电路部分组成。其核心器件是电光调制器。经高压电路生成的可调直流电压上加载一个同步载波信号，两者共同输入电光调制器用以对通过电光调制器的入射光的光程差进行控制，如图1所示。

其中可调直流电压电路部分如图中虚线框中所示，主要包括高压逆变、整流滤波、稳流控制、差动输出四部分[3]。高压逆变、整流滤波电路采用晶体管和高频变压器等器件构成单管自激式直流变换器。将稳压电源供给的-18V电压逆变成20KHz左右的方波，经变压器升压，得到建立高压电场所需的+1KV电压，以及信号显示部分示波管所需的+1150V、-400V、-450V，共四组电压，分别经高压硅堆整流、滤波送至各部。稳流控制电路实际上就是一个电压-电流转换器，通过控制震荡管的基极电流，使变换器的输出电压保持稳定。差动输出电路采用高压的差分对，以差分管两个集电极作为输出端，用三极管接成恒流源的形式，电位器W用来调节两支路的平衡对称，使得在输出为零时，两管的工作电流相等。

经分析，原电路的高压逆变电路具有分立元器件过多、输出不稳当等缺点，这里可以对其重新设计。

3.可调直流电压电路设计

新的设计思路主要对高压逆变部分进行设计，其设计方法采用开关电源的思想。

3.1脉冲宽度调制（PWM）控制芯片UC3842

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源[4]。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。其工作原理框图如图2所示。

UC3842是美国Unitorde公司生产的一种高性能单端输出电流控制型脉宽调制器芯片，可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF和IGBT等功率半导体器件，并具有管脚数量少、电路简单、安装调试简便、性能优良等诸多优点，故广泛应用于计算机、显示器、便携式电子产品等系统电路中作开关电源控制芯片[5]。

3.2高压逆变电路设计

改进后的高压逆变电路如图3所示。220V市电由C1、L1滤除电磁干扰，负温度系数的热敏电阻R1限流，再经VC整流、C2滤波，电阻R1、电位器W1降压后加到UC3842的供电端（7脚），为UC3842提供启动电压，电路启动后变压器的付绕组3、4脚的整流滤波电压一方面为UC3842提供正常工作电压，另一方面经R3、R4分压加到误差放大器的反相输入端2脚，为UC3842提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此稳定输出电压。4脚和8脚外接的R6、C7决定了振荡频率，其振荡频率的最大值可达500KHz。R5、C5用于改善增益和频率特性。6脚输出的方波信号经R8、R10分压后驱动BG1功率管，变压器原边绕组1、2脚的能量传递到付边各绕组，经整流滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用。电阻R11用于电流检测，经R9、C9滤波后送入UC3842的3脚形成电流反馈环。所以由UC3842构成的电源是双闭环控制系统，电压稳定度非常高，当UC3842的3脚电压高于1V时振荡器停振，保护功率管不至于过流而损坏。

3.3差动输出电路设计

差动输出电路基本上沿用原来的思想.由直流变换器得到的+1KV高压，还不能直接送到电光调制器上，必须将其变成极性可变，电压连续可调的电压源，供给调制器。根据使用要求，这里采用的是高压的差分对，以差分管T5、T9的两个集电极作为输出端，电位器W1用来调节两支路的平衡对称，使得在输出为零时，两管的工作电流相等。输出电压的连续调整由设置在面板上的多圈电位器W2、W3实现。由+12V和-12V稳压电源经过两稳压管D2、D4做二次稳压，分别接到W2、W3的两端，使电位器在整个调节范围内，输出端电压由+1KV至-1KV连续可调。电位器W2做为电压细调，W3做为电压粗调。设计后的电路图如图4所示。

整个电路用到一些常用压值的电压如+12V、-12V。因此电源的设计可以采用传统的变压、整形、滤波、稳压的方法得到。由于这两电源输出的电流都小于1A，所以+12V电压的获得可以利用稳压芯片7812，而单片机所需要的-12V电压同理可采用7912电源模块得到。

4.双折射率测试仪改进后实施与调试

双折射测试仪测量玻片双折射率时，除了必须读取电压表的数值外主要需要观察示波器波形的变化。

先将改进后的直流电压电路连接至原仪器的其他电路，然后调试。

如图5所示。调试时先打开开关，调节面板，使示波器波形呈标准正弦波。然后加上样品，并转动放玻片的转盘450，这时波形发生变化，不再是标准正弦波。最后打开电压输入装置，并调节输入电压，使波形重新变为正弦波。这时用电压表测量出直流电压电路接入电光调制器的电压便可计算出样品的双折射率。经过多次试验表明改进后该仪器效果良好。

5.结束语

经过长时间使用，改造后的可调直流电压源工作稳定、可靠性高、成本低等优点，可在测量仪器中推广使用。

参考文献

[1]周文平.晶体材料折射率的测量方法研究[D].曲阜师范大学，2007.

[2]马玲，沈小丰，王杰.电光调制系统设计[J].电子工程师，2007，33（3）：38-39.

[3]北京大学无线电厂.SZY-1型双折射测试仪说明书[S].

[4]路秋生.开关电源技术与典型应用[M].北京：电子工业出版社，2009：1-2.

直流稳定电源设计范文篇10

【关键词】数控；直流稳压电源；测试

1.引言

本文所测量的数控直流稳压电源有一定输出电压范围和功能，可预置输出电压的果，并在数码管上予以同步显示。它与传统的稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高、干扰小、容易控制、可靠性高体积小的特点，其输出电压大小采用数字显示，用到单片机、数字技术中的可逆计数器、D/A转换器、译码显示等电路。可实现定时开、关机，定时变压，显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。

2.数控直流稳压源的组成及测试

此数控直流稳压电源共有六部分，输出电压的调节是通过“+”，“-”两键操作，步进电压精确到0.1V控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路），数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。为了实现上述几部分的正常工作，需要另制±15V，和±5V的直流稳压电源，及一组未经稳压的12V～17V的直流电压。本设计中数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出0～9V的稳定的可调直流电压。

根据组成结构和信号电压特点，主要测试仪器使用到：万用表，示波器，直流稳压电源等。本测试以输入220v，50Hz的市电，输出为稳定的5V的直流电为例进行电路参数设计和测试。

2.1直流稳压电源的基本组成

直流稳压电源由电源变压器﹑整流器滤波器﹑稳压器等部分组成，其框图如图1所示。

（1）交流电压变换部分

将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。万用表可以测量50Hz220V交流电是否可以通过电源变压器降压为较低电压值的交流电。

（2）整流部分

整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉冲电压。这部分采用示波器来观察整流波形。

（3）滤波部分

对整流部分输出的脉冲直流电进行平滑，使之成为含交变成分很少的直流电压。其实际上是一个性能较好的低通滤波器，且截止频率一定低于整流输出电压的输出频率，因此也使用示波器观察滤波波形。

（4）稳压部分

尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度，负载，电网电压等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。这部分可以采用万用表和示波器两种测试方法。

2.2直流稳压电源各部分测试

（1）电源变压器

电源变压是将电网电压变换成实际电路所需的交流电压。

根据电路图，我们选择在次级线圈测量输出电压。通常使用万用表的交流220V档位进行测量。测量结果U2应当满足N1/N2=U1/U2这样的关系式。

（2）整流电路

整流是稳压电源的一个重要组成部分，主要作用是进行波形变换，即将交流信号变为直流信号。其又可分为半波整流和全波桥式整流。

整流部分的输出可以用示波器来观察输出。我们采用DS1022C数字示波器来测量。数字示波器观察波形迅速，电压频率测量方便迅速。全波整流的波形如图2所示。

（3）滤波电路

本设计采用电容滤波。

电容滤波的过程主要是将全波整流波形中较高的脉动成分滤除掉。因为电容两端的电压不会突变，所以利用这个原理使用电容将高脉动波形转变成低脉动波形。

测量方法同全波整流一样，使用DS10

22C数字示波器可以观察到滤波之后的波形，形状已经接滑，但是仍然有待改进。电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好。在测量过程中，我们分别测试了47μF，100μF和1000μF的滤波效果，结论是1000μF的滤波效果最好。

（4）稳压电路

滤波后的输出电压即使纹波很小，也仍然存在稳定性问题，因此需采用稳压电路进行稳压。最基本的稳压方法就是二极管稳压。除此以外，我们采用了三端集成稳压器LM7805和LM7905。

测量时，可以选择DS1022C示波器，使用双踪功能。CH1观察集成稳压器的1管脚，也就是滤波的波形，CH2观察3管脚即稳压后的波形，同时显示在屏幕上，可以观察到稳压之后波形比较平稳。

另外，可以用万用表来测量输入输出的直流电电压值。使用万用表直流电压20V档位来进行测量。但是无法直观的与滤波波形进行比较。以LM7805为例：

输入电压（VO=5～18V）：35V

输出电压：5V

2.3数字显示电路的测试

2.3.1工作原理

数字显示驱动采用两块74LS248芯片，74LS248为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻它把从计数器传送来的二～十进制码，驱动数码管显示数码。

74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用A3，A2，A1，A0，为8421BCD码输入，a,b,c,d,e,f,g为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查，数码管的好坏，IBR为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作输出，具体工作如上真值表所示。

测量集成电路我们主要选用万用表直流电压档，通过管脚高低电平，判断工作状态和信号的输出情况。当集成电路工作电压为5V时，高电平电压在5V左右，低电平电压一般在1V左右。

2.3.2原件选择

与74LS248功能相同的还有，74LS247，7CD4511，74LS245等。

2.4D/A转换电路（数模转换器）的测试

（1）DAC0832工作原理介绍

数模转换电路，采用DAC0832集成块，它是一个8位数/模转换电路，这里只使用高4位数字量输入端。由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A转换器，低位DAC输出模拟量经9:1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放，具体实现，由900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用具有调零的低噪声高速优质运放NE5534。

d7～d0：8位二进制数据输入端；ILE：输入锁存允许，高电平有效；CS：片选信号，低电平有效；WR1，WR2：写选通信号，低电平有效；XFER：转移控制信号，低电平有效；Rf：内接反馈电阻，Rf=15KΩ；IOUT1，IOUT2：输出端，其中IOUT1和运放反相输入相连，IOUT2和运放同相输入端相连并接地端；Vcc：电源电压，Vcc的范围为+5V～+15V；Vref：参考电压，范围在-10V～+10V；GND：接地端。

当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据d7～d0存入8位输入寄存器中，当WR2=0，XFER=0时，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时，电路输出量V0和输入d7～d0的关系式为：

（2）DAC0832芯片的特点

DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A转换前，需经过两个独立控制的8位锁存器传送。其优点是D/A转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。由于DAC0832输出级没有加集成运放，所以需外加NE5534相配适用。

IN-为反相输入端,IN+为同相输入端；OUT为输出端；Balance为平衡输入端,主要作用是,使内部电路的差动放大电路处于平衡状态；COMp/Bal的作用为,通过调节外接电阻,以达到改善放大器的性能和输出电压；VCC-和Vcc+为正负电源供电。

对于数字控制电路来说，测量的方法均相同，同上一个数显译码器一样，按照真值表的高低电平对应关系，使用万用表测量管脚输出电压值，与真值表一一对应检查。

3.问题和改进措施

本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即步进电压值）前提下，只要增加计数器的级联数和相应D/A转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增一组电源，对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。

数字示波器精度高，速度快，读数误差小，在观察测量电压频率上有很大优势，但是由于精度过高，在观察波形上容易受到谐波的干扰，导致自动选取XY坐标单位有误，过分放大谐波，导致误判失真波形。这方面对测试人员的测试经验要求较高，需要能在数字示波器自动测量的基础上配合手动测量调节，选取合适的XY坐标和单位进行测量，并且能较准确的判断波形的情况。

4.结束语

通过此次对数控直流稳压电源产品的测试，加强了对仪器仪表的使用熟练程度，在测试过程中对各种元器件的特性有了更深刻的把握，为今后测量其他更加复杂电路打下良好基础。

数控电源设备用以实现电能转换和功率传递，对模拟器件和数字器件的测试要求和设备要求都有很大不同。本设计在各个行业中都有广大应用，在发展的同时对数控电源的也提出了更高要求。例如增设过流保护、声光报警等，这些新技术同样可以通过测试来进行调校，对测试的精度和准确性、可靠性的要求也进一步提高。

参考文献

[1]何小艇.电子系统设计[M].浙江:浙江大学出版社,1998:22-29.

[2]刘守义.单片机应用技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002:83-84.

[3]孙传友等.测控电路及装置[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002:17(第3版).

[4]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005:66(第2版).

直流稳定电源设计范文篇11

简介

基于微处理器的器件需要使用稳压电源(PSU)以检测输入功率损耗和继续在完成内存备份(即将关键数据写入非易失性存储器)的时间内进行供电。

设计连续输出功率的一种方法是：生成较高的输出电压和使用线性稳压器生成所需的较低电压。线性稳压器输入端电容用于提供维持时间。但遗憾的是，这种方法会降低电源的整体效率，原因是它需要使用次级线性稳压器，进而需要更大的变压器和元件，使得电源电路初级侧的额定功率更高。

另一种解决方案是使用已知的导通时间延长技术，这种方法在PowerIntegrations(PI)的一系列离线式开关IC中得到采用。在PI芯片中，导通时间延长功能与开/关控制功能相结合，用来提供稳压。这两种技术都可以替代传统的脉宽调制(PWM)控制，而无需添加额外的电路。

内存备份功率要求

需要在关断之前存储关键数据的产品应用通常会使用EEPROM内存，并需要获得稳压电源电压，以便在完成内存写周期的时间持续供电。对于某些EEPROM内存而言，写周期时间可能长达10ms。为了提供足够的写周期时间，标准的做法是：通过关闭所有外设和不必要的额外负载来降低断电序列条件下的功耗。直流总线电压和断电序列的关系，从而可以有效利用储存在输入直流总线端滤波电容中的能量。

功率转换器阶段需要使用储存于输入滤波电容中的能量，以便将输出电压维持在稳压限制范围之内。在图2中，这代表着直流总线电压从Vmin2降到Vmin3，及进行数据备份所需要维持的一段时间(检测到输入失败情况后)。

对于大多数低功率应用而言，反激式转换器因为具有成本低、元件数量少和在通用输入应用中易于设计等优势，而成为一种可选的拓扑结构。我们将用两个反激式转换器进行比较，来说明导通时间延长技术的效率及其对电容选择的影响：一个反激式转换器在非连续导通模式工作一固定频率技术(DCMFF)，而另一个则利用导通时间延长来实施非连续导通模式一占空比扩展技术(DCMDE)。

输入电压下降时的功率输出

案例1：DCMFF一最大占空比为50％。

在本例中，我们将针对工作频率为100kHz并使用了一个500μH初级电感的21.25W(5V@4.25A)电源设计，对最大占空比为50％的DCMFF转换阶段的功率输出能力进行测评。假设能效为84％。

此设计的Vmin为100V。当直流总线电压为100V时，如果所连负载等于满载(即21.25W)，则占空比将达到最大值。

对于最大占空比为50％的DCMFF设计最大输出功率与直流总线电压之间的关系如公式(1)所示。

电路的最大功率能力将随着电压的下降而下降，对于为50％满载的负载，电路可以维持输出端稳压，使直流总线电压仅下降到69V。

案例2：DCMDE一导通时间延长而不改变关断时间可以自动扩展占空比。要使导通时间延长方法与固定频率DCMFF方法进行可行性对比，需要将VmⅢ=100V下的占空比假设为50％。其结果是，电路在100V直流输入电压下输出满载功率时的初级电感值相同，以及高于100VDC的直流总线电压具有相同的工作条件。

电路工作情况：电路的工作情况与DCMFF配置相同，直到直流输入电压降到与Vmin相等的值。随着输入电压降到Vmin以下，tO-tl的时间间隔将被延长，直到初级电流达到预定的峰值初级电流值，后者等于输入电压为Vmin(占空比为50％)时的预计值。t1到t2的时间间隔保持不变，且等于正常工作条件下开关频率的时间间隔的一半。

输入电压下降时初级绕组电流波形的变化。由于电感电流斜率随着输入电压的降低而降低，因此初级电流达到所需的峰值电流值将需要更长的时间。虽然通过延长导通时间间隔可以自动降低工作频率，但每个工作周期储存在电感中的能量仍将保持不变。工作频率下降可以导致电路的最大功率能力随之下降。此时，电路的最大功率能力曲线表现为不同的形状。

最小输入电压与最大输出功率之间的关系如公式(2)和公式(3)所示。

对比以上两条曲线可以明显确定，与DCMFF(固定频率占空比限制)设计相比，导通时间延长方案可以使功率转换器在较低的输入电压下输出更高的功率。

通过这两条曲线还可以看到，对于输出端50％的负载，DCMFF可以维持直流总线电压降至大约69V的稳压，而DCMDE转换器则可以维持低至31.5V的稳压。因此，DCMDE方法使电源能够为内存备份操作提供更长的维持时间，充分利用储存于输入电容中的能量。

直接输入总线滤波电容值的选择

直流总线滤波电容可以用来将转换器阶段的输入电压维持在等于或高于Vmin值的水平，使转换器可以保持工作并维持稳压。转换器在td期间所需的能量由放电电容提供。所需的电容值可以通过公式(4)进行估算。

90VDC或100VDC的值是转换器最小直流总线电压的最佳选择。Vmin值进一步减小有助于降低输入端所需的电容值，但这也会导致初级绕组中的峰值电流大幅升高，并且还需要过大设计电路中的开关元件。

如果开关电源必须保持工作并在干扰期间提供稳压输出电压，则必须对其输入电容进行选择，以使最小输入RMS电压比额定电压低30％，即120V系统的最小输入RMS电压约为84VAC(参见公式(5)和公式(6))。

在任何给定输入电源电压情况下，时间td是工作频率的函数。

在不同转换器工作频率下的不同最小直流总线电压值(Vmin)所需的输入电容估计值。三组曲线分别表示：不需要任何维持的条件下的额定电容；4ms的维持时间；输入电源线电压频率的一个半周期的维持时间。

对于正常工作情况或存在短时间电源线干扰的工作情况，提供了易于使用的倍增系数，用于计算所需的电容值。此电容的值称为Cn或额定电容。

用于在断电序列期间维持稳压的直流总线电压最小值可以从图4得出，或使用公式(1]和公式(2)计算得出。然后，可以使用公式(7)来计算输入端所需的电容值，以确保在完成断电序列期间能够提供足够长的维持时间。

Ch=完成断电序列或内存备份所需的电容

Pr=在断电序列期间降低的输出功率水平

ηr=功率水平降低时的转换器效率

th=断电序列的持续时间

Vs=断电序列开始时的直流总线电压

Ve=功率降低时维持稳压所需要达到的直流总线电压

如果ch远远大于cn，则必须使用较高的值。可以通过提高Vmin来减小计算的Cn和ch值之间的差异。

对于设计用于在低至100VDC的直流总线电压下工作且必须在低至47Hz的频率下工作的20W通用输入电源来说，正常工作情况下的输入电容值或cn将大约为100gF，其前提是转换器效率超过85％。

如果在输入电源失败后必须至少在35ms的时间内提供稳压电源(以便完成EEPROM写周期)，那么电容ch中必须具备足够的能量。

如果内存备份期间所需的负载为10w(满载的50％)，且电源采用最大占空比为50％、固定频率100kHz控制器设计而成，那么所需的电容值将为172μF，该值可以使用公式(1)、公式(4)或图4计算得出。

如果将此电源的控制方案修改为使用导通时间延长技术，则所需的Ch值可大幅减少到100μF，使用公式(4)或图4可以计算出该值。因此，无需扩充输入电容便能满足延长的(35ms)功率要求。

在前面的示例中，假设在较低直流电压和50％的负载条件下运行时转换器功率降至78％(在实际设计中，这一点可经过全面验证)。

导通时间延长技术的限制

虽然导通时间延长可显著提高反激式电源的功率输出，但必须注意的是，不要让电源在延长的导通时问下无限期地运行。导通时间在超过正常极限之外的任何延长均会导致RMS电流的增加，从而导致MOSFET及初级绕组上的功率全部耗尽。

直流稳定电源设计范文篇12

关键字：直流稳压电源;过流保护;自动检测控制;蓄电池

中图分类号：TN710?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）06?0153?03

ResearchandimplementationofDCregulatedpowersupply

CHENWan?li，ZHOUMing?liang，JIAYu?fei

（HuangheS&TCollege，Zhengzhou450063，China）

Abstract：Inmanymoderncommunicationequipments，stabilityandqualityofpowersupplyarerequiredinthepowersystem.ThestructureandworkingprincipleoftheDCpowersupplyareintroducedinthispaper.ItismainlycomposedofDCstabilivoltexpandingcurrentcircuit，softstartandovercurrentprotectioncircuit，uninterruptedpowersupplycircuit，automaticdetectioncontrolcircuitandalarmcircuit.Thestandbypowersupplycanmakeaexchangerkeepworkinginanothereighthoursinpoweroffcondition，andensurecallsnottobeinterferedbythevoltagefromtheoutsideworld.Thisdesignhasthecharacteristicsofsimplestructure，lowcost，stableandreliableworkingperformance.

Keyword：DCstabilizedpowersupply;overcurrentprotection;automaticexaminationcontrol;battery

0引言

现代电子设备是一个极为复杂的电子系统，在一些重要的系统、设备或仪器中，要求供电系统不能中断供电，例如通信、防盗、医疗、科研系统等的供电，假如一旦发生断电，将会发生一系列的事故。本文介绍了一种主要针对市电在停电或电压不稳定时，使用的直流稳压电源，其为程控交换机提供备用电源，以保障其能持续供电8个小时，从而保证通话质量不受影响。它有软启动和过流保护功能，对蓄电池具有自动检测功能，能够防止过充过放现象。延长了交换机的使用寿命。

1系统设计方案设计[1]

系统原理框图如图1所示。

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图1系统原理框图

2系统各部分电路原理简介

2.1变压器

变压器是将市电转变成所需要的交变电压。电源的质量直接影响着备用电源的性能和使用寿命，因此变压器的选择也尤为重要，本次设计电路输出负载电压为5V（后续电路元件电压及蓄电池充电上限电压总和），额定电流为1A，所以其负载功率为5W，考虑到变压器工作在70%的容量时最佳，所以使用7W的变压器即可适合。

2.2整流滤波电路

整流电路将交流电转换成直流电。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。本电路采用单向桥式整流电路，电路图见图2。

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图2单向桥式整流电源

在单相桥式整流电路中，选择ICZ20。其主要参数：额定平均电流20A;最大整流电流时和正向电压压降为0.45～0.65V，最高反向电压下的反向电流平均值≤6mA完全可以适应要求。

滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足C≥2.5[TRL，]其中T为输出交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻[2]。滤波电路见图3。

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图3电解电容滤波电路图

2.3过流保护电路

如图4所示，由于晶体管都是工作在线性状态，静态Q点处在饱和p线性和截至区域，在电流正常时（<1A），电阻R1产生的电压使晶体管BG1导通，而电阻R2，R3产生的压降还不足以使晶体管BG2导通，所以电流经R2，R3后经并联晶体管扩流。在电流慢慢的达到1A左右时，流经R2，R3的压降使晶体管BG2降渐渐处于线性接近饱和的区域，使得流过晶体管BG1的电流减小，电阻R8的压降降低，并联晶体管BG3，BG4，BG5，BG6处于线性区域。在电流超限（>1A）时，电阻R2，R3上的压降使晶体管BG2导通，电阻R1被短路，这样降低了晶体管BG1的基极电位，使得BG1截止，电阻R8上没有压降，并联晶体管的基极因为没有偏置电压而截止，停止扩流，达到保护扩流管作用。

2.4直流稳压扩流电路

本文设计的稳压电路是为了给整个系统提供稳定的直流电压，平滑的直流电不能满换机对直流电源的需要，稳压电路的作用是让输出的直流电压在市电电压或负载电流发生变动时保持稳定。所采用的稳压器输出电流太小，不能满足负载所需的电流，所以采用晶体管并联扩大输出电流。电路由三端可调输出稳压器LM317及并联晶体管来实现。

本文中扩流电路采用的是四只晶体管BU508A（BU508A所允许通过的最大电流15A）并联使用，均流电阻Re=0.1Ω，R4，R5，R6，R7形成电压串联负反馈电路。负载所需的电流≤10A，所以接四只晶体管，每只晶体管通过的电流≤2.5A，所用扩流管电流应不小于7.5A，这样安全系数为3，电路的安全系数越高，使电路供电质量越好[3]。过流保护和扩流电路见图4。

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图4过流保护和扩流电路

2.5软启动电路

电路在接入瞬间会产生很大的脉冲电流，这样会对电路中的电子元件和蓄电池造成损害，使其性能和使用寿命大大降低，所以要设计本电路，使得电路中的电压和电流缓慢的上升到额定值[4]。软启动电路如图5所示。

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图5软启动电路

2.6单向导通器

本设计是为了防止蓄电池电流倒灌对前几个单元电路中的元器件造成损害而设计，实际上它是一个二极管桥式整流电路，但是，不是用它的整流功能，而是用它的单向导通功能，它可以通过大电流，如果单接一个二极管可能会因大电流而烧坏，失去单向导通性。

2.7不间断供电电路

本设计是在交换机市电供电突然中断，或是市电电压突然降低，交换机的电源由市电切换至备用电源，并在市电恢复正常时，将负载切换至市电。切换过程中，要求无时间差。其实现方法见图6。

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图6不间断供电电路

2.8控制电路设计

本次设计采用LM339电压比较器，通过采样蓄电池的端电压和基准电压来比较，以输出高低电平来控制继电器动作。此部分电路主要由三部分组成，一是电源部分，二是过充检测控制电路，三是过放检测控制电路。电源部分是由晶体管BD235和270Ω/4W的电阻组成的共集电极电路（输出电阻小，具有典雅跟随的特点）和两个串联12V稳压二极管组成。

24V电压的确定是为了满足24V继电器和电压比较器LM339的工作电压，所以由蓄电池组通过的电压经270Ω/4W的大功率电阻降压，1kΩR13为晶体管BD235提基极偏置电压，使BG8导通，形成电压跟随器，两个串联的12V稳压二极管将电压稳定在24V，而接两个12V的稳压管是为了给电压比较器LM339一个参考电压[5]。图中所接的电容为滤波电容，控制电路设计如图7所示。

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图7声光报警电路

过充控制电路部分所接的继电器为24V常开型继电器，电压比较器则是比较蓄电池充电电压是否达到所限定的上限值，若达到控制继电器动作，闸刀闭合，给蓄电池充电，当充到所规定的稳定电压时，控制继电器断开。过放控制电路部分主要是同过电压比较器LM339来检测蓄电池组因放电是否到了规定值而过放，若过放，控制继电器动作，闸刀断开，停止放电;若蓄电池组的电压回到稳定电压则控制继电器闭合，处于放电状态。这里所接的继电器为24V常闭型继电器[6]。

2.9声光报警电路

作用是在蓄电池因放电而电压下降，到达限定值时，根据检测电路传来的信号报警，时长1min。声光报警电路见图8。

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图8控制电路设计图

2.10蓄电池选择

目前通信电源所带的蓄电池大多是先进的阀控式密封铅酸蓄电池，它可以做到免维护或少维护，无环境污染，是当前较为理想的蓄电池。本设计采用的就是48V100Ah的蓄电池组。由于本设计为负载提供的是48V，≤10A且时长为8h的供电，选择100A・h的容量是为了保证蓄电池在正常工作后留由余量。

3结语

本次设计的不间断直流电源，主要是由硬件电路组成的，重点是备用电源的大功率部分和对蓄电池充、放电上下限的控制，还有电路的过流保护和软启动单元电路。保证蓄电池在市电中断后能提供8h的供电，尽可能地减小由于蓄电池的使用不当所带来的损失。通过调试后，本设计实现了设计的要求，可以实现设备的供电要求。

参考文献

[1]艾永乐，付子义.模拟电子技术基础[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]朱雄世.新型电信电源系统与设备[M].北京：人民邮电出版社，2000.

[3]张惠，冯英.电源大全[M].成都：西南交通大学出版社，1993.

[4]杨承毅.电子技能实训基础[M].北京：人民邮电出版社，2005.