CN102255531A

CN102255531A - 可调直流稳压电源

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Publication number: CN102255531A
Application number: CN2011102056031A
Authority: CN
Inventors: 王立凤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: CN102255531B

Abstract

本发明公开了可调直流稳压电源，包括变压器、多个整流桥、滤波电路、稳压电路和保护电路；交流电经变压器变压后，整流桥整流成直流电，滤波电路得到平滑的直流波形，直流电经稳压电路稳压后为负载提供稳压直流电源，电路中的保护电路未防止负载电流过大，在变压器与整流桥之间连接有多个转换开关，通过控制多个转换开关的开闭可得到多种电压值的交流电。本发明的技术方案通过设置多个转换开关，根据多个转换开关的不同开闭状态组合得到不同电压的交流电，从而精确的得到不同的输出电压，而转换开关的自动控制避免了波段开关与电位器接触不良。

Description

可调直流稳压电源

技术领域

本发明涉及直流电源领域，具体地，涉及可调直流稳压电源。

背景技术

由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。现在普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题:

1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。不能够输出精确的电压, 或不能在一个小范围内调整(如1. 05～ 1. 07V ) ；

2）随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响；

3) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种可调直流稳压电源，以实现能够精确的输出需要的电压并能够在小范围内进行微调，稳压精度高同时避免波段开关与电位器接触不良的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

可调直流稳压电源，包括变压器、多个整流桥、滤波电路、稳压电路和保护电路；

所述变压器：将高电压的交流电转变为低电压的交流电；

所述整流桥：将上述变压器变压后的低电压交流电整流成直流电；

所述滤波电路：将上述整流桥整流得到的直流电进行滤波后得到较为平滑的直流波形；

所述稳压电路：将上述滤波电路滤波后的波形进行稳压得到电压值稳定的直流电；

所述保护电路：连接在上述稳压电路后，以防止负载电流过大；

所述变压器与整流桥之间连接有多个转换开关，通过控制多个转换开关的开闭可得到多种电压值的交流电；

所述转换开关，包括三端可调分流基准源、继电器和可调电阻，三端可调分流基准源的阴极与二极管串联在电源Vcc上，所述二极管与继电器的线圈并联在一起，所述三端可调分流基准源的阳极接地，并与可调电阻的固定端电连接在一起，所述可调电阻的另一固定端连接在电源V+上，所述三端可调分流基准源的参考极和可调电阻的滑动端电连接在一起。

根据本发明的优选实施例，上述变压器设置有3个次级绕组，上述整流桥的个数为3个，所述变压器的第一次级绕组与转换开关、整流桥D1-4串联在一起，所述变压器的第二次级绕组整流桥DB1串联在一起，所述变压器的第三次级绕组和整流桥DB2串联在一起，所述整流桥DB2将变压器的第三次级绕组变压后的交流电整流为直流电。

根据本发明的优选实施例，所述稳压电路采用稳压芯片LM317T，所述稳压芯片LM317T的输出端Vout和输入端Vin之间串联有保护二极管D5，所述稳压芯片LM317T的ADJ端和输出端Vout之间串联有保护二极管D6。

根据本发明的优选实施例，所述变压器的初级绕组和交流电源之间设置有保护器F1和开关S1。

根据本发明的优选实施例，所述保护电路包括三极管Q1、运算放大器U2A、滑动变阻器W1和滑动变阻器W2，所述滑动变阻器W2的两个固定端分别连接在上述整流桥DB2整流后的直流电的两极上，其滑动端连接在运算放大器U2A的同相输入端上，所述运算放大器U2A的反相输入端与电阻R5、电阻R3串联在电源V-上，所述运算放大器U2A的输出端连接在三极管Q1的基极上，所述三极管Q1的发射极与电阻R7串联在滑动变阻器W2的一个固定端上，所述三极管Q1的集电极与电阻R2、电阻R1串联在三端可调分流基准源的输出端Vout上，所述滑动变阻器W1的两固定端分别连接在三极管Q1的发射极和集电极上，所述滑动变阻器W1的滑动端连接在三极管Q1的集电极上。

本发明的技术方案通过设置多个转换开关，根据多个转换开关的不同开闭状态组合得到不同电压的交流电，从而精确的得到不同的输出电压，而转换开关的自动控制避免了波段开关与电位器接触不良。而在电路中采用稳压芯片LM317T进行稳压，简化了稳压电路，因稳压芯片LM317T精确的稳压特性，使得到稳压精度高的直流电源。而通过保护电路的调节可实现对电源电压进行小范围的微调。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例所述的可调直流稳压电源的电气原理图；

图2为本发明实施例所述的转换开关的电气原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，提供了一种可调直流稳压电源，包括变压器：将高电压的交流电转变为低电压的交流电；整流桥：将变压器变压后的低电压交流电整流成直流电；滤波电路：将整流桥整流得到的直流电进行滤波后得到较为平滑的直流波形；稳压电路：将滤波电路滤波后的波形进行稳压得到电压值稳定的直流电；保护电路：连接在上述稳压电路后，以防止负载电流过大；变压器与整流桥之间连接有多个转换开关，通过控制多个转换开关的开闭可得到多种电压值的交流电；转换开关，包括三端可调分流基准源、继电器和可调电阻，三端可调分流基准源的阴极与二极管串联在电源Vcc上，二极管与继电器的线圈并联在一起，三端可调分流基准源的阳极接地，并与可调电阻的固定端电连接在一起，可调电阻的另一固定端连接在电源V+上，三端可调分流基准源的参考极和可调电阻的滑动端电连接在一起。

如图1所示，在220V交流电的两相上连接有变压器T1，220V交流电与变压器T1之间设置有保护器F1和开关S1，表压器T1的第一次级绕组为36V变压线圈，第一次级绕组又分为18V和8V两段，第一次级绕组与转换开关K1、K2串联在整流桥D1-4的输入端上，通过转换开关K1、K2的开闭组合可得到18V、8V、36V的交流电压，整流桥D1-4的输出端连接在滤波电路上，滤波电路为两并联的电容C1和C2，滤波电路的输出端连接在稳压电路的输入端上，稳压电路的主要芯片为稳压芯片LM317T，在稳压芯片LM317T的输出端Vout和输入端Vin之间串联有保护二极管D5，稳压芯片LM317T的ADJ端和输出端Vout之间串联有保护二极管D6。保护电路的一端连接在稳压电路的输出端上，保护电路包括三极管Q1、运算放大器U2A、滑动变阻器W1和滑动变阻器W2，滑动变阻器W2的两个固定端分别连接在整流桥DB2整流后的直流电的两极上，其滑动端连接在运算放大器U2A的同相输入端上，运算放大器U2A的反相输入端与电阻R5、电阻R3串联在电源V-上，运算放大器U2A的输出端连接在三极管Q1的基极上，三极管Q1的发射极与电阻R7串联在滑动变阻器W2的一个固定端上，三极管Q1的集电极与电阻R2、电阻R1串联在三端可调分流基准源的输出端Vout上，滑动变阻器W1的两固定端分别连接在三极管Q1的发射极和集电极上，滑动变阻器W1的滑动端连接在三极管Q1的集电极上。变压器T1的第二次级绕组为10V线圈，变压器T1的第二次级绕组与整流桥DB1的输入端连接在一起，整流桥DB1的输出端并联有电容C8为整个电源电路提供工作电压VCC。变压器T1的第三次级绕组为3V线圈，其连接在整流桥DB2的输入端上，整流桥DB2的输出端并联有电容C6和三端可调分流基准源U3，在整流桥DB2的输出端与三端可调分流基准源U3的阳极之间串联有电阻R6。变压器3V绕组经过DB2和C6整流滤波后得到4.2V左右的直流电压，该电压正端与地相连形成负电压，该电压通过限流电阻R6加在U3上，故三端可调分流基准源U3阳极和阴极之间的电压值为-2.5V的基准电压。

如图2所示，转换开关包括三端可调分流基准源、继电器和可调电阻，三端可调分流基准源U4的阴极与二极管D7串联在电源Vcc上，二极管D7与继电器J1的线圈并联在一起，三端可调分流基准源U4的阳极接地，并与可调电阻W4的固定端连接在一起，可调电阻W4的另一固定端连接在电源V+上，三端可调分流基准源U4的参考极和可调电阻W4的滑动端连接在一起。

可调直流稳压电源具体工作原理如下：该电路主要由电源变压器、单相桥式整流电路、滤波电路和稳压电路等部分所组成。单向交流电经过这几部分电路后即可转换成正负输出可调的稳定直流电压。如图1所示，220V市电通过S1和F1连接到变压器的输入端，为了降低LM317T的功耗提高电源效率，采用了2个继电器的3级换档电路，换档电路如图2所示，电源输出电压V+加在W4的两端，当W4的滑动触片上获得的分压低于U4的基准电压VREF（2.5V）电压时，U4的阳极和阴极之间只有微弱的维持电流，J1因得不到足够高的工作电压，其常开触点断开，8VAC绕组通过J1和J2的常闭触点对后级电路供电；当W4的滑动触片上获得的分压高于U4的基准电压VREF（2.5V）电压时，U4的阴极电流剧增使J1得到足够工作电压，其常开触点吸合，18VAC绕组通过J1常开触点K1和J2的常闭触点K2对后级电路供电。经过换档输出依次得到8VAC、18VAC、26VAC电压，经过D1-D4整流，C1、C2滤波后对应得到：11.3V、25.5V、36.8V三文件电压。由U1、R1、R2、W1组成LM317T的典型稳压电路，D5、D6构成LM317T防短路保护电路。得到输出电压为：

式中减2.5V是因为W1的低端没有接V-上，而是接在由U3（TL431）和R6构成的-2.5V基准上。变压器3V绕组经过DB2和C6整流滤波后得到4.2V左右的直流电压，该电压正端与地相连形成负电压，该电压通过限流电阻R6加在U3上。图1中Q1、U2A、R3、R4、R5、W2等构成恒压至恒流自动转换电路，其工作原理如下，W2与R7串联后连接在V-与-2.5V基准上，W2的滑动触片经过分压后向U2A（LM358）的同相输入端提供一个可设定的基准电压，当电源输出端连接负载后，通过R3对电流进行取样，由R5送至U2A（LM358）的反相输入端，当输出电流↑时，R3上的电压降↑，U2A（LM358）的反相输入端电压↓，当U2A（LM358）反相输入端电压低于U2A（LM358）同相输入端的设定电压时（即电流超出设定值），U2A（LM358）输出高电平通过R4加到Q1的基极上，使Q1的ICE↑，则流过W1的电流↓W1两端的电压↓，对应LM317T的输出电压↓，流过负载的电流↓，这时电源由原来的恒压状态转换为恒流状态，并且保持输出电流等于设定电流，调节W2可设定输出的恒定电流值，其最大输出恒定电流计算公式为：

Figure 2011102056031100002DEST_PATH_IMAGE002

，

同时，可调直流稳压电源的输出端连接有单片机芯片STC 12C5A60S2；A/D转换器ADC0809，通过A/D转换器ADC0809将电源电压的模拟电流信号转化为数字信号，并传输给单片机芯片STC 12C5A60S2，单片机芯片STC 12C5A60S2驱动数码管将当前的直流稳压电源的电压值显示出来。

综上所述，本发明通过设置多个转换开关，根据多个转换开关的不同开闭状态组合得到不同电压的交流电，从而精确的得到不同的输出电压，而转换开关的自动控制避免了波段开关与电位器接触不良。而在电路中采用稳压芯片LM317T进行稳压，简化了稳压电路，因稳压芯片LM317T精确的稳压特性，使得到稳压精度高的直流电源。而通过保护电路的调节可实现对电源电压进行小范围的微调。可输出可调节的0—30V直流电压。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.可调直流稳压电源，其特征在于，包括变压器、多个整流桥、滤波电路、稳压电路和保护电路；

所述变压器：将高电压的交流电转变为低电压的交流电；

所述转换开关，包括三端可调分流基准源、继电器和可调电阻，所述三端可调分流基准源的阴极与二极管串联在电源Vcc上，所述二极管与继电器的线圈并联在一起，所述三端可调分流基准源的阳极接地，并与可调电阻的固定端电连接在一起，所述可调电阻的另一固定端连接在电源V+上，所述三端可调分流基准源的参考极和可调电阻的滑动端电连接在一起。

2.根据权利要求1所述的可调直流稳压电源，其特征在于，上述变压器设置有3个次级绕组，上述整流桥的个数为3个，所述变压器的第一次级绕组与转换开关、整流桥D1-4串联在一起，所述变压器的第二次级绕组整流桥DB1串联在一起，所述变压器的第三次级绕组和整流桥DB2串联在一起，所述整流桥DB2将变压器的第三次级绕组变压后的交流电整流为直流电。

3.根据权利要求1或2所述的可调直流稳压电源，其特征在于，所述稳压电路采用稳压芯片LM317T，所述稳压芯片LM317T的输出端Vout和输入端Vin之间串联有保护二极管D5，所述稳压芯片LM317T的ADJ端和输出端Vout之间串联有保护二极管D6。

4.根据权利要求1所述的可调直流稳压电源，其特征在于，所述变压器的初级绕组和交流电源之间设置有保护器F1和开关S1。

5.根据权利要求1所述的可调直流稳压电源，其特征在于，所述保护电路包括三极管Q1、运算放大器U2A、滑动变阻器W1和滑动变阻器W2，所述滑动变阻器W2的两个固定端分别连接在上述整流桥DB2整流后的直流电的两极上，其滑动端连接在运算放大器U2A的同相输入端上，所述运算放大器U2A的反相输入端与电阻R5、电阻R3串联在电源V-上，所述运算放大器U2A的输出端连接在三极管Q1的基极上，所述三极管Q1的发射极与电阻R7串联在滑动变阻器W2的一个固定端上，所述三极管Q1的集电极与电阻R2、电阻R1串联在三端可调分流基准源的输出端Vout上，所述滑动变阻器W1的两固定端分别连接在三极管Q1的发射极和集电极上，所述滑动变阻器W1的滑动端连接在三极管Q1的集电极上。