CN211403273U - 一种直流稳压电源调整电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流稳压电源调整电路，属于直流稳压电源技术领域。该电源调整电路包括辅助电源电路、负载主电路、控制电路和显示电路；辅助电源电路输入端与变压器连接，输出端分别与负载主电路、控制电路和显示电路连接，为整个系统提供固定参数的电压值；负载主电路输入端与变压器连接，输出端连接控制电路和负载，用于输出稳定可调的直流电压；控制电路输出端与显示电路连接；所述控制电路用于采集负载主电路的输出电压值和限制电流值；所述显示电路用于显示负载主电路的输出电压值和限制电流值。本实用新型实现了低成本，控制方便，读数直观的优势，同时限流电路保护了电源和用电设备的使用，大大增加了经济性和稳定性。

Description

一种直流稳压电源调整电路

技术领域

本实用新型属于直流稳压电源技术领域，涉及一种直流稳压电源调整电路。

背景技术

直流电源是高校实验室常见的电气设备，为师生的实验提供电能保证，对电源的电压质量和稳定性。但如今高校实验室直流电源的专利更多的是研究于控制方向及着力于智能控制及统一化的管理，很多情况下工程量巨大，大大超出了高校实验室对电源的使用要求，于是就会有性价比低的缺点，且一些老式高校实验室电源还是指针读数的电源，读数十分不直观，且在一些精密实验时，不准确的电压输出会影响实验数据。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种直流稳压电源调整电路，用于提供额定输出电压为0～25V，同时最大限制电流5A的直流稳压电源，实现限流保护的作用。采用单片机进行A/D数模转换，在液晶屏LCD12864上显示出电压示数和电流示数。达到读数直观，输出电压稳定，性价比高，性能参数高于现有产品的效果。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种直流稳压电源调整电路，包括辅助电源电路、负载主电路、控制电路和显示电路；

所述辅助电源电路输入端与变压器连接，输出端分别与负载主电路、控制电路和显示电路连接，为整个系统提供固定参数的电压值；

所述负载主电路输入端与变压器连接，输出端连接控制电路和负载，用于输出稳定可调的直流电压；

所述控制电路输出端与显示电路连接；所述控制电路用于采集负载主电路的输出电压值和限制电流值；所述显示电路用于显示负载主电路的输出电压值和限制电流值。

进一步，所述辅助电源电路包括整流器、三端稳压集成电路、三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源组成；

所述整流器的输入端与市电侧变压器连接，整流器的输出端与三端稳压集成电路输入端之间通过4个开关二极管连接，用于将21V交流电压转换为21V直流电压；

所述三端稳压集成电路输出端分别与三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源连接，将 21V直流电压分为+5V、-12V、+6.25V的辅助电压。

优选的，三端稳压集成电路、三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源分别采用LM7812、 LM7805、B1212S-1W和TL431。

进一步，所述负载主电路包括整流电路(1)、滤波电路(2)、稳压电路U1(3)、调压电路和限流电路；所述调压电路由输出电压调压电路(4)和比较器U3(5)组成；所述限流电路由电压跟随器(6)、比较电路(7)和限流值调整电路(8)组成；

所述整流电路(1)与滤波电路(2)并联连接；所述稳压电路U1(3)的漏极连接有整流电路(1)与滤波电路(2)连接，其源极通过电阻R1与接地；所述调压电路的输出端与限流电路的输出端和稳压电路U1(3)的栅极连接，调压电路的负极输入端通过电阻R7、电容C5和输出电压调压电路(4)连接至电源，其正极输入端通过电阻R5接地；所述电压跟随器(6)和限流值调整电路(8)分别与比较电路(7)的正负输入端连接；电压跟随器(6) 的输入端是采样电阻R1两端电压，输出端接比较电路(7)的反相输入端；所述比较器U3 (5)和稳压电路U1(3)配合循环调整，使输出电压值OUT1稳定。

更进一步，所述整流电路(1)由整流二极管D1～D4(1N5824)组成的整流桥；所述滤波电路(2)由电容C1～C3组成；所述稳压电路U1(3)采用调整管IRF510；

所述输出电压调压电路(4)由电阻R3和电位器R4、R8串联组成从电阻R3端接入电源，通过改变电位器R4和R8的电阻值，来改变输出电压值OUT1；

所述比较器U3(5)的输出端通过电阻R11与比较电路(7)连接，其输出端通过电容C4返回到自身正极输入端，电容C4通过电阻R5接地；比较器U3(5)的负极输入端通过电阻R7和电容C5连接至电位器R8的两端；

所述电压跟随器(6)由电阻R6、电阻R9和比较器U2组成，所述比较器U2的正极输入端通过电阻R6接地，比较器U2的输出端通过电阻R9与其正极输入端连接；

所述比较电路(7)的输出端通过二极管D7与电阻R11串联连接至比较器U3，其负极输入端荣光电阻R10与电压跟随器(6)的输出端连接，其正极输入端通过电阻R13与限流值调整电路(8)连接；

所述限流值调整电路(8)由电阻R12和电位器R14～R15组成；所述电阻R12一端接电源，另一端与电阻R13连接；所述电位器R14一端与电位器R15串联接地，另一端与电阻R13连接；所述限流值调整电路(8)通过改变电位器R14和R15的阻值来改变比较器U4的正向输入端。

进一步，所述负载主电路还包括继电器调整电路，由两个继电器组成，通过调整继电器的档位来与负载主电路的变压器的三个插头动态连接。

优选的，所述控制电路为单片机STC8A8K64SA12。

优选的，所述显示电路采用LCD液晶屏，显示输出电压值和限制电流值。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型设计的直流电压源调整电路实现了低成本，控制方便，读数直观的优势，同时限流电路保护了电源和用电设备的使用，大大增加了经济性和稳定性，具体包括：

1)设计的辅助电源部分可以提供三种在小功率供电情况下的稳定工作电压。

2)使用调成管IRF510同时循环调整输出电压和限制电流，大大节省了设备的使用，并且加强了输出电压值得稳定性。

3)利用单片机同时控制LCD液晶显示和继电器的调整，使电源读数直观的同时，调整继电器来减少内部器件的功耗，大大延长了器件的使用寿命。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为采用本实用新型的直流调整电路的控制流程图；

图2为辅助电源电路电路图；

图3为负载主电路中继电器连接示意图；

图4为负载主电路控制流程图；

图5为负载主电路电路图；

图6为单片机控制信号采集及显示的流程图。

附图标记：1、整流电路，2、滤波电路，3、稳压电路U1，4、输出电压调压电路，5、比较器U3，6、电压跟随器，7、比较电路，8、限流值调整电路。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1～图5，本实用新型优选一种实施例，提供一种高校实验室使用的0V起调直流稳压电源，主要由辅助电源电路与负载电源电路及显示电路部分组成，单片机STC8A8K64SA12是整个系统的控制核心，负责采集负载主电路输出电压值和限制电流值，随后将输出电压值和限制电流值显示在LCD液晶屏上。接入市电后，经过降压，整流，滤波接入辅助电源和负载主电路，辅助电源为整个系统提供固定参数的电压值，负载主电路则是输出稳定可调的直流电压。电路原理如图1所示。

本实施例中，市电是220V、50HZ的交流电压，在接入市电后，将220V电压接入一个220V/30V/21V/10V的变压器，将电压降压至30V、21V、10V的交流电压。

辅助电源电路主要是输出稳定的±12V为负载主电路中的LM324、OP07提供工作电压，输出+5V电压为单片机STC8A8K64SA12提供工作电压，同时为液晶屏12864提供5V工作电压，而输出的+6.25V是为了在负载电路中分压电路提供一个非常稳定的参考电压，用于输出电压的调整。电路如图2所示，变压器将市电220V降压输出+21V的交流电压。辅助电源电路中电流非常小，可以用整流桥堆MB10S来代替传统的二极管整流桥。LM7812是一款三端稳压集成电路，有输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护的特点，在输入5V～25V电压时输出端可以输出12V的电压，在+21V电压输入三端稳压器LM7812前接4个开关二极管1N4148进行降压。LM7812输出+12V分别接三端稳压器LM7805、电源模块B1212S-1W、可控精密稳压源TL431分压电路后可以分别得到+5V、-12V、+6.25V的辅助电压。

负载主电路主要由继电器调整电路、整流电路、滤波电路、调压电路、限流电路、稳压电路组成。接入负载主电路的变压器有10V、21、38V三个抽头，所以在接入电路前需要两个继电器来进行调整电压档位，继电器调整电路图如图3所示。当负载需求小于10V时继电器U11接2号引脚继电器U9接2号引脚；当负载需求大于10V小于21V时，继电器U11 接5号引脚，U9接2号引脚；当负载需求大于21V小于38V时，继电器U9接5号引脚。这样一个降压电路主要是为了减小调整管IRF540源极和漏极之间的电压，减少管子的功耗，提高效率。这一部分是由单片机控制的。本实施例中，继电器U9和U11采用5PIN-JIDIANQ。

如图4、5所示，负载主电路中，调压电路由输出电压调压电路4和比较器U3组成；限流电路由电压跟随器6、比较电路7和限流值调整电路8组成；整流电路1与滤波电路2并联连接；稳压电路U1的漏极连接有整流电路1与滤波电路2连接，其源极通过电阻R1与接地；调压电路的输出端与限流电路的输出端和稳压电路U1栅极连接，调压电路的负极输入端通过电阻R7、电容C5和输出电压调压电路4连接至电源，其正极输入端通过电阻R5接地；电压跟随器6和限流值调整电路8分别与比较电路7的正负输入端连接；电压跟随器6 的输入端是采样电阻R1两端电压，输出端接比较电路7的反相输入端；比较器U3和稳压电路U1配合循环调整，使输出电压值OUT1稳定。

整流电路1由整流二极管D1～D4(如选用1N5824)组成的整流桥；滤波电路2由电容C1～C3组成；稳压电路U13采用调整管IRF510。输出电压调压电路4由电阻R3和电位器 R4、R8串联组成从电阻R3端接入电源，通过改变电位器R4和R8的电阻值，来改变输出电压值OUT1。比较器U3的输出端通过电阻R11与比较电路7连接，其输出端通过电容C4返回到自身正极输入端，电容C4通过电阻R5接地；比较器U3的负极输入端通过电阻R7和电容C5连接至电位器R8的两端。电压跟随器6由电阻R6、电阻R9和比较器U2组成，所述比较器U2的正极输入端通过电阻R6接地，比较器U2的输出端通过电阻R9与其输入端连接。比较电路7的输出端通过二极管D7与电阻R11串联连接至比较器U3，其负极输入端荣光电阻R10与电压跟随器6的输出端连接，其正极输入端通过电阻R13与限流值调整电路 8连接。限流值调整电路8由电阻R12和电位器R14～R15组成；所述电阻R12一端接电源，另一端与电阻R13连接；所述电位器R14一端与电位器R15串联接地，另一端与电阻R13 连接；所述限流值调整电路8通过改变电位器R14和R15的阻值来改变比较器U4的正向输入端。

负载主电路的控制流程为：整流电路1是由整流二极管1N5824组成的整流桥最大可以通过5A的大电流，滤波电路2是滤波电路选用10000μF/50V大电容来保证滤波，0.1uf和470uf 电容分别来消除高频信号波和杂波。稳压电路U1中调整管IRF510利用栅极与源极之间压差变大，导通电阻减少；压差变小，导通电阻增大这一特点，循环调整输出电压来保证输出电压的恒定。输出电压调压电路4和比较器U3共同组成调压电路，通过调整电位器R4和R8 的电阻值，来改变R4和R8的电压值，从而来改变输出电压值OUT1，同时比较器U3中的OP07作为比较器与稳压电路U1(IRF510)配合循坏调整，使输出电压值稳定。电压跟随器 6、比较电路7、限流值调整电路8共同组成限流电路，电压跟随器6是由电阻和OP07组成的电压跟随器，采集采样电阻R1两端的电压，再将电压送到标识7中的比较器反向输入端。通过改变标识8中的电位器R15和R14来改变输入到标识7OP07正向输入端，比较正向输入端和反相输入端的电压值，当正向输入端电压大于反向输入端电压时，控制IRF510导通工作，当正向输入端电压小于反向输入端电压时，关断IRF510，电路断开，从来实现限流保护的作用。

如图6所示，本实施的单片机控制流程：系统进行初始化，程序按照模块化的方式编程，其主要由初始化、ADC采样、控制继电器开合，显示输出电压及限制电流。初始化主要是进行ADC寄存器的选择，通道的选择，及继电器起始档位调至最大档位30V。本实施例设计的高校直流电压源，实现了低成本，控制方便，读数直观的优势，同时限流电路保护了电源和用电设备的使用，大大增加了经济性和稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，该电源调整电路包括辅助电源电路、负载主电路、控制电路和显示电路；

所述辅助电源电路输入端与变压器连接，输出端分别与负载主电路、控制电路和显示电路连接，为整个系统提供固定参数的电压值；

所述负载主电路输入端与变压器连接，输出端连接控制电路和负载，用于输出稳定可调的直流电压；

所述控制电路输出端与显示电路连接；所述控制电路输用于采集负载主电路的输出电压值和限制电流值；所述显示电路用于显示负载主电路的输出电压值和限制电流值。

2.根据权利要求1所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述辅助电源电路包括整流器、三端稳压集成电路、三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源组成；

所述整流器的输入端与市电侧变压器连接，整流器的输出端与三端稳压集成电路输入端之间通过4个开关二极管连接，用于将21V交流电压转换为21V直流电压；

所述三端稳压集成电路输出端分别与三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源连接，将21V直流电压分为+5V、-12V、+6.25V的辅助电压。

3.根据权利要求2所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，三端稳压集成电路、三端稳压器、电源模块和可控精密稳压源分别采用LM7812、LM7805、B1212S-1W和TL431。

4.根据权利要求1所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述负载主电路包括整流电路(1)、滤波电路(2)、稳压电路U1(3)、调压电路和限流电路；所述调压电路由输出电压调压电路(4)和比较器U3(5)组成；所述限流电路由电压跟随器(6)、比较电路(7)和限流值调整电路(8)组成；

所述整流电路(1)与滤波电路(2)并联连接；所述稳压电路U1(3)的漏极连接有整流电路(1)与滤波电路(2)连接，其源极通过电阻R1与接地；所述调压电路的输出端与限流电路的输出端和稳压电路U1(3)的栅极连接，调压电路的负极输入端通过电阻R7、电容C5和输出电压调压电路(4)连接至电源，其正极输入端通过电阻R5接地；所述电压跟随器(6)和限流值调整电路(8)分别与比较电路(7)的正负输入端连接；电压跟随器(6)的输入端是采样电阻R1两端电压，输出端接比较电路(7)的反相输入端；所述比较器U3(5)和稳压电路U1(3)配合循环调整，使输出电压值OUT1稳定。

5.根据权利要求4所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述整流电路(1)由整流二极管D1～D4组成的整流桥；所述滤波电路(2)由电容C1～C3组成；所述稳压电路U1(3)采用调整管IRF510；

所述输出电压调压电路(4)由电阻R3和电位器R4、R8串联组成从电阻R3端接入电源，通过改变电位器R4和R8的电阻值，来改变输出电压值OUT1；

所述比较器U3(5)的输出端通过电阻R11与比较电路(7)连接，其输出端通过电容C4返回到自身正极输入端，电容C4通过电阻R5接地；比较器U3(5)的负极输入端通过电阻R7和电容C5连接至电位器R8的两端；

所述电压跟随器(6)由电阻R6、电阻R9和比较器U2组成，所述比较器U2的正极输入端通过电阻R6接地，比较器U2的输出端通过电阻R9与其正极输入端连接；

所述比较电路(7)的输出端通过二极管D7与电阻R11串联连接至比较器U3，其负极输入端电阻R10与电压跟随器(6)的输出端连接，其正极输入端通过电阻R13与限流值调整电路(8)连接；

所述限流值调整电路(8)由电阻R12和电位器R14～R15组成；所述电阻R12一端接电源，另一端与电阻R13连接；所述电位器R14一端与电位器R15串联接地，另一端与电阻R13连接；所述限流值调整电路(8)通过改变电位器R14和R15的阻值来改变比较器U4的正向输入端。

6.根据权利要求4所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述负载主电路还包括继电器调整电路，由两个继电器组成，通过调整继电器的档位来与负载主电路的变压器的三个插头动态连接。

7.根据权利要求1所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述控制电路为单片机STC8A8K64SA12。

8.根据权利要求1所述的一种直流稳压电源调整电路，其特征在于，所述显示电路采用LCD液晶屏，显示输出电压值和限制电流值。

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