一种基于集成电路的直流稳压电源设计与制作

经过了十余年的发展，国内不少研究所和企业在稳压电源设计和研发领域取得了不错的成绩，直流稳压电源设计与制作技术也出现了多种不同的发展趋势。在今天的文章中，我们将会为大家分享一种基于集成电路的直流稳压电源设计与制作方案，希望能够对各位工程师的研发设计工作有所帮助。

在本方案中，我们所设计的这种基于集成电路的直流稳压电源，主要通过变压器变压，再经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为直流电，在通过稳压器的稳压的电压。其自动换挡的工作原理是将稳压器输得到较稳定出的电压通过六个比较器和基准电压进行比较，将得出的结果通过编码器、译码器得出有效的二进制码，接着通过继电器控制器控制继电器自动调节档位。最后将稳压器的输出电压流经保护电路输出，如下图图1所示。

图1 主要电源部分的设计

在这种直流稳压电源的主要电源设计中，通过三端可调集成稳压器就能够实行对电压的调节，当调节电位器R2时，电压就会随着电阻的阻值变化而变化。这种主要电源的电路图如下图图2所示。

图2 主要电源的电路图

辅助电源部分的设计

这种基于集成电路的直流稳压电源设计与制作过程中，辅助电源是其重要的组成部分，能够稳定提供主要电源部分所使用的芯片的驱动电压和用来作为基准电压。在本方案中，辅助电源部分由+5V和+12V辅助电源两部分组成。能够提供稳定的+5V直流辅助电源，其主要功能是提供给比较器、译码器和编码器的驱动电压+5V。这种+5V的辅助电源设计如图3所示。

图3 辅助电源+5V

接下来我们来看一下+12V辅助电源的设计思路。这种辅助电源在本方案中的主要功能，是提供给2803驱动电压+12V和提供比较器的基准电压。这种+12V的辅助电源设计如下图图4所示。这种+12V的辅助电源主要通过整流、滤波和稳压三部分构成，在整流部分中，我们所选用的是桥式整流电路。在U2的正半周，a点的电位高于b点的电位，D1、D3导通，D2、D4截止，电流自a端经D1，RL和D3回到电源的b端。在U2的负半周，b点的电位高于a点的电位，D2、D3导通，D1、D3截止，电流自b端经D2、RL和D4回到电源的a端。与半波整流电路相比，在U2、RL相同条件下，输出的只电流、电压都提高一倍；电流脉动程度减小。变压器在正、负半周都有对称的电流流过，既得到充分利用，又不存在单磁化的问题，但需要4个整流二极管，线路稍复杂。与全波整流相比，虽然多用了2个整流二极管，但反向耐压低了一倍，变压器次级少了一圈，综合成本低于全波整流电路。

图4 辅助电源+12V

保护电路设计

图5 保护电路图

这种直流稳压电源设计的保护电路系统如图5所示，该保护电路采用场效应管的功能，其工作原理如下：当电源输出短路时，场效应管VT2的栅源极变成等电位而导通，其漏源极就会分去调整管VT1的基极电流达到减小调整管导通过电流的作用，R2为场效应管栅极的保护电阻。选用场效应管时应使其导通电压降小于调整管发射结导通电压降。

继电器驱动设计

图6 继电器驱动图

在这种基于集成电路的直流稳压电源设计方案中，其继电器驱动部分的设计，主要利用继电器的特殊功能。当继电器两端有电压时，继电器则导通，反之继电器就断开。继电器用2803芯片驱动，其驱动设计图如上图图6所示。由图6可知，A、B两端接到整流部分，2803输入端接译码部分。当译码信号传给2803时，它即将判断那端输出高电平，接到这端的继电器导通，即与变压器的一档位接通，起到换挡作用。

输出电压比较设计

图7 电压比较设计

在本方案中，这种直流稳压电源的输出电压比较电路设计原理，主要是利用对输出电压与基准电压进行比较从而判断输出电压在哪个范围，由此得出比较信号，将它传给编码器编码。这种输出电压比较电路的设计草图，如上图图7所示。由图7可知，六个比较器的输出端接编码器，输入端接的基准电压。此基准电压是通过+12V的辅助电源供给的。这种比较器的工作原理是当输入电压比基准电压高时输出高电平，而当输入电压比基准电压低时则输出低电平。

编码译码部分的设计

图8 编码译码设计

在本方案中，这一直流稳压电源的系统编码译码部分设计如上图图8所示。从图8中我们可以看到，编码器的输入端接比较器的输出端，在此编码器通过对输入信号的编码并传给译码器，通过译码器的译码将输出信号传给2803控制继电器。

图9 基于集成电路的直流稳压电源总原理图

在这一基于集成电路的直流稳压电源设计方案中，其稳压电源的主要电源部分提供可调稳定电压，通过自动控制部分控制主要电源部分的电压档位，再通过保护电路部分保护电路的可靠性，当电路过流时可以起到保护作用。其中，辅助电源部分则是提供自动控制部分和保护电路部分所用到的芯片的驱动电压。该直流稳压电源系统系统具备以下功能可以输出稳定的直流电压，精度高且在调节范围内连续可调，当输出两接线短路时由于保护功能而不烧坏电源。其总原理图如上图图9所示。