0～24V可调直流稳压电源电路的设计要领 [多图].pdf

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运

用寿命、运用性能等影响很大，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。在很多运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，并且要求电源有保卫功能。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，电路还必须基本可靠，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要领有很多种，比较基本的有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执行比较得到误差电压，该误差电压对

调整管的工作状态执行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI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基本，但添加辅助电源后，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卫的

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)用单片机打造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动

电阻网络的阻值，从而改动调压元件的外围参数，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。

其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、

电压电流采样电路、掉电前主要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分，硬件部分原理

图如图3所示。

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)及外围器件组成，

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须要精密匹配，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

执行采样，以修正输出电压值。掉电前主要数据存储电路用以保存当前配置的电压值，可

以方便用户在重新上电后不用配置，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，运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，内部带有过载保卫电路，

具有稳压精度高、工作可靠等特点。其输出电压的调节原理如图5所示。由于LM317的2，

3脚之间的电压U32为一稳定的基准电压(1.25V)，故有：

其中，R1为固定电阻，故调节R2可以调节输出电压UO，并且UO的最小值为1.25V。

(2)电压补偿电路的设计。因要求输出电压从0V起调，LM317集成稳压器不能直接满足要

求，需设计一个电压补偿电路，抵消LM317的1.