0-24V可调直流稳压电源电路的设计方法

来源：选型说明书发布时间：2024-12-17 22:28:31

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常规使用的寿命、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0 V开始连续可调(0～24 V)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有充足调压范围和带负载能力的电路。该电路的设计重点是稳压电路的设计，其要求是输出电压从0 V开始连续可调；所选器件和电路一定要达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能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。

(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做调整，从而使输出电压发生明显的变化，该变化与由于供电电压UI发生明显的变化引起的输出电压的变化正好相反，来保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。因输出电压要求从0 V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0 V开始调节。

(2)电压补偿电路的设计。因要求输出电压从0 V起调，LM317集成稳压器不能直接满足规定的要求，需设计一个电压补偿电路，抵消LM317的1.25 V最小输出电压。电压补偿电路由电阻R4和二极管D组成。

式中，U3为LM317的3脚电压；UO为输出电压；UD为二极管D的正向压降，即为补偿电压，其值略大于LM317的基准电压(1.25 V)。这里用3只串联的锗材料整流二极管的导通压降来实现。当调节R2少，使U3达到与UD相等时，输出电压即为0 V。之后，当调节R2逐渐增大时，UO即由0 V开始增大。由于负载电流流过D，故D的最大工作电流应能适应负载电流的要求。图5中R4用于给D提供工作电流。

(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UO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UI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UO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UO也升高。当C充满电时，T被截止，启动电路失去作用，UO也达到设定值。启动的时间能通过改变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0～24 V宽范围的电压任一电压有些调整挺麻烦，必须反复调整，只依赖R2是很难的，如果将电位器R2用一个电位器R2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R2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。