直流可调稳压电源的设计与Proteus仿真应用

通常从市电取电，把220V、50Hz 的单相交流电先降压，变成所需的交流电，然后再整流。

根据桥式整流电路和电容滤波电路的输出与输入电压的比例关系，从输出电压的最大值37V 倒推，可以算出所使用的降压变压器的副边电压有效值应为29V 左右。

变压电路的仿真图如图1 所示。

图1 变压电路仿真图

2. 2 整流及滤波电路

整流采用常用的二极管桥式整流电路。整流采用常用的二极管桥式整流电路。在Proteus 的元件库中寻找BRIDGE,取出此通用二极管整流桥，放置在电路中，注意接法。根据经验，一般滤波电路常用的滤波电容有2200μF 和1100μF 两种，但要注意它的耐压值要大于电路中所承受的电压，并注意电压的极性的接法是上正下负，仿真图如图2 所示。

图2 仿真图

计算滤波所需的电容值，可采用以下公式：

式中，VM 为滤波之后的最大电压，Vγ 为滤波之后的波纹电压，即最大电压与最小电压的差值，R 为负载电阻，f 为工频50Hz.全波整流之后的电压平均值为前面变压器副边电压有效值的1. 35 倍; 滤波之后的电压平均值为全波整流电压平均值的1. 2 倍。还要在滤波电容两端并联一电源指示电路，即一个电阻串联一个发光二极管。电路调试时，如果发光二极管亮，则说明滤波之前的电路无故障; 否则可判断出前面电路有问题。

计算与发光二极管串联的电阻值。发光二极管要想点亮都有一个最小电流，一般为几mA,这里取6mA.发光二极管导通时两端的管压降在2V 左右。而滤波之后的电压为：

电阻就等于其两端的电压除以流过它的电流，即：

2. 3 集成稳压电路

集成稳压电路的核心器件是LM317,在实际应用中要注意加装散热片。为了保护集成器件在接反的状态下不被烧毁，在输入、输出端之间以及输出与调节端之间分别接反向保护二极管1N4003,仿真图如图3 所示。

图3 仿真图

关键是对输出端和调节端和地之间的两个外接电阻的计算，由于调节端的输出电流仅为100mA,可以忽略不计。即认为图3 中的电阻R2 和RV4 是串联关系。而LM317 的输出端2 和调节端1 之间的输出电压已知为1. 25V,电路的最大输出电压为37V,所以滑动变阻器的最大值可以算出。

一般设R2 为100 ~ 200Ω，典型值为120Ω，这里我们设为200Ω。在实际接线时，这个电阻应尽可能地靠近LM317 元件来接，因为它本应是LM317 内部电阻。

由上面的公式算出滑动变阻器的最大值为4. 92kΩ，取典型值4. 1kΩ，这样最大值达不到37V,理论上只有32V 左右，仿真时显示为33. 5V,有些误差，并且最小值也比1. 25V 小。

另外，在图3 中，电容C2 和C3 分别为去抖和滤波作用。C2 并联在滑动变阻器两端，可防止滑动变阻器在调节过程中由于抖动而产生的谐波，一般经验值为10μF.C3 为输出侧二次滤波，其目的是去掉输出电压波形中细小的波纹。C1 与C3 的关系一般为22 倍。

可调直流稳压电源的完整电路仿真图如图4所示。

图4 完整电路

3 结论

本文的直流稳压电源输出电压在1. 25V ~ 37V可调; 最大输出电流为1. 5A; 电压调整精度达0. 1%.通过Proteus 软件的仿真完全达到预期效果，不仅提高了运用软件的能力还为后续PCB 的设计奠定了良好基础。