电路仿真及开关电源设计「电路仿真及开关电源设计实验报告」

大家好，今天小编关注到一个比较有意思的话题，就是关于电路仿真及开关电源设计的问题，于是小编就整理了3个相关介绍电路仿真及开关电源设计的解答，让我们一起看看吧。

led灯驱动电源和开关电源是否一样？

LED驱动也是开关电源的一种(看没计现有一种恒流芯片驱动就跟电子变压器不粘边了)。

1、设计成电子变压器类型电压输出的形式有3.2V、6.4V.9.6V、12.8V.....,但最多一般不超过25.6V,因为超过这个数后,在开启LED的时候,会因产品的一至性不好而发生瞬间烧掉最后导通的那只LED的可能性.而这个电压也不是恒定的,而是随负载的变化而变化,以达到恒流的目的.

2、它的输出电流是恒定的,理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化,驱动电源的电流保持不变.但限于元件精度,还是会有少量的变化的,而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数,LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系,所以保持恒流非常重要.

3、它的启动是软启动.由于LED的一致性非常差,并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化,所以LED的驱动一般设计为软启动,来避开这个缺陷.

所以LED驱动是恒流方式工作，电子变压器是固定的，二者是有区别。

LED灯的驱动电源和开关电源不太一样，其输出电流一般为恒定电流，输出电压会随着负载（即LED灯珠）变化，而开关电源的输出电压是恒定的，输出电流会随着负载而变化。下面我们以输入电压为AC220V的LED灯驱动电源和开关电源为例来介绍一下这两种电源的区别。

led灯驱动电源和开关电源是否一样？

LED驱动也是开关电源的一种(看没计现有一种恒流芯片驱动就跟电子变压器不粘边了)。

1、设计成电子变压器类型电压输出的形式有3.2V、6.4V.9.6V、12.8V.....,但最多一般不超过25.6V,因为超过这个数后,在开启LED的时候,会因产品的一至性不好而发生瞬间烧掉最后导通的那只LED的可能性.而这个电压也不是恒定的,而是随负载的变化而变化,以达到恒流的目的.

2、它的输出电流是恒定的,理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化,驱动电源的电流保持不变.但限于元件精度,还是会有少量的变化的,而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数,LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系,所以保持恒流非常重要.

3、它的启动是软启动.由于LED的一致性非常差,并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化,所以LED的驱动一般设计为软启动,来避开这个缺陷.

所以LED驱动是恒流方式工作，电子变压器是固定的，二者是有区别。

LED灯的驱动电源和开关电源不太一样，其输出电流一般为恒定电流，输出电压会随着负载（即LED灯珠）变化，而开关电源的输出电压是恒定的，输出电流会随着负载而变化。下面我们以输入电压为AC220V的LED灯驱动电源和开关电源为例来介绍一下这两种电源的区别。

怎样用lm317给交流24伏做调压电源？

根据提问者的意思，如何使用LM317将24V交流电制作为可调电源？熟悉LM317的用法，相对来说还是比较容易的。不过LM317属于线性稳压器，工作效率较低，使用LM317制作宽范围可调电源时，其负载不能较大，负载电流大，LM317的自身功耗大，散热也不好处理，下面从原理设计详细为大家分析。

LM317的关键技术指标

LM317是线性可调三端稳压电源芯片，其最高输入电压可达40V，输出电压范围为1.25V~37V，最大输出电流1.5A，输入与输出之间的压差必须满足≥2V，其有4种封装形式，分别为：TO-3、D2PAK、TO-220、ISOWATT220，若功耗较大需加散热器时，可使用TO-3、TO-220、ISOWATT220封装形式的芯片，使用TO-3封装增加散热器的散热效果是最好的，因为其两端都可以使用螺钉固定，器件与散热器紧密型较好，而D2PAK封装不好增加散热器。

▲LM317封装形式

实例设计

提问者只说使用交流24V通过LM317制作可调电源，并没有说明可调电源的范围，理论上使用LM317制作的可调电源范围可达1.25V~37V。

一、整流、滤波

分析：24V交流电必须经过整流才能作为LM317的输入电源，常用的整流方式有：桥式整流、全波整流、半波整流和倍压整流。

（1）桥式整流；桥式整流后的有效电压约为0.9倍交流电压，经过滤波后所得直流电压约为交流电的1.2倍，若输入交流电为24VAC，则经过桥式整流滤波后的直流电压，即241.2=28.8(V)左右。使用LM317制作的可调电压范围可达1.25V~26.8V左右（头条@技术闲聊原创）。

桥式整流电路的原理如下图所示，主要由4个整流二极管组成，交流电正半波形时，二极管D2和D4导通；交流电负半波形时，二极管D1和D3导通。

▲桥式整流

其整流波形如下图所示，其中E为整流输入端交流电压，桥式整流实际上是将负半波形与x轴对称往上翻。

（2）全波整流；全波整流原理如下图所示，其变压器次级线圈必须具有三个抽头，整流电路只有两个二极管，全波整流的有效电压约为交流电的0.9倍即0.9U，经过电容滤波后的直流电压约为交流电的1.2倍，即1.2U，其中U为交流电压有效值，全波整流后的效果与桥式整流几乎完全一样。由于题目给定的是24V交流电，此整流方法不适用。

▲全波整流

全波整流后的输出波形为：

（3）半波整流；半波整流的原理简单，由一只整流二极管组成，半波整流只允许交流电的正半波形通过，完全截止负半波形。半波整流后输出电压有效值为0.45U，经过电容滤波后的直流电压约为1U，实际大小跟后端的负载有关，其中U为交流电压有效值。若24V交流电采用半波整流，其整流滤波后的直流电压约为24V，使用LM317制作的可调电压范围只有1.25V~22V左右。

▲半波整流

其半波整流的输出波形如下图所示：

（4）倍压整流；倍压整流电路有二倍、三倍、四倍......整流电路，下面于二倍整流电路举例说明，二倍整流电路的原理如下图所示， 由两个二极管和两个电容组成，通过电容充放电，电容电压不能突变的原理实现倍压。交流电负半周期时，变压器输出端下正上负，电压通过二极管D1向电容C1充电，当电容充满时电压可达U，交流电正半周期时，变压器输出上正下负，由于电容C1的电压值为U，电压不能突变，因此电容C1右侧的电压为2U，通过二极管D2给电容C2充电，电容C2充满时电压可达2U，其中U为交流电压有效值。带载后其实际输出电压略有变化，跟负载大小有关（头条@技术闲聊原创）。若输入电压为交流电24U，经过倍压整流后输出电压约为2U=48V左右，超LM317最高输入电压40V，若使用倍压整流必须将48V左右的电压降至40V以下才可以使用LM317进行调压，，这么设计输出可调电压范围可达1.25V~37V。

▲二倍整流

二、LM317可调电压输出原理

LM317的原理如下图所示，电源输入端一般并联一个电容用于滤波，对电磁兼容要求较高的场合可使用LC-π型滤波，滤波效果更好。LM317能承受的最高输入电压为40V，其输出电压公式为：Vout＝1.25V x（1＋R2/R1），要求可调输出，将R2改为可调电位器即可，如下图原理，R1选择240Ω，R2选择阻值为10K的电位器，通过调节电位器的阻值实现可调电压输出，由于LM317的内部基准源为1.25V，因此其最小输出电压达不到0V，最小输出电压只能调至1.25V。

▲LM317电路

若使用桥式整流电路进行整流，然后滤波，其完整电路原理图如下图所示，24V交流经过整流、滤波后输出的直流电压约为28.8V（约为1.2倍的交流电压），经过LM317可调三端稳压器后的可调输出电压范围为1.25V~26.8V左右。

▲完整原理图

LM317扩流

LM317的最大输出电流只有1.5A，当负载电流大于1.5A时怎么办？可以使用晶体管对LM317进行扩流，其扩流原理如下图所示，其中Q1为PNP三极管，Q2为NPN三极管，根据实际选择三极管的参数适当改变R3、R4和R5阻值的大小。

▲LM317扩流电路

总结：LM317是线性可调三端稳压器，当输入与输出压差较大时，其转换效率较低，其转换效率η=UoI/UiI=Uo/Ui，Uo为输出电压，Ui为输入电压。比如当输入电压28.8V，输出电压调至10V时，其效率只有10V/28.8V≈34.7%；当输出电压下调至5V时，效率只有5V/28.8V≈17.4%；当输出电压下调至3V时，效率只有3V/28.8V≈10%，可见输出电压越低其效率越低，输出电压低于3V时，其效率不到10%，90%以上的功耗转化为LM317自身的热量消耗掉。

因此，特别注意LM317自身功耗的问题，LM317的功耗=压差×负载电流，即P=(Ui-Uo）×I，如上，输入电压为28.8V，若负载电流为1A，当输出电压调至20V时，其自身功耗P=(Ui-Uo）×I=（28.8-20）×1=8.8（W），必须加,9W以上的散热器，否则不到一分钟LM317就会急剧发热而烧毁！调节输出电压越小（头条@技术闲聊原创）其自身功耗越大，比如调节5V输出时，其自身功耗为P=（28.8-5）×1=23.8（W），大部分能量都浪费掉了，而且散热问题还很难处理，散热不良极有可能导致LM317过热烧毁。因此，LM317可调电源最好用于电流较小场合，可别是10V以内的低电压范围输出，最好在负载电流200mA以下使用。若电流较大时不建议使用线性可调稳压器，最好使用可调开关电源芯片，比如LM2596-ADJ、TPS54560等。

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到此，以上就是小编对于电路仿真及开关电源设计的问题就介绍到这了，希望介绍关于电路仿真及开关电源设计的3点解答对大家有用。