具有過(guò)流自動(dòng)保護(hù)的CW7812擴(kuò)流電源的設(shè)計(jì)

劉耀孔

（商丘市第一高級(jí)中學(xué)，商丘，476000）

具有過(guò)流自動(dòng)保護(hù)的CW7812擴(kuò)流電源的設(shè)計(jì)

劉耀孔

（商丘市第一高級(jí)中學(xué)，商丘，476000）

筆者設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)壓電源，它由CW7812擴(kuò)流而成，其突出優(yōu)點(diǎn)是：輸出電流大，能夠滿足大電流輸出要求；輸出過(guò)流時(shí)能夠自動(dòng)保護(hù)，可靠性高；負(fù)載調(diào)整率低，帶載能力強(qiáng)；制作簡(jiǎn)單，使用電子元件少等優(yōu)點(diǎn)。

過(guò)流；自動(dòng)保護(hù)；擴(kuò)流；電源

0　引言

CW7812是電子愛(ài)好者非常熟悉的三端穩(wěn)壓集成塊，電子愛(ài)好者經(jīng)常用它制作穩(wěn)壓電源。對(duì)于CW7812來(lái)說(shuō)，由于其內(nèi)部設(shè)置了過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，無(wú)需再增加保護(hù)電路，即可保證其安全可靠。但是CW7812的輸出電流有限，其最大輸出電流一般只有1.5A，為了輸出較大的電流，必須對(duì)CW7812進(jìn)行擴(kuò)流。而擴(kuò)流后的穩(wěn)壓電源失去了過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)其輸出過(guò)流時(shí)就會(huì)損壞穩(wěn)壓電源，特別是容易損壞擴(kuò)流三極管。為了確保擴(kuò)流后的穩(wěn)壓電源能夠安全可靠，筆者設(shè)計(jì)了這款具有自動(dòng)過(guò)流保護(hù)的CW7812擴(kuò)流電源。

1　穩(wěn)壓擴(kuò)流電路的組成及工作原理

穩(wěn)壓擴(kuò)流電路由CW7812、二極管D3及擴(kuò)流三極管BG3組成，其電路構(gòu)成如附圖所示。其工作原理如下：BG3是穩(wěn)壓電源的擴(kuò)流管，它工作在發(fā)射極跟隨輸出狀態(tài)，BG3的發(fā)射極輸出電壓跟隨其基極電壓變化而變化，而BG3的基極電壓就是CW7812穩(wěn)壓塊的輸出電壓，在本穩(wěn)壓電源中，CW7812相當(dāng)于擴(kuò)流管BG3的基準(zhǔn)電壓源，從電路構(gòu)成可以看出，穩(wěn)壓電源的輸出電壓V0=V12-Vbe，其中V12是CW7812的輸出電壓，Vbe是擴(kuò)流管BG3的b、e結(jié)的結(jié)電壓，Vbe=0.7V，電子愛(ài)好者都知道，CW7812的固定電壓為12V，如果不抬高CW7812的輸出電壓，則整個(gè)穩(wěn)壓電源的輸出電壓只有V0=12-0.7=11.3V。為了確保整個(gè)穩(wěn)壓電源的輸出電壓為12V，必需提高CW7812的輸出電壓，使其輸出電壓達(dá)到12.7V，解決的辦法就是在CW7812的接地端增加一個(gè)二極管D3（如附圖所示），由于D3的結(jié)電壓為0.7V，所以CW7812的輸出電壓為12.7V，則穩(wěn)壓電源的輸出電壓為V0=12.7-0.7=12V。

2　自動(dòng)過(guò)流保護(hù)電路的組成及工作原理

自動(dòng)過(guò)流保護(hù)電路由RX、BG1、BG2和繼電器J組成，電路構(gòu)成如附圖所示。自動(dòng)過(guò)流保護(hù)電路的工作原理如下：JK為繼電器J的常開(kāi)觸點(diǎn)，接通電源開(kāi)關(guān)K并按下啟動(dòng)按鈕AN，如果穩(wěn)壓電源不是處于過(guò)流狀態(tài)，檢流電阻RX上的電壓很小，不足以使過(guò)流檢測(cè)管BG1導(dǎo)通，BG1處于截止?fàn)顟B(tài)， R2上的電壓降為零伏特，即A點(diǎn)電位為零伏特，所以繼電器驅(qū)動(dòng)管BG2的基極相當(dāng)于連接到地線上，由于BG2的發(fā)射極為高電位（大約為9.8V），則BG2立即導(dǎo)通并驅(qū)動(dòng)繼電器J吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)JK由斷開(kāi)轉(zhuǎn)為閉合，鎖定電源接通狀態(tài)，穩(wěn)壓電源進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

當(dāng)由于某種原因?qū)е路€(wěn)壓電源輸出過(guò)流時(shí)，過(guò)流檢測(cè)電阻RX上的電壓降大于0.7V，過(guò)流檢測(cè)管BG1滿足導(dǎo)通條件，BG1由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電流流過(guò)電阻R2并產(chǎn)生大約為16V的壓降，即A點(diǎn)電位大約為16V，繼電器驅(qū)動(dòng)管BG2的基極由低電位轉(zhuǎn)為高電位，而B點(diǎn)電位大約為9.8V，BG2的基極電位高于其發(fā)射極電位，BG2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，繼電器J因失去驅(qū)動(dòng)電流而動(dòng)作，其觸點(diǎn)JK由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，220V交流電被斷開(kāi)，整個(gè)穩(wěn)壓電源失電，由于JK為常開(kāi)觸點(diǎn)，所以穩(wěn)壓電源的失電狀態(tài)被鎖定，從而保護(hù)了穩(wěn)壓電源。當(dāng)穩(wěn)壓電源的過(guò)流問(wèn)題解決后，按下啟動(dòng)按鈕AN，穩(wěn)壓電源又可正常工作。

3　元件選擇需要注意的問(wèn)題

⑴、電子愛(ài)好者在制作穩(wěn)壓電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇電子元件，不應(yīng)拘泥于附圖所標(biāo)注的元件型號(hào)，附圖所標(biāo)注的元件型號(hào)僅為參考型號(hào)。⑵、過(guò)流檢測(cè)電阻RX的阻值應(yīng)根據(jù)輸出電流的大小進(jìn)行選擇，其阻值的大小可根據(jù)公式RX=Vbe/I計(jì)算出來(lái)，Vbe為過(guò)流檢測(cè)管BG1的b、e結(jié)電壓，電流I的大小可認(rèn)為約等于穩(wěn)壓電源的輸出電流。在本文的穩(wěn)壓電源中，選擇的擴(kuò)流三極管為2N6277，其最大允許電流可達(dá)50A，為了留出足夠的電流余量，本穩(wěn)壓電源選擇輸出電流為30A，根據(jù)公式RX=Vbe/ I計(jì)算可知，RX≈0.025Ω。⑶、擴(kuò)流管BG1應(yīng)根據(jù)需要輸出電流的大小選擇合適的型號(hào)并加裝合適的散熱片。⑷、變壓器應(yīng)根據(jù)輸出電流和輸出電壓的大小進(jìn)行選擇。選擇變壓器的橫截面積時(shí)，可參考公式S=k·P1/2進(jìn)行計(jì)算，其中S為變壓器鐵芯橫截面積，P為所需要的功率，k為系數(shù)，一般可取1.2~1.5，功率P越大k取值越小，功率P越小k取值越大。本文的穩(wěn)壓電源輸出電壓為12V，輸出電流為30A，所需輸出功率為360W，k取值1.2，則所需變壓器的鐵芯橫截面積S≈23cm2，根據(jù)鐵芯橫截面積S并查閱變壓器手冊(cè)可知，變壓器可選用舌寬4cm、疊厚6cm的E型變壓器即可滿足要求。⑸、繞制變壓器所用漆包線的直徑可根據(jù)公式d=0.7I1/2進(jìn)行計(jì)算，其中d為繞制變壓器所用的漆包線的直徑，I為所需電流。本文的穩(wěn)壓電源輸出電流為30A，則次級(jí)繞組的漆包線直徑為d2≈3.8mm，查閱漆包線參數(shù)手冊(cè)可知，漆包線的最大規(guī)格直徑為2.5mm，不可能找到直徑d2≈3.8mm的漆包線，如果選用漆包線繞制變壓器，只能采用多股漆包線并繞的辦法來(lái)解決這一問(wèn)題，為了方便起見(jiàn)，本變壓器的次級(jí)選用規(guī)格為3.75mm的絲包線進(jìn)行繞制。根據(jù)輸出電壓、電流可知，本電源變壓器的輸出功率大約為360W，則變壓器的輸入功率大約也是360W，則輸入電流大約為1.6A，則變壓器的初級(jí)繞組漆包線直徑d1≈0.9mm。⑹、整流橋應(yīng)根據(jù)輸出電流的大小進(jìn)行選擇，整流橋應(yīng)留出足夠的余量并加裝適當(dāng)?shù)纳崞Ｔ诒痉€(wěn)壓電源中，選用耐壓50V、最大電流40A的整流橋。⑺、次級(jí)繞組L2的輸出電壓應(yīng)小于次級(jí)繞組L1的輸出電壓，否則有可能導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)電路不能正常工作，從而使穩(wěn)壓電源失去過(guò)流保護(hù)作用。在本穩(wěn)壓電源中，L2的輸出電壓為交流7V，其整流輸出的直流電壓大約為直流9V，本電源中使用的繼電器為直流9V繼電器。在設(shè)計(jì)繞組L2的交流輸出電壓時(shí)，應(yīng)考慮繼電器J的工作電壓，否則有可能燒壞繼電器或者無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器。⑻、發(fā)光管D1在焊接時(shí)不需要考慮極性問(wèn)題也能正常發(fā)光，限流電阻R1的阻值可選為60~100KΩ，一般情況下其阻值不應(yīng)小于50KΩ。⑼、在制作印刷電路板時(shí)，應(yīng)加寬電源輸出線和地線，防止印刷電路板發(fā)熱或燒壞。

［1］喬琛.晶體管整流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)［M］.北京：北京出版社，1986.

［2］編寫組.集成穩(wěn)壓器與非線性模擬集成電路［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1989.

［3］楊欣.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始（第2版）［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［4］馬丁J.希斯科特.變壓器實(shí)用技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

［5］戶川治朗.實(shí)用電源電路設(shè)計(jì)［M］.北京：科學(xué)出版社，2016.

Design of a power supply with the expansion of CW7812 and overcurret automatic protection

Liu Yaokong
（Shang Qiu No.1 senior high school， Shang Qiu，476000）

The author designed a regulated power supply， expanded by the CW7812， its outstanding advantages is the high current output requirements can be realized and the output overcurrent can be automatic protection， high reliability and with low load regulation， strong carrying capacity， simple production，less electronic components.

overcurrent；automatic protection；expand current；power supply