串联型直流稳压电源设计报告_1.docx

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1、串联型直流稳压电源设计报告串联型直流稳压电源设计报告一、计题目题目：串联型直流稳压电源二、计任务和要求要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；3、纹波电压峰值Vop-p5mv；三、理电路和程序设计：1、方案比拟方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为愈加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成如图1，以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负

2、反应，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大减小时，晶体管发射极电位将随着升高降低，而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由EBBEUUU-=可知BEU将减小升高导致基极电流和发射极电流的减小增大，使得R两端的电压降低升高，进而到达稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。图1方案一稳压部分电路方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案逐一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，进而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接

3、稳压电路，稳压部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分由调整管，比拟放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高降低时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比拟放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低升高；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低升高，进而使输出电压得到稳定。图2方案二稳压部分单元电路对以上两个方案进行比拟，能够发发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，功率也较高，能够输出较大的电流。稳定效果也比第

4、一个方案要好，所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。2、电路框图整体电路的框架如下列图所示，先有22V-15V的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是由采样电路、比拟放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到愈加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的率波，最后得到正负输出的稳压电源。3、电路设计及元器件选择；1、变压器的设计和选择本次课程设计的要求是输出正负9伏和正负6负的双电压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，由OminImaxCEUUU-=，CEU为饱和管压降，而ImaxU=9V为输出最大电压

5、，OminU为最小的输入电压，以饱和管压降CEU=3伏计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于12V，为保险起见，能够选择220V-15V的变压器，再由P=UI可知，变压器的功率应该为0.5A9V=4.5w，所以变压器的功率绝对不能低于4.5w，并且串联稳压电源工作时产生的热量较大，效率不高，所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。结合市场上常见的变压器的型号，能够选择常见的变压范围为220V-15V，额定功率12W，额定电流1A的变压器。2、整流电路的设计及整流二极管的选择由于输出电流最大只要求500mA，电流比拟低，所以整流电路的设计能够选择常见的单相桥式整流电路，由4个串并联

6、的二极管组成，详细电路如图3所示。图3单相桥式整流电路二极管的选择：当忽略二极管的开启电压与导通压降，且当负载为纯阻性负载时，我们能够得到二极管的平均电压为)(AVoU：)(AVoU=)(sin212tdtU?=222U=0.92U其中2U为变压器次级沟通电压的有效值。我们能够求得)(AVoU=13.5v。对于全波整流来讲，假如两个次级线圈输出电压有效值为2U，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是222U，即为34.2v考虑电网波动通常波动为10%，为保险起见取30%的波动我们能够得到)(AVoU应该大于19.3V，最大反向电压应该大于48.8V。在输出电流最大为500mA的情况下我们

7、能够选择额定电流为1A，反向耐压为1000V的二极管IN4007.3、滤波电容的选择当滤波电容1C偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而1C偏大时，整流二极管导通角偏小，整流管峰值电流增大。不仅对整流二极管参数要求高，另一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。所以电容的取值应当有一个范围，由前面的计算我们已经得出变压器的次级线圈电压为15V，当输出电流为0.5A时，我们能够求得电路的负载为18欧，我们能够根据滤波电容的计算公式：C=(35)LRT2来求滤波电容的取值范围，其中在电路频率为50HZ的情况下，T为20ms则电容的取值范围为1667-2750uF，保险起见我

8、们能够取标准值为2200uF额定电压为35V的铝点解电容。另外，由于实际电阻或电路中可能存在寄生电感和寄生电容等因素，电路中极有可能产生高频信号，所以需要一个小的陶瓷电容来滤去这些高频信号。我们能够选择一个104的陶瓷电容来作为高频滤波电容。滤波电路如上图。4、稳压电路的设计稳压电路组要由四部分构成：调整管，基准稳压电路，比拟放大电路，采样电路。当采样电路的输出端电压升高降低时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比拟放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低高；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低升高，进而使输出电压得到稳定。由于输出电流较大，到达500

9、mA，为防止电流过大烧坏调整管，需要选择功率中等或者较大的三极管，调整管的击穿电流必须大于500mA，又由于三极管CE间的承受的最大管压降应该大于15-6=9V，考虑到30%的电网波动，我们的调整管所能承受的最大管压降应该大于13V，最小功率应该到达min01LUU1.1IP-=6.5W。我们能够选择合适这些参数，并且在市场上容易买到的中功率三极管TIP41，它的最大功率为60W,最大电流超过6A，所能承受的最大管压降为100V，远远知足调整管的条件。负极的调整管则选择与之相对应的的中功率三极管TIP42。基准电路由5.1V的稳压管和4.7V的保护电阻组成。由于输出电压要求为6伏和9伏，假如采

10、样电路取固定值则容易造成误差，所以采样电阻最好应该做成可调的，固采样电路由两个电阻和一个可调电阻组成，根据公式：DUDmaxRRU?=求出。其中DR为运放正反相输入端的电阻，R?为输出端正极负极与共地端之间的电阻，DU为稳压管的稳压值。固能够取330、和1.5k的固定电阻置于1k的滑阻两旁避免当滑DR为0.所以根据此公式可求的电路的输出电压为5.772-9.622V。能够输出6V和9V的电压，运放选用工作电压在15V左右前对电压稳定性要求不是很高的运放，由于uA741的工作电压为正负12V-正负22V，范围较大，能够用其作为运放，由于整流后的电压波动不是很大，所以运放的工作电源能够利用整流后的

11、电压来对其进行供电。正稳压电路的正极和负极分别如下列图当前位置：文档视界串联型直流稳压电源设计报告串联型直流稳压电源设计报告元件清单名称及标号型号及大小封装形式数量变压器220V-15V无1二极管IN4007DIODE-0.44个电容电解电容2200uFRB.3/.62个10uFRB.2/.42个陶瓷电容104RAD-0.22个103RAD-0.12个电阻4.7KAXIAL-0.32个330AXIAL-0.32个1.5kAXIAL-0.32个可变电阻1kSip32个运放uA741DIP82个稳压管5.1vDIODE-0.42个调整管TIP41TO2201个TIP42TO2201个正负输出的可调的最大值和最小值电压数据如下列图：