串联型直流稳压电源.docx

《电子技术课程设计》设计报告[串联型直流稳压电源] 所在学院： 机械与电气工程学院班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016年6月串联型直流稳压电源设计目标和要求1、设计一个串联型直流稳压电路，可输出稳定的直流电压，实现预定技术指标；2、电路形式和元器件不限，要求设计过流保护电路；3、完成主要元器件选择和电路参数设计计算；4、在 Multisim 或 Proteus 下仿真测试通过。5、其它合理功能。6、输入AC36V7、输出4V~12V/3A可调电压 -12V/1A稳定电压8、电压调整率（%）≤3% 9、电流调整率(%) ≤1% 10、过流保护（%）Iom=3.3A/1.1A 工作原理及数据分析采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元器件。将36V的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。如下图1电路原理图。图 1电路原理图电源变压器直流电源的输入为36V的交流电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。根据经验，稳压电路的输入电压一般选取。所以选择U1:U2为3:1.5的变压器。进入滤波电路为18V交流电。整流电路在整流电路的选择中由于单相半波整流电路只利用了交流电压的半个周期，所以输出的电压低，交流分量大（及脉动大），效率低。因此我选择了单相桥式整流电路做为本次课程设计的整流电路。其工作原理为：图 2整流电路图当变压器副边线圈U2在正半周，A点电位高于B点，由二极管的单向导电性可知D1和D3导通，D2和D4截止。此时的电流通路为：A→D1→RL→D3→B.此时的输出波形为U2的上半周。当B点电位高于A电位是。D2和D4导通，D1和D3截止。此时的电流通路为：B→D2→RL→D4→A。此时的输出电压波形为U2波形的负半周的负值，即输出的电压负半周关于时间轴的对称波形。两对二极管周而复始地交替导通和截止，使负载RL上的电压始终是正电压。整流电路输出的波形为： 图 3整流后电压波形 图 4整流前电压波形 Uo（ａｖ）≈０.９Ｕ２Ｉｏ（ａｖ）≈０.９×Ｕ２／Ｒｌ由于桥式整流电路的每只二极管只在半个周期导通，因而流过的平均电流仅为输出平均电流的一半，即Id(av)≈0.45×U2/RL.二极管截止时所承受的最大反向电压使变压器副边线圈电压的峰值，即Urm=1.414×U2滤波电路一般的滤波电路主要由电容（6.3.1）构成，电容容量一半大于470uf.其工作原理为：图 5滤波电路当∣U2∣∣Uc∣时，二极管D1和D3导通，对电容C充电，时间常数很小；当∣U2∣∣Uc∣时，所有二极管均截止，电容对RL放电，时间常数为RL*C；若变压器副边电压U2在正半周，且电容上的电压在A点，A点对应的时间为T1，则当TT1是时，D1和D3因加正向电压而导通，U2一方面提供负载电流，另一方面对C充电；若变压器副边内阻、二极管导通电阻均可忽略不计，则UO将按U2的变化规律充电至峰值电压，如图B点，伺候U2的下降使得U2UC，所有二极管均截止，滤波电容C向负载电阻RL放电，时间常数为RL*C。再放电的BC段，UO基本按U2的变化规律下降；但到C点后，UO按指数规律下降，二U2按正弦规律下降，UOB比U2变得缓慢，见曲线的CD段。电容C放电到图中的D点后，又重复上述A点以后的过程。如此周而复始形成了电容的周期性充、放电过程。最终滤波后的波形如下：图 6滤波电路后波形当RL*C=（3─5）T/2时，UO(av)≈1.2U2.滤波电容C可由下式估算： 式中T为电网交流电压的周期（T=0.02s），RL为负载电阻。根据给定条件在实际中电容容量应略大于这个数值所以选择了13000uf的电容。在设计-12V稳压电路的时候，经计算得到，为了使电压更加稳定选择了10000uf的电容。稳压电路图 7稳压电路作用原理：设负载不变，当输入电压U1升高时，因而UO随之增大，即稳压管端电压UZ增大吗。 由图6.4.2所示稳压管伏安特性可知，稳压管电压微小增大，使流过稳压管的电流Idz急剧增大，Ir随之增大，以致电阻R上的压降Ur增大，从而抵消了Ui的升高，时输出电压Uo基本不变。同理当输入电压Ui降低时，各值的变化与上述相反，从而使得输出电压稳定。 图 8稳压管特性输出电压调节图 9 4V-12V局部电路图 10 -12V局部电路工作原理：一般流过调整管的电流比