串联式直流稳压电源设计.doc

模拟电子课程设计 （串联式稳压电源设计） 姓 名： 吕晴 学 号：1261071056 班 级：电气21202 同组成员： 覃璐曼 成 绩： 指导老师： 邹崇涛 设计时间： 2013-12-30 串联式直流稳压电源设计 一、设计题目及设计要求 1设计目的 设计并制作用晶体管，集成运算放大器电阻，电阻器，电容等组成的串联式直流稳压电源设计。加深电子电路基本知识的理解，培养电子电路的动手技能，提高分析、解决问题的能力。 2设计要求? 1）用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路 2）要求输出： 输出直流电压Vo＝12V±0.2V 输出直流电流Io＝0-200mA 电网电压(220V)波动范围为10% 输出内阻ro＝0.1Ω 输出纹波电压Voac＝2mV 有过流保护 剖析及设计 1剖析 串联式稳压电源是采用模拟电路对电网电压（22V,50Hz）通过整流、滤波等电的处理，晶体管和电位器的调节获得稳定可调的直流电的装置(a)?电路图? (b)?滤波后输出的波形 ?图1单相桥式整流电容滤波电路 如图4所示为单相桥式整流电容滤波电路。利用电容的储能特性，使波形平滑，提高直流分量，减小输出波纹，其输出波形如图4（b）所示。 电容滤波有以下特点： ①?加入滤波电容后，输出电压的直流成分提高，脉动成分减小。 ②?电容滤波放电时间常数越大，放电过程越慢，输出直流电压越高，纹波越小，效果越好。 ③?电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而减小，所以电容滤波适合于负载电流变化不大的场合。 ◆方案二：电感滤波? 单相桥式整流电感滤波电路如图5，利用电感不能突变的特性，使输出电流波形平滑，从而使输出电压波形也平滑，提高直流分量，减小输出纹波。 （a）?电路 (b)?滤波后的输出波形 ?图2单相桥式整流电感电路 ?? ?◆方案三：复式滤波 复式滤波电路由电阻和电容，电阻和电感或电感和电容组合成的滤波。几种常见的复式滤波电路如图6所示。? 图6（a）所示为RC-π型滤波电路，这种电路的缺点是在R上有压降，因而需要提高变压器次级电压；同时，整流管的冲击电流仍然较大，这种电路知识和小电流负载的场合。（b）所示为LC-π型滤波电路，这种滤波电路的优点是：简单经济，能兼起限制浪涌电流的作用，滤波效果较好。其缺点是带负载能力差，滤波电路有功率损耗。它适合负载电流小，纹波系数小的场合。（c）所示为LC-倒L型滤波电路，整流后输出的脉动直流经过电感，交流成分被削弱，再经过C滤波后，可在负载上获得更加平滑的直流电压。这种滤波电路的优点是：滤波效果好，几乎没有直流损耗。其缺点是低频时电感体积大，成本高。 图3?常见复式滤波电路? ?综合考虑，由于在小功率电源中电容滤波最为常见，，满足本设计要求，故选择方案一。 单元电路设计与参数计算 总体电路图 变压器输出的15V交流电经过D1、D2、D3、D4构成的整流电路转换后，经过由C1、C2、C3构成的滤波电路，变成比较平稳的直流电。 由发光二极管LED1和电阻R1串联构成的稳压电路为后面的差分放大电路提供一个基准电压。稳压电路后面连接的是比较电路和放大电路T1、T2和R2、R3构成。T3、T4构成调整电路，保证电路安全工作由于此电路的精度不高，稳定性也相对较差，所以在调整管的射级后加上由R4、T5构成的保护电路. 有R5、R6和W1构成的采样电路是配合差分电路和稳压电路来实现电压的可调。整流电路 流电路是由四只二极管构成的单相桥式电路，其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电流和电压方向始终不变。其工作原理是只用两个管子将交变电压转换成直流波形。其输出电压的平均值 解答 如果输出最大200mA电流，则每个二极管上流过最大电流100mA。网电压波动是10%，所以二极管向耐压值应为 故选用反向耐压值为50V的IN4001型二极管。 滤波电路 滤波电路由两部分相同的电路组成，一部分是在整流电路后，一部分是在输出前。部分由两个电容组成，一个是耐压值为25V 1000u的电解电容，其作用是利用电容充放电的原理将波形变得平滑，另一个是普通的103电容，其作用是滤掉波纹。选择电容C1时，等效电阻R=Umax/Imax=60欧，所以 故选耐压值为25V的电解电容。 3．稳压电路 稳压电路由红色发光二极管和电阻串联构成，由于本电路中电流很小，稳压管很难工作在稳压区，而红色发二极管在电流超过5mA是稳压效果不错，同时还兼顾了电源指示灯的作用，所以用其代替稳压管。在实验中测得其导通后电流在5mA-10mA时电压将会稳定在2V左右。电阻的作用是限流，其上限和下限分别为 另UImax=19VImin=16v，