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模拟电子技术 串联型直流稳压电源.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.31M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    目录：. 一、设计目的. 二、设计任务和要求. 三、电路原理分析与方案设计 四、电压仿真过程及结果 五、电压调试过程与结果 六、心得体会. 七、参考文献资料. 八、实物图
    一、目的 稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。串 联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在 电路中引用深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可 调。 二、设计任务与要求 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，同时具备正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为 150mA，最大电流为 500mA； 3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv； 任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的电路图； 2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图； 3、仿真电路并选取元件； 4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路； 5、用仪器表对电路调试和测量相关 ； 6、撰写设计报告、调试； 三，电路原理分析与方案设计 采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管 等元件器件。220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式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。 1、 方案比较 方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源
    方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源 方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电压 可行性分析： 上面三种方案中，方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因 而不够实用，故抛弃方案一。方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，
    我们也抛弃方案三，因为它牺牲了成本来换取方便。所以从简单、合理、可靠、经济从简 单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二未我们最终的设计方案。 2、 电路框图 单元电路设计及参数计算、元器件选择 交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电，其方 框图及各电路的输出波形如图所示，下面就个部分的作用加以介绍。 电源变压器 直流电的输入为 220V 的电网电压，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，再对电流电压处理。变压器副边电压 有效值决定后面电路的需要。根据经验，稳压电路的输入电压一般选取 Ui=(2~3)Uo。所 以选择 15V30W 的变压器。 整流电路 为了将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，还需要通过整流电路。查阅资料可知 单相整流电路有半波整流电路、单相桥式整流电路（全波整流电路）。单相桥式整流电路
    和半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，并且还具 有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。所以在电路中采用单相桥式整流电 路，如图所示： 保护电路 在集成稳压器电路内部含有各种保护电路，使集成稳压器在出现不正常情况时不至于 损坏。因为串联型稳压电路的调整管是其核心器件，它流过的电路近似等于负载电流，且 电网电压波动或输出电压调节时管压降将产生相应的变化，所以这些保护电路都与调整管 紧密相关。过流保护电路能够在稳压管输出电流超过额定值时，限制调整管发射极电流在 某一数值或使之迅速减少，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。 主要参数： 输出电压平均值 Uo（av）：负载电阻上电压的平均值 U O(AV)  1    0 2 U 2 sin t  (td )  22  U 2  9.0 U 2 输出电流平均值I AVL I AVL U ( ≈ AVO R U 9.0 R = L ( ) ) ( L ：负载电阻上电路的平均值 ) 2 整流输出电压的脉动系数 S：整流输出电压的基波峰值U OLM 与输出电压平均值U AVO ( ) 之比，因 而 S 越大，脉动越大。 二极管的选择：
    考虑到电网电压波动范围为±10%，整流二极管的极限参数最高反向工作电压和最大整流 平均电流应满足： U R >1.1 2 U 2 和I F >1.1 所以选择U R 3）滤波电路  2 U 45.0 >1.1· R 15 23   V L 2 I F >1.1× 15 45.0  1000 ≈0.007A 整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路 的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。 所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输 出电压仅为直流电压。在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足 RL C=(3~5)T/2 的条件， 为了获得更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。 查阅资料可知滤波电路有电容滤波、电感滤波电路和复式滤波电路三种，其中 复式滤波电路的效果最好，所以在电路中采用 RC∏型的复式滤波电路，如图所示： C 越大，R 越大，T 放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。所以 C 选择 2.2mF。 1） 稳压电路 交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波 动或负载变化时，其平均值也随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网 波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。 由于经济成本、元件购买及仿真软件的限制，稳压电路只采取一个具有放大环节的基 本串联型稳压电路加一个载流型过流保护电路。
    a 稳压原理：若由于某种原因使 UO 增大，则 UO↑→UN↑→UB↑→UO↓ b 输出电压的调节范围： 3 ·U Z ≤ U 0 3 ·U Z 1 2  RRR   RR R1 2 3 1 2  RRR   RR R3 3 2 1000KΩ(100Ω), 820Ω ≤6V,取U Z 故U Z R2 c 串联型稳压电路的基本组成部分及其作用： 402Ω, =5.6V 调节管：是电路的核心，UFE 随 UI 和负载产生变化以稳定 Uo。 基准电压：是 Uo 的参考电压。 采样电阻：对 Uo 的采样，与基准电压共同决定 Uo。 比较放大：将 Uo 的采样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。 d 串联型稳压电源中调整管的选择： 要想使调整管起到调整作用，必须使之工作在放大状态，因此其管压降应大于饱和管压降 U CES ；调整管极限参数的确定，必须考虑到输出电压U 1 由于电网电压波动而产生的变化， 以及输出输出电压的调节和负载电流的变化所产的影响。  I L max 根据极限参数 ICM、U（BR）CEO、PCM 选择调整管： I E max = I R1 U CE max PT max ≈ I L max I Z I DZ max < I ZM 电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。
    I DZ min = U Im U in  R Z  I L max >I Z R< U I Im in  Z U Z L max  I 电网电压最低且负载电流最小时，稳压管的电流最大。 I DZ min = U Im U in  R 3、 电路总图 Z  I L min < I ZM R  I I Im ZM U  ax I  L Z min 元件类型 变压器 4、 元件清单： 元件序号 T1 U1、U2 集 成 运 算 放 大器 稳压管 整流桥 三极管 电解电容 电阻 电位器 电源线 开关 型号 双 15V30W LM324 1N4734 1A 整流桥 107 TIP41、TIP42 主要参数 5.6V 中功率 数量 1 个 2 个 2 个 1 个 各 2 个 各 2 个 2200uF/25V 、 1000uF/ 25V 1kΩ1/4W、1Ω 1/4W 、 820 Ω /1/4W 、 20 Ω /2W 1 kΩ、100Ω 各 2 个 2 个 、2 个 、2 个、4 个 单 联 普 通 电 位 器 、 3296 精密电位器 D2、D3 D1 Q1、Q2、Q3、 Q4 C1、C2、C3、 C5 R1、R2、R3、 R4、R5、R6、 R9、R12、R13、 R14 R7、R8、R10、 R11 J1、J2 单刀双掷小号 1 条 2 个 四、电压仿真过程及结果
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