直流稳压电源的设计方案

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直流稳压电源的设计方案

实验五串联型晶体管稳压电路

一、实验目的

1、熟悉Multisim软件的使用方法。

2、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。

3、掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法

二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管 3DG6*2(9011*2)、DG12*1(9013*1)、晶体二极管 IN4007*4、稳压管 IN4735*1

三、知识原理要点

直流稳压电源原理框图如图4-1 所示。

四、实验原理

图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo的变化，从而维持输出电压基本不变。

关于直流稳压电源的设计

1.概述 1.1课题名称：串联型直流稳压电源 1.2设计目的和要求：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。指标：

1、输入电压：220V,50Hz交流电；

2、输出电压：9V以下直流电压；

3、输出电流：最大电流为1A;

4、保护电路：过流保护、短路保护。 2.系统总体方案图1系统总体电路图 3.各部分功能模块介绍（功能描述） 3.1主要原器件介绍

（1）变压器的设计和选择本次课程设计的要求是输出为3V-6V、6V-9V、9V-12V的稳压电源，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，为饱和管压降，而 =12V为输出最大电压， =3V为最小的输入电压，以饱和管压降 =3V计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于15V，为保险起见，可以选择220V-15V的变压器，再由P=UI可知，变压器的功率应该为1A*15V=15w，所以变压器的功率绝对不能低于15w，由于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，可以选择常见的变压范围为220V-15V，额定功率20W，额定电流2A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1A，电流比较低，所以整流电路的设计可以选择常见的单相桥式整流电路，由4个串并联的二极管组成，具体电路如图3所示。图2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，我们可以得到二极管的平均电压为： = = =0.9 其中为变压器次级交流电压的有效值。我们可以求得 =17v。对于全波整流来说，如果两个次级线圈输出电压有效值为，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是，即为42.42v 考虑电网波动（通常波动为10%，为保险起见取30%的波动）我们可以得到实际的应该大于22.1V，最大反向电压应该大于55.2V。在输出电流最大为1A的情况下我们可以选择额定电流为2A，反向耐压为1000V的二极管IN4007. (3)滤波电容的选择当滤波电容偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而偏大时，整流二极管导通角θ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1A时，我们可以求得电路的负载为18Ω时，我们可以根据滤波电容的计算公式： C=(3~5) 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，保险起见我们可以取标准值为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。我们可以选择一个50uF的陶瓷电容来作为高频滤波电容。

（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，比较放大电路，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较放大，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），从而使输出电压得到稳定。由于输出电流较大，达到1A，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1A，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，最小功率应该达到 =6.5W。我们可以选择适合这些参数最大功率为60W，最大电流超过6A，所能承受的最大管压降为100V。基准电路由3V的稳压管和10KΩ的保护电阻组成。由于输出电压要求为3V-6V、6V-9V和9V-12V，因此采样电路的采样电阻应该可调，则采样电路由一个电阻和三个可调电阻组成，根据公式：求出。其中为输入端的电阻，为输出端与共地端之间的电阻，为稳压管的稳压值。.所以根据此公式可求的电路的输出电压为3V-12V。可以输出3V-12V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AD704JN的工作电压为正负12V-正负22V，范围较大，可以用其作为运放，因为整流后的电压波动不是很大，所以运放的工作电源可以利用整流后的电压来对其进行供电。为了使输出电压更稳定，输出纹波更小，需奥对输出端进行再次滤波，可在输出端接一个5uf电容，这样电源不容易受到负载的干扰。使得电源的性质更好，电压更稳定， 3.2工作原理介绍

一、电路原理：该电路由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，原理图如左。电网供给交流电压（220v,50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉冲电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，得到比较平直的直流电压ui。最后采用稳压电路，以保证输出稳定的直流电压。

二、电路原理方...