串联型直流稳压电源课程设计 2

串联型直流稳压电源课程设计 2
串联型直流稳压电源课程设计2
串联直流稳压电源课程设计
一课程设计题目，串联型稳压电源
二是设计任务和要求，采用集合管、集成运算放大器、电阻、电容和电感等电子元件构成串联稳压电源，输出电压要求为6V和9V；最大输出电流为500mA，额定值为150mA；纹波电压峰值vop-p≤ 5毫安。

三原则电路设计
家庭用电为220v交流电，把它转换为6v和9v的直流电，需要经过变压器的变压转变，使之电压值变小，以免损坏电子元件。

二极管整流，形成单方向的正弦波，整流可分为半波整流与全波整流。

单相半波整流电路单相桥式整流电路
单相桥式整流电路相对于半波整流，更节能，利用率更高，而且对元件（二极管）的损害较小，所以一般都采用全波整流作为整流电路。

校正后，还需要过滤。

滤波分为电容滤波、电感滤波、LC滤波、RCπ滤波和LCπ滤波。

其中，复合滤波电路的效果更为明显。

滤波后，必须进行稳压，以获得相对稳定的直流电。

综上所述，介绍了串联直流稳压电路的基本步骤
交流电u1变压u2整流u3滤波u4稳压u5
四种方案的选择方案1和方案2方案3变压后U2=15V（有效值）整流电路采用单相桥式整流，则整流后的电压U3=|2usin？t |，u3（av）=
201?2sin?td(?t)但方案一的滤波
电路采用LCπ滤波电路，方案二和方案三采用电容滤波电路。

相比之下，π型输出直流电压相对较高，电压波形相对平稳，输出电压的脉动大大减小。

然而，π型滤波电路的输出电压比一般模型的大，这对电解电容器的耐压值有很大的考验。

考虑到变压器的实际情况（输出电压可能大于15伏）。

方案三相对于方案二，在稳压电路中增加了一个保护电路，使整个电路更安全，电子元件更安全。

注：集成运算放大器的功能：使用集成运算放大器形成比较放大器。

在相位比较放大中，参考电压用作同相输入信号，被采样电路分割的电压信号用作逆输入信号。

输出电压是两相输入信号经过运算放大器比较和放大后的信号输出。

该信号调节调节管的底座
极电压，从而调整调整管的管压降使输出电压稳定。

以下为三个方案的电路图
方案一电路图
方案二电路图
方案三电路图
综上所诉，方案三为选择方案，它在滤波，整流方面更加突出，使输出的直流电压更
加合理。

现在详细阐述它的构成。

方案三的整体电路框图如下图：调整管采变整滤基保护
电路样交流压流波准放大电u4电u3电电路路压
五要素参数的选择
变压器的选择：
本课程设计的要求是稳压电源的输出为6V和9V，输出电压较低，而一般稳压管的饱
和管压降约为2-3v，uce=uimax--u0min为饱和管压降，uimax=12V为最大输出电压，uomin=3v为最小输入电压，根据饱和管uce=3V的压降计算得出。

为了使调节管在放大区
工作，最小输入电压不得低于15V。

为安全起见，可选用220v-15v变压器。

从P=UI开始，变压器的功率应为1a×15V=15W，因此变压器的功率不得低于15W。

由于串联稳压电源运
行时产生的热量大，效率低，需要选择功率较大的变压器。

结合市场上常见的变压器型号，可选择变换范围为220v-15v、额定功率为20W、额定电流为2A的普通变压器。

二极管选择：
在单相桥式整流电路中，当u2为正半周期波时导通，d2，d3截止，而u2为负半周期波时，d1,d4截止，d2，d3导通。

因此，d2，d3‘与d1,d4轮番导通，二极管承受的最大
反向电压为urmax=2u2，而电网电压的波动范围为±10%，因此在实际选择中，二极管应至少有10%的余量，即二极管的最高反向电压urm==1.12u2。

可能二极管数目有点多，有四个，但目前市场上有整流桥堆出售，例如有额定电流2a，反向击穿电压25~1000v。

市面
上有整流桥堆可供选择，考虑到价钱，功能及普遍性，可以选择kbp206作为整流元件。

滤波电路电容电感的选择：
选择电容器作为滤波电路。

滤波电路的功能是尽可能地滤波整流电路输出电压U3的
交流分量。

因为U3可以分为交流分量和直流分量。

对于电容器，不同的电容器对电路有
不同的滤波效果。

电容越大，滤波效果越明显。

下图显示了不同电容器的滤波功能。

上图
中的电容为2.2nf，下图中的电容为2200uf，但由于市场上的最大电容、价格和功能要求。

因此，本方案电容为2200uf电解电容器，耐压超过25V
稳压电路的选择：
参考电路=稳压管+电阻元件。

由于课程设计要求输出电压为6V和9V，稳压管不宜过
大（大于U4）或过小（小于1V），以使输出电压良好并满足要求，因此选择5V。

采样电
路r1r4r5r3的电阻没有太大限制，只要它不会导致短路或开路，并且它应该符合比例关
系
r1?r5?r36r1?r4?r3?或=9/5。

放大电路有集成运放构成，集
r1？r4r1？R55成运算放大器要求不高，普通三端口集成运算放大器可以。

调节管和
保护电路均由两个相同的三极组成
管构成。

三极管最好用中功率的，不然很容易烧坏。

两个三极管的参数可以相同
icm>il=500ma,u(br)ceo>1.1uimax--u0min=10.5vpcm>il(1.1uimax--u0min)=5.25w综上所述，元件大小数量11211元件电容开关大小2200uf数量11元件电阻大小
5o0ω400ω3ω1.5kω数量1112集成运放lm324n整流桥堆kbp206三极管稳压管变压器
tip41c5v44:3六电路的调试与数据的分析此过程在mulisitim12上操作，开关打在r5上，输出电压如左图所示，计算值是6v；开关打在r4上，输出电压值如右图所示，计算值是
9v
实验值与理论值相差很小，只有十分之几伏，误差在允许范围内。

9V输出电压仿真图 6v档输出波形仿真图形。