正压线性直流稳压电源论文

引言

稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源，本文所讨论的就是线性直流稳压电源，该电路的功能是在输入直流电压为15V～24V时，输出一个6V～12V的电压，电压稳定度2%，同时输出电流大于或大于200mA。

线性稳压电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。

直流稳压电源引可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。（1)可用于各种电子设备老化，如PCB板老化，家电老化，各类IT产品老化，CCFL老化，灯管老化。(2)适用于需要自动定时通、断电，自动记周期数的电子元件的老化、测试。(3)电解电容器脉冲老练。(4)电阻器，继电器，马达等测试老练。(5)整机老练；电子元器件性能测试，例行试验。1、设计要求

本项目要求完成一个分立元件正压线性可调稳压电路的设计，电路中供给的直流电压在12V～24V之间变化，输出电压可调范围：6V～12V,由一个滑动变阻器调动，输出电流Io不能太小，至少要大于或等于200mA，即：要求输出电压可调范围在6V～12V，同时输出电流Io≥200mA，电压稳定度：2%，则说明完成本项目的电路图设计。

设计前，要初步了解正压线性可调稳压电路的基本工作原理及主要的作用，熟悉直流、交流稳压电源之间的相同点和不同点，尽可能多地了解会对正压线性可调稳压电路功能造成不良影响的原因。

设计过程中，要求掌握EDA设计技术，比如基于PROTEL99工具或其他的流行CAD 工具的技术。绘制电路原理图及PCB图时要求能够运用PROTEL99进行描绘，并注意运用PROTEL99软件时应注意的细节问题（如：元器件放置好后用LOCK先将其锁定再开始布线；元件和走线不能太靠近放；高频数字电路的走线尽量细、短一些等等）。

在绘制好电路图之后要在电脑上进行仿真实验，以确保电路图的准确性。在连接电元器件时要注意区分端口的输入和输出，不要弄混淆以造成不必要的错误。

设计结束后，应先到实验室进行调试并记录实验数据，如有错误应查阅资料查找造成错误的原因、提出修改方案及时更正修改。最后要认真分析本项目各阶段过程中所遇到的问题、查找产生问题的原因以及如何解决遇到的问题，最后总结经验教训，避免再次犯相同的错误，并写好最后的课程设计论文。

2、设计构思及理论

2.1、设计思路

首先，因为是用分立元件做电路，电路的设计就不能用7805一类的集成芯片，而是需要利用电容电阻，三极管来搭建电路。这样搭建的电路具有小巧，便携的优点，其次要设计的电路是直流电压转直流电压，则不需要变压器的变压，整流桥对

交流电的整流、滤波电路等。整理好我们本次作品的设计思路，我们就可以开始设计电路了。

线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。

设计直流稳压电路有以下一些指标：

1、输出电压范围：符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入－输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。

2、最大输入－输出电压差：该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。

3、最小输入－输出电压差：该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入－输出之间的电压差值。

4、输出负载电流范围：输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。

此外还有一些指标，如极限指标：

1、最大输入电压：是保证直流稳压电源安全工作的最大输入电压。

2、最大输出电流：是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流。

2.2、设计构思的理论依据

1、设计模块

图1 ：基本模块图2：输出波形

2、工作原理

当电网电压升高或负载减轻,均可引起输出电压U

增加,经取样电压分压

后,U

f 增加,则U´

=U

b

减小,也使BJT的I

c

减小,U

ce

增加,使U

o

下降,接近原有值

趋于稳定,反之亦然。

3、输出电压的调节

由于深度串联负反馈的特点,I

d ≈0,u+≈u-,即U

z

≈U

f

通过调节Rp，我们可以将输出电压调节在既定的范围,当R

P

与R2的比值为一个适当的比值时，就能够有效的调节电压，若是比值太大，则调节幅度过大，若是比值太小，则调节幅度不明显，不利于输出电压的观察。

图3：参考设计电路

4.限流电阻的计算

()0I m ax I m in 0

z 0

m ax zm 0

m in U U U U R I I I I --≥≥

++（）（）

（）

式（1）

3、系统电路的设计及原理说明

3.1、系统框图及说明

下图为高通滤波器测试的系统框图它是由控制模块和测试模块两部分组成。

图5 正压直流稳压电源的系统框图

控制模块：主要输出12V 至24V 电压接到测试板上，以启动电路板的工作，进而控制测试板的通断。本模块将控制系统的各模块是否处于正常的工作状态，对测试板的测试有重要的作用。测试前，可先输入一个比较小一点的电压测试电路的好坏，以免硬件被烧坏。

测试模块：本模块主要由自己设计制作的实验板以及一台万用表构成，信号电压通过测试板然后用万用表测出读数，使万用表显示输出信号的相关信息（输出电压及输出电流）。测试时，应该及时记下所测到的数据，以便随后的实验数据分析使用。

3.2、电路设计说明

根据正压直流稳压电源的设计原理以及原理草图，并结合国家相关的图纸有关规定，得出以下的电路原理图。

下图是用PROTEL99所画出模块完整的电路原理图：