EDA设计

串联型直流稳压电源

所在院系：电控学院微电子0902

作者：夏俊伟0906090209

2011-12-28

串联型直流稳压电源

摘要

本设计用变压器及若干三极管实现了串联型直流稳压电源的设计。该系统由降压模块、整流模块、滤波模块和稳压模块组成。采用变压器降压，可以降到所需的电压范围内；然后通过整流桥堆进行整流，用电容滤波方法进行滤波；采用达林顿管进行电压的调节，用负反馈实现稳压；采用限流型保护电路，可以起到很好的保护效果。

关键词：电源；滤波；过流保护

1 方案设计与论证

1.1 降压方案

方案一：变压器降压。变压器可分为升压变压器和降压变压器，两种变压器从电压情况来分析是截然相反的。降压变压器则副线圈比原线圈匝数多。前后级没有电器连接,前后几隔离比较好，所以可以达到高压和低压分离。最关键的特点,理想状态输出功率等于输入功率,所以好的产品效率可以做得很高。但是体积较大，成本较高。

方案二：阻容降压。.阻容分压就是利用电容对交流电的阻抗到分压的目的。优点:占用空间可以很小,电路简单。缺点:带负载能力比较差,分压值取决于负载和分压电阻的并联值,如果输出不定,分压值也会变化,输出稳定性差。

上述两种降压的方法，各有其优缺点，鉴于本设计不考虑体积问题，并且输出功率相对较大，故采用变压器降压，效率高，带载能力强。

1.2 滤波方案

方案一：采用电容滤波。电路结构简单，所需器件少，实现简单但。但是滤波效果不够好。

方案二：采用T型滤波。滤波效果相对较好，电路结构相对简单。缺点滤波效果依然不理想。

由于方案一外围硬件电路相对简单，且此处不需要较高的滤波能力，所以采用方案一，结构简单，并且满足。

1.3 整流方案

方案一：半波整流。电路结构简单。但是效率太低。

方案二：桥式整流。电路结构简单，效率较高。

比较以上方案，电路实现均容易，但是方案二效率较高，故选用方案二。

1.4 稳压方案

方案一：集成稳压芯片。外围电路结构简单，效果好。缺点，价格贵。

方案二：分立元件稳压。电路结构复杂，价格低。

比较以上方案，由于此次设计只是进行仿真，如果用稳压芯片就达不到锻炼的效果，所以采用方案二。

1.5 过流保护方案

方案一：限流型保护电路。可以实现对调整管基极电流进行分流，达到控制电流上限的目的。

方案二：截止性保护电路。当输出电流过载或负载短路时，使输出电压和输出电流都下降到接近零，调整管功耗大为减小。

比较以上方案，由于此次设计是进行仿真，不必考虑功耗问题，所以采用方案一。

2 理论分析与硬件电路图

2.1 降压整流模块

2.1.1原理分析

输入两路同频率的正弦波信号，其波形表达式分别为：

)sin(111ϕω+=t V v m （2-1）

输出直流电压Uo 。整流电路的输出直流电压是输出电压的瞬时值在一个周期内的平均值：

Uo=

)(sin 21

2t td U ωωπ

⎰

=

22

2U ω

（2-2）

2.1.2 电路原理图

利用变压器和整流桥构成的降压整流电路，如图2.3所示。

图2.3 相位测量模块电路图

2.2滤波模块

2.2.1原理分析

将一个大电容与负载并联，即可组成电容滤波电路。由于电容具有维持其两端电压不变的特性，因此，将电容与负载并联，将使负载两端的电压波形比较平滑。如图2.4所示。

图2.4 数字式移相信号发生模块结构框图

2.3稳压模块

2.2.1原理分析 由工作在线性放大区的功率管Vl 、V2组成，V2的基极电流IB2受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC2和集、射电压UCE2改变，从而V1的基极电流IB1变化

V1集、射电压UCE1改变，达到自动调整稳定输出电压的目的。如图2.5所示。

Q2

图2.5稳压调整电路

3系统仿真及分析

3.1仿真方法

利用Multisim仿真软件进行仿真。

3.2测试数据

图3.1电压电流关系

4 总结

本设计实现了题目基本部分以及发挥部分的要求，电压输出范围：8.5V～13V，纹波电压(峰-峰值) ≤5mV；最大输出电流为:Imax＝2.5A；电压调整率≤0.2%。并且具有过流保护功能。

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