分立元件串联的5v直流稳压电源
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河北师范大学汇华学院线性稳压电源的设计设计课题：5V分立元件串联的稳压电源
专业班级：2009级通信工程
学生姓名：王海鹏
学生学号：2009512453
指导教师：苑冰
二○一二年六月十二日
一、设计要求
(1)直流输出电压Uo＝5V(+/-20%)
(2)最大输出电流Io＝1A
(3)稳压系数γ＝0.01以下（当电网电压波动=+/-10％）
(4)输出电阻ro＝0.05Ω
(5)输出波纹电压小于5μv
(6)工作温度-20－40C o
二、电路原理图的确定
由于桥式整流、电容滤波电路十分成熟，这里我们选择桥式整流、电容滤波电路作为电源的整流、滤波部分。由于要求电源输出电压有一定的调整范围，稳压电源部分选择串联负反馈稳压电路。同时由于对输出电流要求比较大，调整管必须采用复合管。综合这些因素可以初步确定最佳电路的形式，参见图1。备选方案见最后原理图。
三、电路各元件参数的计算与型号确定
1、变压部分
这一部分主要计算变压器B1次级输出电压（U
B1）
O
和变压器的功率P
B1
。
调整管T1的管压降（U
T1）
CE
应维持在3V以上，才能保证调整管T1工作在放
大区。整流输出电压最大值为12V。保护电路R6上的压降约2V。桥式整流电容滤波输出电压是变压器次级电压的1.2倍。
（U
B1）
OMIN
＝（2+（U
T1
）
CE
＋（U
O
）
MAX
）
（U
B1）
OMIN
＝（2+(3~8V)＋5.5V）＝(10.5~15.5)V 取Ui为12V U
B2
＝12/1.2=10V 当电网电压下降10%时，变压器次级输出的电压应能保证后续电路正常工作，
那么变压器B1次级输出电压（U
B1）
OMIN
应该是：
则变压器B1次级额定电压为：
（U
B1）
O
＝（U
B1
）
OMIN
÷0.9
（U
B1）
O
＝10V÷0.9＝11.11V
当电网电压上升＋10％时，变压器B1的输出功率最大。这时稳压电源输出的最
大电流（I
O ）
MAX
为800mA。此时变压器次级电压（U
B1
）
OMAX
为：
（U
B1）
OMAX
＝（U
B1
）
O
×1.1 Ii＝I
Omax
十(I
1
+I
2
+I
3
+I
4
)Ma=（1A+5MA+10MA+5MA）=1.0
2A
（U
B1）
OMAX
＝11.11V×1.1＝12.22V
变压器B1的设计功率为(考滤过载20%)：
P B1＝（U
B1
）
OMAX
×1.2（I
O
）
MAX
P
B1
＝17.31V×1.2×800mA＝17.31VA
为保证变压器留有一定的功率余量，确定变压器B1的额定输出电压为18V，额定功率为20～25VA。
2、整流部分
这一部分主要计算整流管的最大电流（I
D1）
MAX
和耐压（V
D1
）
RM
。由于四个整
流管D1～D4参数相同，所以只需要计算D1的参数。整流管D1的最大整流电流为：
（I
D1）
MAX
＝0.5×I
O
（I
D1）
MAX
＝0.5×1.02A＝0.51A
考虑到取样和放大部分的电流和过载因素，可选取最大电流（I
D1）
MAX
为1A。
整流管D1的耐压（V
D1）
RM
即当市电上升10％时D1两端的最大反向峰值电压为：
（V
D1）
RM
≈1.414×（U
B1
）
OMAX
＝1.414×1.1×（U
B1
）
O
≈1.555×（U
B1
）
O
（V
D1）
RM
≈1.555×12V≈18.66V
得到这些参数后可以查阅有关整流二极管参数表，这里我们选择额定电流1A，反向峰值电压50V的1N4001作为整流二极管。
3、滤波部分
这里主要计算滤波电容的电容量C1和其耐压V C1值。
根据根据滤波电容选择条件公式可知滤波电容的电容量为（3－5）×0.5×T ÷R ，系数取3，由于市电频率是50Hz ，所以T 为0.02S ，R 为负载电阻。
当最不利的情况下，即输出电压为5V ，负载电流为1.02mA 时：
C1＝5×0.5×T ÷（U O ÷I O ）
C1＝5×0.5×0.02S ÷（5V ÷1.02A ）=2450μF
当市电上升10％时整流电路输出的电压值最大，此时滤波电容承受的最大电压为：
V C1＝（U B1）OMAX ＝12V
实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量，这里可以选择2500μF 的铝质电解电容。耐压可选择25V 以上，一般为留有余量并保证长期使用中的安全，可将滤波电容的耐压值选大一点，这里选择35V 。
4、调整部分
调整部分主要是计算调整管T1和T2的集电极－发射极反向击穿电压（BV T1）CEO ，最大允许集电极电流（I T1）CM ，最大允许集电极耗散功率（P T1）CM 。
在最不利的情况下，市电上升10％，同时负载断路，整流滤波后的出电压全部加到调整管T1上，这时调整管T1的集电极－发射极反向击穿电压（BV T1）CEO 为： （BV T1）CEO ＝（U B1）OMAX ＝12V
考虑到留有一定余量，可取（BV T1）CEO 为25V 。
当负载电流最大时最大允许集电极电流（I T1）CM 为：
（I T1）CM ＝I O ＝1.02A
考虑到放大取样电路需要消耗少量电流，同时留有一定余量，可取（I T1）CM 为1A 。 这样大允许集电极耗散功率（P T1）CM 为：
变压器B1的设计功率为(考虑温度变化范围)：
P T1＝（U B1）OMAX ×1.5（I O ）MAX
P T1＝12.22V ×1.5×1.02A ＝18.70VA
为保证变压器留有一定的功率余量，NPN 型TIP31C ，作为调整管Q1。其BU CEO ＝100V ，I CM =3A ，P CM ＝40W 。β＞100。（散热片600cm 2×3mm ）。
T2管的选择原则和T1管相同。最大集电级电流:
I CM2＝I CM1/β1=1.02A/100=10.2mA