串联型直流稳压电源

一、设计目的.

二、设计任务和要求.

三、电路原理分析与方案设计

四、电压仿真过程及结果

五、电压调试过程与结果

六、心得体会.

七、参考文献资料.

八、实物图

稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引用深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。

二、设计任务与要求

要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

指标：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出；

2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；

3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv；

任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的电路图；

2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图；

3、仿真电路并选取元件；

4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路；

5、用仪器表对电路调试和测量相关；

6、撰写设计报告、调试；

三，电路原理分析与方案设计

采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元件器件。220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

1、方案比较

方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源

方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源

方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电压

可行性分析：

上面三种方案中，方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一。方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，

我们也抛弃方案三，因为它牺牲了成本来换取方便。所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二未我们最终的设计方案。

2、电路框图

单元电路设计及参数计算、元器件选择

交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电，其方框图及各电路的输出波形如图所示，下面就个部分的作用加以介绍。

电源变压器

直流电的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。根据经验，稳压电路的输入电压一般选取Ui=(2~3)Uo。所以选择15V30W的变压器。

整流电路

为了将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，还需要通过整流电路。查阅资料可知单相整流电路有半波整流电路、单相桥式整流电路（全波整流电路）。单相桥式整流电路

和半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，并且还具有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。所以在电路中采用单相桥式整流电路，如图所示：

保护电路

在集成稳压器电路内部含有各种保护电路，使集成稳压器在出现不正常情况时不至于损坏。因为串联型稳压电路的调整管是其核心器件，它流过的电路近似等于负载电流，且电网电压波动或输出电压调节时管压降将产生相应的变化，所以这些保护电路都与调整管紧密相关。过流保护电路能够在稳压管输出电流超过额定值时，限制调整管发射极电流在某一数值或使之迅速减少，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。

主要参数：

输出电压平均值Uo （av ）：负载电阻上电压的平均值

输出电流平均值I AV L )(：负载电阻上电路的平均值

I

AV L )

(=R

U L

AV O )(≈R

U L

29.0

整流输出电压的脉动系数S ：整流输出电压的基波峰值U OLM

与输出电压平均值

U

AV O )

(之比，因

而S 越大，脉动越大。

二极管的选择：

2202

O(AV)9.022)(td sin 21U U t U U ===⎰

πππωω

考虑到电网电压波动范围为±10%，整流二极管的极限参数最高反向工作电压和最大整流平均电流应满足：

U

R

>1.12U

2

和I

F

>1.1·

R

U L

2

45.0

I

F

>1.1×

1000

15

45.0⨯≈0.007A

所以选择

U

R

>1.123152≈⨯⨯V

3）滤波电路

整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足R L C=(3~5)T/2的条件，为了获得更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。

查阅资料可知滤波电路有电容滤波、电感滤波电路和复式滤波电路三种，其中复式滤波电路的效果最好，所以在电路中采用RC ∏型的复式滤波电路，如图所示：

C 越大，R 越大，T 放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。所以C 选择2.2mF 。

1） 稳压电路

交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。

由于经济成本、元件购买及仿真软件的限制，稳压电路只采取一个具有放大环节的基本串联型稳压电路加一个载流型过流保护电路。