可调串联型稳压电路(DIY)

串联型晶体管稳压电路

一、设计任务和要求：

任务：设计并制作由晶体管组成的可调串联型直流稳压电路

要求：1、输出电压5V~15V

2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA

3、纹波电压峰值▲V op-p≤5mv；

二、电路设计方案分析与论证：

直流稳压电源原理框图如图：

1、方案一：

先对交流输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电作用对其进行滤波，滤波电路由电容和电阻组成，先用一个“π”型滤波器对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使得脉动的直流电压变为更加平滑，波动更小的直流电压，滤波后，紧接着是稳压，稳压部分是由取样环节，基准环节，比较放大环节和调整环节组成。当取样环节的输出端电压升高（降低）时取样出的电压将这一变化送到比较放大环节的输入端，然后与由稳压管构成的基准环节电位进行比较放大，放大后的电压驱动调整管（大功率晶体管）的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。考虑到输出电流500mA，我们选了功率较大TIP122调整管(65W)。

2、方案二：

在变压整流模块和稳压电路中的取样，比较放大环节还是采用方案一的设计思路。到了阻容模块时，首先对整流后的输入信号进行大幅度滤波，接着串联一电阻后接入小容量的“π”型滤波。采用Q1，Q2组成复合调整管， Q1是大功率管与负载串联，用于调整输出电压。稳压在6.8v,是方案一的两倍多，且该换为D880调整管(60V 3A 10W)

3、论证：方案一，经过了反复的调试修改最终能实现5v—15v的调节，但输出的可调不稳定！这就导致了不能稳压可调。由于调整管功率(65W)较大且实际电路达不到这一数值，所以输出电流值是通过示波器调试得到的，也只有300mA!为此经过讨论设计方案二，针对方案一的缺点，我们对稳压电路的调整环节进行改进，采用复合式调整管同时换用较小些功率管（10W），这样就能通过管子发热得到上下限的输出电流500mA！同样经过多次的调试，结果能实现稳压可调！缺点是可调范围降为8v—14v，但能基本达到要求。总之，两方案各有优缺点！

三、电路设计及原理：方案一,电路设计：

（1）、变压整流模块；由公式P=UI可知，变压器的功率应该为0.5A×10V=5.0w，所以变压器的功率绝对不能低于5.0w，并且串联稳压电源工作时产生的热量较大，效率不高，所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。结合实际电路设计，我们选择常见的变压范围为220V-15V，额定功率10W，额定电流1A的变压器。由于输出电流最大只要求500mA，电流不算高，所以整流电路的设计可以选择常见的单相桥式整流电路，由4个串并联的二极管1N4007(额定电流为1A，反向耐压为1000V)组成，具体电路如下图所示。

（2）、阻容滤波模块；当滤波电容

C偏小时，滤波器输出电压脉动系

1

数大；而

C偏大时，整流二极管导通角θ偏小，整流管峰值电流增大。所1

以电容的取值应当有一个范围，由当前的电路设计为保险起见我们取标准

值为100uF，额定电压为,50V的电解电容。另外，由于实际电阻或电路中

可能存在寄生电感和寄生电容等因素，电路中极有可能产生高频信号，所

以需要一个小的陶瓷电容104来滤去这些高频信号。我们是选择了“π”

型滤波电路，如下图：

（3）、稳压电路的设计

稳压电路由四部分构成：调整环节，基准稳压环节，比较放大环节和取样环节。当取样环节的输出端电压升高（降低）时，取样会将这一变化送到比较放大的输入端，然后与基准电位进行比较放大，放大后的输出电压，即调整管的基极电位降低（高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。由于输出电流要达到500mA，为防止电流过大烧坏调整管，需要选择功率中等或者较大的三极管，调整管的击穿电流必须大于500mA，而在市场上容易买到的中功率三极管TIP122，它的最大功率为65W,最大电流5A，

所能承受的最大管压降为100V ，能满足对调整管的要求。在取样环节中应选择合适的电位器，达到合适的比例，才能准确的输出可调电压（5v —15v ）。固采样电路由两个定值电阻和一个电位器组成，根据公式：

Z W

o U R R )7R61(U min ++= Z W o U R R )7

R61(U max ++= 求出。其中R W 可视为下端比较放大输入端的电阻。整体稳压电路的设计如下图

为了使输出电压更稳定，输出纹波更小，需奥对输出端进行再次滤波，可在输出端接一个10uf 的电解电容和一个103的陶瓷电容，这样电源不容易受到负载的干扰。使得电源的性质更好，电压更稳定。

方案二，电路设计：

（1）、变压整流模块；由于同是采用的方案一的思路，而这一思路在方案一中已详细说明。在这里就不详述了！

（2）、阻容滤波模块；首先对整流后的输入信号进行大幅度滤波，接着串联一电阻后接入小容量的“π”型滤波。如上原理图所示。

（3）、稳压电路的设计；Q1、Q2组成复合调整管，Q1是大功率管与负载串联，用于调整输出电压，Q3为比较放大管，它是将稳压电路输出电压的变化量放大送至复合调整管，控制其基极电流，从而控制Q1的导通程度；D5为Q3的发射极提供稳定的基准电压。RP1,R5组成输出电压的取样电路，将其变化量的一部分送入基极，调节RP1可调节输出电压的大小。如下图

四、仿真结果：

方案一；a, 变压整流模块输出的全波。（其峰值约25v，有效值18v左右）

b, 阻容滤波模块输出的波纹。（其电压值15v左右）

c,稳压电路输出模块。（有两图表示其可调范围5v—15v）