串联型可调直流稳压电源设计

1、摘要电子技术在21世纪飞速发展，在我们身边几乎处处可以看到它们的身影，如家里的电视，冰箱等家用电器，办公用的电脑，手机等，可以肯定地说在当今的社会我们的生活离不开电子产品。而每一个电子产品都离不开电源。一个可靠稳定的直流电源是各系统和正常产品工作的基础。作为一个电子专业的大学生，能够制作一个可调的直流电压源是一项基本功。本文系统地介绍了串联型连续可调直流稳压正电源的设计。本课设的目的是如何把220V 50HZ的交流市电通过降压电路把电源幅值降下来；通过全波整流电路把小幅值的交流电转变成单向脉动的直流电压；通过滤波电路把整流电路输出直流电压里的交流成分滤除，由稳压电路稳定输出电压，最后由取样电路

2、使输出电压可调。并且该电路具有电流过流保护功能和输出电流扩展功能。经过设计、参数确定以及焊接电路板后，较为完美地完成了本次课设，最终的产品也达到了所有的要求。关键字：整流、滤波、稳压、扩流、输出可调 第一章 设计内容及要求基本要求(1) 输出直流电压1.510V可调； 要求输出的电压为连续可调，其范围为1.5到10V。 （2 输出电流Iom=300mA(有电流扩展功能)； （3）稳压系数Sr<=0.05； (4) 具有过流保护功能。提高要求 1、要求对电路板合理布局，充分利用板子，元器件按照平行、垂直的规律摆放。焊接美 观，焊接连线要求连接直线和垂直连接。 2、要求做出的产品能够在实际中

3、经久耐用。第二章 系统设计方案选择 2.1 方案一采用集成稳压器搭建电路 电路图如下：2.1.1 2.2方案二采用分立元件搭建电路电路图如下：2.2.1比较方案一和方案二，方案二充分用到了所学的理论知识，并且结合了运放，晶体管等知识。可以更好的巩固理论，同时可以在实践中很好地锻炼自己的焊接，电路布局等能力，因而选择方案二作为本次课设的电路。第三章 系统组成及工作原理 1.交流变压电路 变压电路主要由变压器组成，变压器如下所示： 3.1.1变压器的作用是把交流市电的幅值升高或减少。一般有四个或五个接头。变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线

4、圈两端就会产生感应电动势.当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2<N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器.初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系：式中n称为电压比(圈数比).当n<1时，则N1>N2，V1>V2，该变压器为降压变压器.反之则为升压变压器. 一般的直流电压源采用降压变压器。初级线圈匝数N1、次级匝数N2和原副线圈电压U1、U2关系为N1/N2=U1/U2。当电源变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁芯流动，因为铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断

5、面上形成闭合回路并产生电流，好像p一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁芯发热电源变压器的温升增加。因而在变压器工作时会有损耗，由于本文设计的电压源是小功率电源，变压器损耗较少，因而可以忽略不计。2 整流电路 一般的整流电路的作用是将交流电压变成单向的脉动电压。可由四个二极管搭成（2.2.1）或用集成的桥堆（2.2.2）。 3.3.1 3.2.2其工作原理为：当变压器副边线圈U2在正半周，A点电位高于B点，由二极管的单向导电性可知D1和D3导通，D2和D4截止。此时的电流通路为：AD1RLD3B.此时的输出波形为U2的上半周。当B点电位高于A电位是。D2和D

6、4导通，D1和D3截止。此时的电流通路为：BD2RLD4A。此时的输出电压波形为U2波形的负半周的负值，即输出的电压负半周关于时间轴的对称波形。两对二极管周而复始地交替导通和截止，使负载RL上的电压始终是正电压。整流电路输出的波形为： Uo（）.（）.×由于桥式整流电路的每只二极管只在半个周期导通，因而流过的平均电流仅为输出平均电流的一半，即Id(av)0.45×U2/RL.二极管截止时所承受的最大反向电压使变压器副边线圈电压的峰值，即Urm=1.414×U23滤波电路 一般的滤波电路主要由电容（6.3.1）构成，电容容量一半大于470uf. 3.3.1其工作原理

7、为：当U2>Uc时，二极管D1和D3导通，对电容C充电，时间常数很小；当U2<Uc时，所有二极管均截止，电容对RL放电，时间常数为RL*C；若变压器副边电压U2在正半周，且电容上的电压在A点，A点对应的时间为T1，则当T>T1是时，D1和D3因加正向电压而导通，U2一方面提供负载电流，另一方面对C充电；若变压器副边内阻、二极管导通电阻均可忽略不计，则UO将按U2的变化规律充电至峰值电压，如图B点，伺候U2的下降使得U2<UC，所有二极管均截止，滤波电容C向负载电阻RL放电，时间常数为RL*C。再放电的BC段，UO基本按U2的变化规律下降；但到C点后，UO按指数规律下降，

8、二U2按正弦规律下降，UOB比U2变得缓慢，见曲线的CD段。电容C放电到图中的D点后，又重复上述A点以后的过程。如此周而复始形成了电容的周期性充、放电过程。最终滤波后的波形如下：3.3.2当RL*C=（35）T/2时，UO(av)1.2U2.4 稳压电路3.4.1工作原理：设负载不变，当输入电压U1升高时，因而UO随之增大，即稳压管端电压UZ增大吗。 由图6.4.2所示稳压管伏安特性可知，稳压管电压微小增大，使流过稳压管的电流Idz急剧增大，Ir随之增大，以致电阻R上的压降Ur增大，从而抵消了Ui的升高，时输出电压Uo基本不变。同理当输入电压Ui降低时，各值的变化与上述相反，从而使得输出电压稳

9、定。 3.4.2 如下为带调整管的稳压电路，由于电路中引入了电压负反馈，因而可以稳定输出电压 3.4.35 过流保护、输出电压调节、输出电流扩流电流电路 3.5.1工作原理：一般流过调整管的电流比较大，因而可以在调整管后再加一个保护晶体管，R1为采样电阻，当电流较小时，R1上的压降小于调整管的导通电压，因而保护电路不工作，当电流较大时，可将调整管的基极分流，限制了调整管Ice的增长；电路中的运放和电阻和电位器构成输出电压调节电路，设运放同向端的基准电压为U5，则输出电压的范围为：（R2+R5+R3）*U5/(R5+R3)UO（R2+R5+R3）*U5/R3;电路的扩流电路是应用了晶体管的共基接

10、法，设未加扩流电路时的输出电流为I,晶体管的电流放大倍数为B，则输出的电流I输出=i*B.因而达到输出电流扩流作用。第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择 1. 变压电路 所选变压器为副边线圈为含有中心抽头输出正负12V的变压器。4.1.1 2. 整流电路 由于在领元器件时没有领到桥堆，因而用1N4007搭建了一个整流电路。 可知1N4007的最大正向平均整流电流为1A，最大正向电压为1.1V。最大反向电压为1000V。因而可以满足电路中最大电流100MA的要求。4.2.1 3.滤波电路参数计算 由于整流出的电压有较大的交流成分，因而滤波电容的容量要较大，本课设中选择容量为1000UF25V

11、的大电解电容。 4.稳压、输出电压、过流保护电路元器件、参数选择 由滤波电路出来的直流电压约为15V，由输出电压范围为（R2+R5+R3）*U5/(R5+R3)UO（R2+R5+R3）*U5/R3可知，取样电路的同相端的基准电压应小于6V,选取稳压二极管的型号为1N4735。其稳压值为6.1V。其反向电阻为150欧，因而加一个400欧的电阻与之串联。在跟随器输出端串联40K和10.5K的电阻分压，以10.5K的端电压作为取样电路的基准电压（1V）。调整管选取3DG180B,其Icm=200ma,放大倍数为20，最大管耗为700mw.取样电阻分别为100K、30K，电位器为200K的精密电位器使

12、输出的电压为1.5V到10V。电路过流保护选取1欧的电阻、晶体管3DG6B，其参数为Icm=100ma.放大倍数为30。输出电流扩流功能选用晶体管的共基接法，型号为3DG181B。参考文献华成英.模拟电子技术基础基本教程.清华大学出版社.2006.陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计.电子工业出版社，2000.杜龙林.用万用表检测电子元器件.辽宁科学技术出版社.2001.杨振江等.新颖实用电子设计与制作.西安电子科大出版社.2000.附录一 原件清单：名称型号个数芯片运放LM3581变压器输出正负12V1晶体管3DG181B2电容3DG6B11000UF25V110UF25V1二极管1N400741N47351