模拟电子技术设计课程ppt课件

1、延续可调直流稳压电源延续可调直流稳压电源第六组：唐江平 黄斌 邓小准 毛丽君 杨敏 邓晓娟一设计义务一设计义务v1设计制造一个学生实验用的“延续可调直流稳压电源v2主要技术目的与要求：v1输入电压在220V10%时，输出电压从512V可调(且尽量向低端扩展)，输出电流大于0.5A；v2输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于510-2，输出内阻小于0.2欧；v3主要调整元件由晶体管构成；v3发扬部分：v1具有过流维护、过压维护功能：输出电流超越0.7A时电路自动过流维护，输入交流电压超越250V时电路自动过压维护；v2噪声尽能够低(注：由电路类型分析确定)。二整体思绪二整体思绪v1电网供电电压交流

2、220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必需采用电源变压器将电网电压降低获得所需求交流电压。v2降压后的交流电压，经过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大即脉动大。v3脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保管其直流成份。v4滤波后的直流电压，再经过稳压电路稳压，便可得到根本不受外界影响的稳定直流电压输出，供应电压表。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压三模块构成三模块构成变压整流滤波稳压 过流、过压维护输出四模块分析四模块分析1.单相半波整流电路单相半波整流电路二极管

3、导通，忽略二二极管导通，忽略二极管正向压降，极管正向压降， uo=u2u1u2aTbDRLuo二极管截止二极管截止, uo=0+io+u2 0 时时:u20 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bu20 时时D2,D3导通导通D1,D4截止截止电流通路电流通路:b D2RLD4a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值：整流输出电压平均值： Uo=0.9U2负载电流平均值负载电流平均值:Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL 二极管平均电流：二极管平均电流

4、：ID=Io/2二极管最大反向电压：二极管最大反向电压：DRM22UU=u2twtwuD2,uD3uD1,uD4twuov在单相半波整流、单相全波整流、单相桥式在单相半波整流、单相全波整流、单相桥式整流中，最终选定为单项桥式整流。主要是整流中，最终选定为单项桥式整流。主要是由于其输出电压高、纹波电压较小、管子锁由于其输出电压高、纹波电压较小、管子锁接受的最大反向电压较低，同时因电源变压接受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供应负载，电源器在正、负半周内都有电流供应负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。另外变压器得到了充分的利用，效率较高。另外其由四只二极管组成，其

5、构成原那么就是保其由四只二极管组成，其构成原那么就是保证在变压器副边电压证在变压器副边电压u u的整个周期内，负载上的整个周期内，负载上的电压和电流一直不变。的电压和电流一直不变。滤波电路滤波电路经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电路的任务性能。可利用电容的路的任务性能。可利用电容的“通交流，隔通交流，隔直流的特性，在电路中并入两个电容作为直流的特性，在电路中并入两个电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。电容滤电容滤波器，滤去其中的交流成分。电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端整流电路的

6、输出端(即负载电阻两端即负载电阻两端)并联一并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，因此普通均采用电解电容，在接线时较大，因此普通均采用电解电容，在接线时要留意电解电容的正负极。电容滤波电路利要留意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。假设将两个滤波电容相衔接，且衔接点滑。假设将两个滤波电容相衔接，且衔接点接地，就可同时得到输出电压平滑的正负电接地，就可同时得到输出电压平滑的正负电源。在理想情况下，变压器副边无损耗，二源。在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，

7、所以电容两端电压相等极管导通电压为零，所以电容两端电压相等。而当其上升到峰值后开场下降，电容便经。而当其上升到峰值后开场下降，电容便经过负载电阻放电，其电压也开场下降，趋势过负载电阻放电，其电压也开场下降，趋势与电容两端电压根本一样。与电容两端电压根本一样。 RC 型滤波器型滤波器改善滤波特性的方法：采取多级滤波改善滤波特性的方法：采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1 RLRC 型滤波器型滤波器将将RC 型滤波器中的电阻换为电型滤波器中的电阻换为电感，变为感，变为LC 型滤波器型滤波器 稳压电路稳压电路并联稳压电源的优缺陷并联稳压电源的优缺陷并联稳压电源的优点：并联稳压电源的优点： 有过载

8、自维护性能，输出断路时调整管不会损坏有过载自维护性能，输出断路时调整管不会损坏。 在负载变化小时，稳压性能比较好。在负载变化小时，稳压性能比较好。 对瞬时变化的顺应性较好。对瞬时变化的顺应性较好。 并联稳压电路的缺陷：并联稳压电路的缺陷： 效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部耗费效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部耗费在限流电阻和调整管上。在限流电阻和调整管上。 输出电压调理范围很小。输出电压调理范围很小。 稳定度不易做得很高。稳定度不易做得很高。 其实并联稳压电源的这些优点对于串联稳压电源其实并联稳压电源的这些优点对于串联稳压电源而言，都可以经过采用一些特殊的电路实现。但是而言，都可以经

9、过采用一些特殊的电路实现。但是并联稳压电源的这些固有的缺陷却很难改良，所以并联稳压电源的这些固有的缺陷却很难改良，所以如今普遍运用的都是串联稳压电源。如今普遍运用的都是串联稳压电源。 串联负反响稳压电源：由于简易串联稳压电源输串联负反响稳压电源：由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调理，当需求出电压受稳压管稳压值得限制无法调理，当需求改动输出电压时必需改换稳压管，呵斥电路的灵改动输出电压时必需改换稳压管，呵斥电路的灵敏性较差；同时由输出电压直接控制调整管的任敏性较差；同时由输出电压直接控制调整管的任务，呵斥电路的稳压效果也不够理想。所以必需务，呵斥电路的稳压效果也不够理想。所以

10、必需对简易稳压电源进展改良，添加一级放大电路，对简易稳压电源进展改良，添加一级放大电路，专门担任将输出电压的变化量放大后控制调整管专门担任将输出电压的变化量放大后控制调整管的任务。由于整个控制过程是一个负反响过程，的任务。由于整个控制过程是一个负反响过程，所以这样的稳压电源叫串联负反响稳压电源。所以这样的稳压电源叫串联负反响稳压电源。五电路初选五电路初选六参数计算六参数计算v变压器部分：令变压器次级电压为变压器部分：令变压器次级电压为U1,整流滤波后电压为整流滤波后电压为U2，U2=1.2U1。整流滤波电压动摇大约。整流滤波电压动摇大约u=2v，使调整管任，使调整管任务在放大区最小电压务在放大

11、区最小电压UTce=3v，最大输出电压，最大输出电压Umax=12v。那么：那么：U1=(u+ UTce+Umax)/1.2=14V电网电压下降电网电压下降-10%时，为保证后面电路正常任务的额定电时，为保证后面电路正常任务的额定电压压U1o=U1/0.9=15.5V电网电压上升电网电压上升+10%时，变压器功率最大，设此时最大输出时，变压器功率最大，设此时最大输出电流是电流是Iom=0.5A，此时变压器次级电压，此时变压器次级电压U1=U1o*1.1=17v，最大功率，最大功率P=1.2U1*Iom=20.4*0.5=10.2w所以选择输出为所以选择输出为U=18v，额定功率为，额定功率为2

12、5w的变压器的变压器整流部分整流部分: 主要计算整流管最大电流主要计算整流管最大电流Idmax和耐压值和耐压值VdcmIdmax=0.5Iom=0.25AVdcm=2*U*1.1=27.7V查手册选定额定电流为查手册选定额定电流为1A，反向峰值电压，反向峰值电压50v的的IN4001v滤波部分：主要计算滤波电容滤波部分：主要计算滤波电容C1和耐压值和耐压值Vc1C=(Io*t)/ Ui 知知Uo=5mv，Sv=50V对于对于T2:BVt2ceo= BTt1ceo=27.72V 取取BT1=40倍倍IT2cm= It1cm/B=0.5/40=12.5mA Pt2cm=27.72*0.0125=0

13、.3465w所以所以T2选选9014，此管参数，此管参数Pcm=0.45w，Icm=100mA，BVceo=45V取取B=80倍倍T2所需的基极驱动电流所需的基极驱动电流IT2= IT2cm/80=0.156mAv稳压部分：稳压管选稳压部分：稳压管选3V的的2CW51,此管最大任务电流此管最大任务电流71mA，最大功耗，最大功耗250mW，任务电流，任务电流Id=It3+Ir2由于由于IT3任务中变化，为保证稳定性任务中变化，为保证稳定性Ir2IT3,取取Id=10mAR2=1.2U-Ud/Id=21.6-3/10=1.86K当输出电压当输出电压Uo最高时，最高时，Id=1.2U*1.1-Ud

14、/R2=13mA所以电压的变化对电路影响不大所以电压的变化对电路影响不大 放大部分放大部分:主要计算主要计算IR1=(IT3)c+(IT2)b由于由于T3任务在放任务在放大区，大区，(IT3)c不能太大，而不能太大，而IT2b很小很小所以取所以取IR1=2mAR1=(1.2U-Uomin-1.4-0.5*R6)/2mA=5.6KT3选选9014v取样部分取样部分:为防止为防止T3基极电流对取样分压比产生影基极电流对取样分压比产生影响，响，那么那么IT3bIR3,又保证稳压电源空载时能任务在放又保证稳压电源空载时能任务在放大区，大区，IT1最小任务电流为最小任务电流为1mA，取，取IR3=2mA

15、R3+R4+R5=Uomin/IR3=2K当输出当输出Uo=4V时：时：Ud+(UT3)be=(R4+R5)/(R3+R4+R5)*Vo当当Uo=12V时：时： Ud+(UT3)be=R5/(R3+R4+R5)*Vo 解得解得R3=150,R4=1.25k,R5=0.6K 类型 序号 型号 数量稳压二极管 D1 D2,D3 2CW51 IN4736 1 2整流二极管D4D7 IN4001 4 三极管 T1 T2,T3 3DD155A 9014 1 2 电容 C1 C2 C3 3000uF 0.01uF 470uF 1 1 1七仿真图像七仿真图像维护电路维护电路过流维护：当电流到达过流维护：当电

16、流到达0.7A时，时，经过电阻经过电阻R6的电压到达稳压的电压到达稳压管和管和LED的压降，使其导通产生分的压降，使其导通产生分流作用，此时流作用，此时LED亮，从而到达维护亮，从而到达维护放大管放大管T1,T2的作用。的作用。过压维护：当电压过高时，过压维护：当电压过高时，经过电阻经过电阻R7,R8分压使稳压管分压使稳压管和和T4分路导通，分路导通，从而实现分压从而实现分压当可调电阻调到最大值时，电压最小：当可调电阻调到最大值时，电压最小：当可调电阻调到最小值时，电压最大：当可调电阻调到最小值时，电压最大：关于输出向低端开展的思索：环境温度变化时稳压管的击穿特关于输出向低端开展的思索：环境温

17、度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负温度系数、温升度高以下的稳压管具有负温度系数、温升度高时稳压值减小。击穿电压越低那么负温度系数越大，时稳压值减小。击穿电压越低那么负温度系数越大，6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为稳压管的温度系数约为33mV/；而而6V左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。因此在左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。因此在允许情况下应尽能够选用击穿特性较硬、温度系数最小的允许情况下应尽能够选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V稳稳压管。这类稳压管的另一个缺陷是同一型号管子其击穿电压的压管。这类稳压管的另一个缺