课程设计----串联型晶体管稳压电源.doc

电子技术课程设计 题目： 串联型晶体管稳压电源 时间：2011 年12月 26日 ~2011 年 12 月 30日 串联型晶体管稳压电源设计 一、设计题目 题目：串联型晶体管稳压电源 二、设计任务：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输入电压：220V,50Hz; 2、输出电压：6V-15V； 3、输出电流：最大电流为100mA； 4、保护电路：过流保护、短路保护。 5、驱动负载：120ΩRL240Ω 三、理电路和程序设计： 一 电路原理方框图： 二原理说明： 单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电； 整流后的电压脉动较大，需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电； 滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行； 将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性，保障设备的正常使用； 关于输出电压在不同档位之间的变换，可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换，电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节，从而实现对输出电压的调节。 四：方案选择 一：变压、滤波电路 电路原理图如图1所示： 图1 变压和滤波电路 二：稳压电路 方案：该方案稳压电路部分如图3所示，稳压部分由调整管（Q1），比较电路（集成运放U2A），基准电压电路（稳压管D1 BZV55-B3V0），采样电路组成（采样电路由R2、R3、R4、R5组成）。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（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。 图3 稳压部分单元电路 三：电路框图和电路图 整体电路的框架如下图所示，先有变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行，最后得到滤波稳压电源。 图4电路框图 图5 串联直流稳压总电路图 五 电路设计及元器件选择； （1）、变压器的设计和选择 本次课程设计的要求是输出为3V-15V的稳压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，由，为饱和管压降，而=12V为输出最大电压，=3V为最小的输入电压，以饱和管压降=3V计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于15V，为保险起见，可以选择220V-15V的变压器，再由P=UI可知，变压器的功率应该为1A×15V=15w，所以变压器的功率绝对不能低于15w，由于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。结合市场上常见的变压器的型号，可以选择常见的变压范围为220V-15V，额定功率20W，额定电流2A的变压器。 （2）、整流电路的设计及整流二极管的选择 由于输出电流最大只要求1A，电流比较低，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个串并联的二极管组成，具体电路如图3所示。 图6单相桥式整流电路 二极管的选择：当忽略二极管的开启电压与导通压降，且当负载为纯阻性负载时，我们可以得到二极管的平均电压为： ===0.9 其中为变压器次级交流电压的有效值。我们可以求得=17v。 对于全波整流来说，如果两个次级线圈输出电压有效值为，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是，即为42.42v 考虑电网波动（通常波动为10%，为保险起见取30%的波动）我们可以得到实际的应该大于22.1V，最大反向电压应该大于55.2V。在输出电流最大为1A的情况下我们可以选择额定电流为2A，反向耐压为1000V的二极管IN4007. （3）、滤波电容的选择 当滤波电容偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而偏大时，整流二极管导通角θ偏小，整流管峰值电流增大。不仅对整流二极管参数要求高，另一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。所以电容的取值应当有一个范围，由前面的计算我们已经得出变压器的次级线圈电压为15V，当输出电流为1A时，我们可以求得电路的负载为18Ω时，我们可以根据滤波电容的计算公式： C=(3～5) 来求滤波电容的取值范围，其中在电路频率为50HZ的情况下， T为20ms则电容的取值范围为1667-2750uF，保险起见我们可以取标准值为2200uF额定电压为35V的铝点解电容。 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来滤去这些高频信号。