串联型直流稳压源设计论文

1、一、设计题目串联型直流稳压源二、设计任务和要求要求：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，正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA； 3、纹波电压峰值Vop-p5mv；三、原理电路和程序设计(1)整体框图和电路原理图A.直流稳压电源主要由四部分组成：变压部分、整流部分、滤波部分、稳压部分。除变压器部分外，其它部分都有多种形式。其中串联反馈型直流稳压电源是比较典型的一种。串联型直流稳压电路的整体电路框架图如图1-1所示。比较放大环节整流部分变压器部分滤波部分整 流 部 分滤 波 部 分变 压 部 分调 整 环

2、节比较放大环节取 样 环 节基 准 环 节B.原理电路图(2)方案比较上述方案和最终方案的工作原理是相同的，只是在调整部分和稳压部分有所区别。它们的工作原理：若某种原因引电路输出电压变小时，变阻器输出取样电位也随之变小，因取样三极管的发射极电位不变，所以取样三极管的发射结正向偏压变小，其集电极电位就升高，使调整管的基极电位变大，所以取样三极管的基极电位变大，故使调整管的管压降减小，输出电压就自动升高，从而起到稳定输出电压的作用。反之，若某种原因起输出电压的增大时，电路也会自动将输出电压调低。最终方案是在上述方案改良而来的，最终方案用结型场效应管Q1做成恒流电路来代替电阻R1，增大放大器的增益，

3、提高电压的稳定性，减小纹波。在C1上并上瓷介电容来过滤高频波，同时在Q1的基极与地间接上10NF的瓷介电容来消除自激振荡，并与场效应管、调整管构成滤波器，因而市电的波动对输出几乎无影响。(4)单元电路的设计与元器件的选择1)变压器部分(V1)变压器主要实现交流电压降压变换，在本设计中主要是将220V的交流电降为比稳压电源输出电压略高的交流电。假设电源输出电压为Uo(本电路中Uo=9V)，变压器次级电压为Ui1，经过整流滤波后输到稳压电路的电压为Ui2，考虑到调整管上的管压降，故取Ui2=1.2Uo+(38)V=1.2×9V+(38)V=(13.818.8)V，根据全波桥式整流输入、输

4、出的关系，Ui1=Ui2/1.2=(10.818.8)/1.2V=(9.015.7)V， 综合考虑，变压器部分选取输入220V、输出10W、15V、50Hz的变压器。 2)整流部分 （D1、D2、D3、D4）本单元采用桥式全波整流，最大整流电流If和最高反向工作电压Urm分别为：If1.1Io/21.1×500mA/2275mA；Urm1.12U223.33V。1N4007整流二极管的反向耐压为1000V23.33V，最大整流电流为1A500mA。在组装本电路时，选用了四个1N4007整流二极管，当然整流桥堆也可以实现。 3)滤波部分 （C1、C2、C6）本单元利用电解电容器C1、C

5、6和瓷介电容器C2来滤波，C1和C6的电容容量要求比较大，越大滤波效果越好，但要兼顾电源的体积。电容器的耐压值应大于1.1U23.33V。本电路中C1取为1000uf/25的电解电容，并联一个10nf/25V的瓷介电容C2。C2的作用是滤去高频波。滤波电容的容量大小与电流的关系如下表所示：4)稳压部分 这部分包括：取样、基准、比较放大、调整。 (1)取样环节 本单元由电阻R3、R4、变阻器R5和R6、单联开关S组成，它将输出电压的一部分取出与基准电压进行比较放大，控制调整管工作，对电路进行调整，使电压趋于稳定。另外取样环节实现了输出电压的可调。因而有利我们实现设计要求中的9V和6V两挡，并可以

6、通过单联开关进行切换。具体设计时，利用公式：Uomin(R1+R2+R3)Uz/(R2+R3)；Uomax(R1+R2+R3)Uz/R3。 来确定电阻R3、R4的大小和变阻器的选择。确定其中二个参数，另一个就自然确定。电阻的大小会影响到电路自动调节的灵敏性和带载能力。在设计本单元时，选用1/4W的电阻，已经充分考虑到各电阻的最大消耗功率。 (2)基准环节(D5、R2)本单元中基准环节由稳压管D5和限流电阻R2组成。设计本单元时以电源最大输出电压(本电路最大输出电压为9V)的一半左右来选取，故选择4.3V的稳压管，最大稳压电流为76mA，限流电阻R2为820，通过限流电阻的最大电流IMAX=(9

7、4.3)/820mA=5.7mA76mA，并远远大于比较三极管的电流。该环节能够正常工作，提供基准电压。 (3)比较放大环节 (Q4)本单元主要是将输出电压的变化量放大后送到调整管Q3的基极，使调整管处于工作状态，这部分由三极管Q4完成。Q1是结型场效管K30AGR，短接该管的栅极和源极构成一个性能良好的恒流源，由于场效应管的内部电阻几乎是无穷大，其共发射极电路的增益非常大，提高了放大环节的增益，使输出电压更稳定，纹波更小。在设计过程中我们要充分考虑Q4的放大倍数，一般来说，越大，反馈越好，调整越灵敏，输出越稳定。在这里给出用N沟道和P沟道结型场效应管实现恒流源的连接方式。（4）调整环节 (Q

8、2、Q3、C3)本单元主要由功率管Q2和Q3构成的复合管来组成。由于单管不能实现输出最大电流500mA的指标，故采用复合管。在设计时，在复合管的基极增加了电容器C3。三极管Q2、Q3、场效应管Q1和C3构成了一个滤波器，即将C3的电容量放大为(1+23)倍(2、3分别为Q2和Q3的放大倍数)，所以C3不必用大电容就能几乎完全消除交流电网的纹波。此外电容C还具有软启动功能，当电路刚通电时，Q1组成的恒流源对C3充电，由于电容电压两端电压不能突变，Q3基极初始电位为0，输出端无电压输出，随着C3两端电压上升，输出端才慢慢建立电压，因此在刚通电时能减小对负载的冲击。为消除温度变化对输出的影响，提高电

9、源的稳定性，在设计本单元时用R来补偿。在设计本电路时还在取样三极管的基极并电容器C3，C3的作用是减小输出端与取样三极管的交流阻抗，稳定负反馈。在输出端并上电容C3，有利于减小输出端的交流输出阻抗，提高电源的稳定性。 (4)场效应管和功率管的选取 只要是结型场效应管且Idss挡上有设计要求的电流值，不管那种在本电路都可以用，而不必过分注重标称型号。场效应管的Idss：Y1.23.0mA，GR2.66.5mA，BL614mA。选取功率管Q2时的参数要求：ucemaxUomax12.73V；icmax1.5Iomax750mA；Pcemax(UiUomin)×Iomax(186)

10、5;0.5W6W。(集射极间最大工作电压uema、集电极最大工作电流icmax、集电极最大功率Pcemax、整流滤波后的输入电压Ui)因而T2管要安装散片。T3管的选取方法与T2管一致，只是最大电压为9V0.7V8.3V，最大电流为500mA/2。元件代号型号封装数量备注变压器V110W,50Hz,220V,15V-0V-15V1二极管D1，D2，D3，D4IN40071000V/1ADIODE0.44场效应管Q1K30GRTO-92A1结型三极管Q2TIP41CTO-220AB1NPN大功率三极管Q38050TO-92A1NPN三极管Q49013TO-92A1NPN电解电容C11mF/25VRB.4/.81电解电容C447u/25vRB.2/.41电解电容C6470u/25vRB.2/.41瓷介电容C2、C3、C5103(10NF)RAD0.23稳压管D5IN4731A（4.3V）DO-411电阻R110KAXIAL0.41电阻R2820AXIAL0.41电阻R3200AXIAL0.41电阻R4100AXIAL0.41变阻器R5，R61KLIN_POT2开关J1单刀双制13+2脚四、电路调试与测试结果 电路安装完成后，按照电路原理图认真检查，确认连接无误后接通交流电，进行电气检查。首先