模拟电子技术设计课程课件

连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第二页一设计任务第二页1．设计制作一个学生实验用的“连续可调直流稳压电源”2．主要技术指标与要求：（1）输入电压在220V±10%时，输出电压从5－12V可调(且尽量向低端扩展)，输出电流大于0.5A；（2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-2，输出内阻小于0.2欧；（3）主要调整元件由晶体管构成；3．发挥部分：（1）具有过流保护、过压保护功能：输出电流超过0.7A时电路自动过流保护，输入交流电压超过250V时电路自动过压保护；（2）噪声尽可能低(注：由电路类型分析确定)。第二页（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）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，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。第二页交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压第二页三模块构成第二页四模块分析第二页1.单相半波整流电路二极管导通，忽略二极管正向压降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo二极管截止,uo=0+–io+–u2>0时:u2<0时:㈠整流电路第二页输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo20t第二页2.单相全波整流电路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理：+–+–变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。第二页输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL

=p229.02UU=2第二页二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二极管上的平均电流：oDII21=uD20tDRM22UU=2二极管承受的最高反向电压：第二页+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周时电流通路D1、D4导通，D2、D3截止第二页-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2负半周时电流通路D2、D3导通，D1、D4截止第二页u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a

D1RLD4bu2<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:bD2RLD4a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：

Uo=0.9U2负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二极管平均电流：ID=Io/2二极管最大反向电压：DRM22UU=u2uD2,uD3uD1,uD4uo第二页㈡滤波电路经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电路的工作性能。可利用电容的“通交流，隔直流”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(即负载电阻两端)并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大，因此一般均采用电解电容，在接线时要注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，使输出电压趋于平滑。如果将两个滤波电容相连接，且连接点接地，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始下降，电容便通过负载电阻放电，其电压也开始下降，趋势与电容两端电压基本相同。

RC–

型滤波器改善滤波特性的方法：采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1´RLRC–

型滤波器将RC–

型滤波器中的电阻换为电感，变为LC–

型滤波器

第二页

㈢稳压电路并联稳压电源的优缺点并联稳压电源的优点：·有过载自保护性能，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。·对瞬时变化的适应性较好。并联稳压电路的缺点：·效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部消耗在限流电阻和调整管上。·输出电压调节范围很小。·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而言，都可以通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点却很难改进，所以现在普遍使用的都是串联稳压电源。第二页五电路初选第二页第二页滤波部分：主要计算滤波电容C1和耐压值Vc1

C=(Io*t)/△Ui

已知△Uo<=5mv，Sv<=0.05,Uo=+4v～+12v,Ui=U*1.2=21.6v

Sv=(△Uo/Uo)/(△Ui/Ui)

取△Uo=5mv，Sv=0.05,Uo=4v解得△Ui=2.6v

则C=1923uF

Vc1=√2U*1.1=27.72V

这里可以选择2200uF铝质电解电容,耐压值取35v

第二页调整部分：主要计算T1,T2集电极-发射极反向击穿电压（BTt1）ceo，最大允许集电极电流（It1）cm，最大允许集电极功耗（Pt1）cm

当市电上升10%，负载短路时，整流滤波后电压都加在T1上，此时（BTt1）ceo=U*1.4*1.1=27.72V负载最大时允许集电极电流（ITI）cm=0.5A

（Pt1）cm=27.72*0.5=13.86w

取3DD155A作T1管，此管参数Pcm=20W，Icm=1A，BVceo>=50V

对于T2:

（BVt2）ceo=（BTt1）ceo=27.72V取BT1=40倍

（IT2）cm=（It1）cm/B=0.5/40=12.5mA

（Pt2）cm=27.72*0.0125=0.3465w

所以T2选9014，此管参数Pcm=0.45w，Icm=100mA，BVceo>=45V

取B=80倍

T2所需的基极驱动电流（IT2）=（IT2）cm/80=0.156mA第二页稳压部分：稳压管选3V的2CW51,此管最大工作电流71mA，最大功耗250mW，工作电流Id=It3+Ir2

由于IT3工作中变化，为保证稳定性Ir2》IT3,取Id=10mA

R2=（1.2U-Ud）/Id=（21.6-3）/10=1.86K

当输出电压Uo最高时，Id=（1.2U*1.1-Ud）/R2=13mA

所以电压的变化对电路影响不大

放大部分:主要计算IR1=(IT3)c+(IT2)b因为T3工作在放大区，

(IT3)c不能太大，而（IT2）b很小

所以取IR1=2mA

R1=(1.2U-Uomin-1.4-0.5*R6)/2mA=5.6K

T3选9014第二页取样部分:为避免T3基极电流对取样分压比产生影响，

则IT3b》IR3,又保证稳压电源空载时能工作在放大区，

IT1最小工作电流为1mA，取IR3=2mA

R3+R4+R5=Uomin/IR3=2K

当输出Uo=4V时：

Ud+(UT3)be=(R4+R5)/(R3+R4+R5)*Vo

当Uo=12V时：

Ud+(UT3)be=R5/(R3+R4+R5)*Vo

解得R3=150,R4=1.25k,R5=0.6K第二页类型序号型号数量稳压二极管D1D2,D32CW51IN473612整流二极管D4～D7IN40014三极管T1T2,T33DD155A901412电容C1C2C33000uF0.01uF470uF111第二页七仿真图像第二页第二页保护电路过流保护：当电流达到0.7A时，通过电阻R6的电压达到稳压管和LED的压降，使其导通产生分流作用，此时LED亮，从而达到保护放大管T1,T2的作用。过压保护：当电压过高时，通过电阻R7,R8分压使稳压管和T4分路导通，从而实现分压第二页①当可调电阻调到最大值时，电压最小：第二页②当可调电阻调到最小值时，电压最大：第二页关于输出向低端发展的思考：环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负温度系数、温升度高时稳压值减小。击穿电压越低则负温度系数越大，

6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃；

而6V左右稳压管的温度系数