模拟电子技术课程设计报告-串联型直流稳压电源.docx
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1、模拟电子技术 课 程 设 计 报 告 设计名称:串联型直流稳压电源。学生班级:学生姓名:学生学号:设计时间:2012年1月5日一、设计任务和要求 1)用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路 2)要求输出:输出直流电压Vo12V0.2V在此基础上电压值可调。输出直流电流Io0-200mA电网电压(220V)波动范围为10%输出内阻ro0.1输出纹波电压Voac2mV有过流保护 3) 画出电路图,写总结报告模拟电子技术课程设计二原理与实现思路本设计设计的是直流稳压电源,直流稳压电源一般是由电源变压器,整流电路,滤波电路,和稳压电路组成。三 电路方案(理论计算)A.变压器的设计和选择本次课程设计的要
2、求是输出输出直流电压Vo12V0.2V,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,以饱和管压降=3伏计算,为了使调整管工作在放大区,输入电压最小不能小于12V,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0.2A12V=2.4w,所以变压器的功率绝对不能低于2.4w,并且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5W,额定电流1A的变压器。B.整流电路的分析与理论计算。整流二极管的伏安特性;正向导通为0
3、,正向电阻为0.在此处键入公式。方案一:单相半波整流电路 u2的正半周,D导通, ADRLB,uO= u2 。 u2的负半周,D截止,承受反向电压,为u2; uO=0。 (2)UO(AV)和 IL(AV)的估算 已知变压器副边电压有效值为U2(3)二极管的选择考虑到电网电压波动范围为10,二极管的极限参数应满足单相半波整流电路简单易行,所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期,所以输出电压低,交流分量大(即脉动大),效率低。因此,这种电路仅适用于整流电流小,对脉动要求不高的场合。方案二:单相桥式整流电路(1)工作原理u2的正半周 AD1RLD3B,uO= u2u2的负半周 B D
4、2RLD4 A,uO= -u2 (2)估算 考虑到电网电压波动范围为10,二极管的极限参数应满足: 单相桥式整流电路与半波整流电路相比,在相同的变压器副边电压下,对二极管的参数要求是一样的,并且还具有输出电压高,变压器利用率高,脉动小等优点。因此本次电路采用该电路整流。C.滤波电路的分析与计算。方案1:电容滤波电路 (1) 工作原理 当变压器的副边电压U2处于正半周并且数值大于电容两端电Uc时,二极管D1,D3导通,电流一路流经负载电阻Rl,另一路对电容C充电。因为在理想情况下,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uc与U2相等。见图中曲线的上升段,当U2上升到峰值后开始下降
5、,电容通过负载电阻放电,其电压uc也开始下降,趋势与u2基本相同。见曲线的下降段,由于电容按指数规律放电,所以当U2 下降到一定数值后,Uc的下降速率小于U2的的下降速率,使Uc大于U2从而导致D1,D3反向偏置而变为截止。此后,电容C继续通过RL放电,Uc按指数规律缓慢下降。滤波后,输出电压平均值增大,脉动变小。(1):考虑变压器和整流电路的内阻C 越大, RL越大, 放电将越大,曲线越平滑,脉动越小。 (2)二极管的导通角 无滤波电容时。 有滤波电容时 ILmax ILmin (3)限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。电网电压最低且负载电流最大时,稳压管的电流最小三、串联型稳压电路.
6、 基本调整管稳压电路 稳压原理:电路引入电压负反馈,稳定输出电压2. 具有放大环节的串联型稳压电路 稳压原理:若由于某种原因使UO增大 则 UO UN UB UO 输出电压的调节范围 串联型稳压电路的基本组成及其作用调整管:是电路的核心,UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。基准电压:是UO的参考电压。 取样电阻: 对UO 的取样,与基准电压共同决定UO 。综合上述结合上述分电路,有以下两种可选方案:1, 先对输入电压进行降压,然后用单相桥式二极管对其进行整流,整流后利用电容的充放电效应,用电解电容对其进行滤波,将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压,稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成(如
7、图1),以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压,电路引入电压负反馈,当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大(减小)时,晶体管发射极电位将随着升高(降低),而稳压管端的电压基本不变,故基极电位不变,所以由可知将减小(升高)导致基极电流和发射极电流的减小(增大),使得R两端的电压降低(升高),从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称,原理一样。2, 利用电源变压器将电网220V,50HZ交流电降压后给整流电路。整流电路用桥式整流电路。滤波器通常采用无源元件R,L,C构成不同类型的滤波电路,本设计为小功率电源,采用电容输入式滤波电路。稳压电路采用串联式反馈式稳压电路,比较电路采用三极管组成的
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