实用文库汇编之串联型直流稳压电源设计报告
(2009-06-18 14:59:21) 转载 标签:
杂谈
串联型直流稳压电源设计报告
一、计题目
题目:串联型直流稳压电源
二、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-p≤5mv;
三、理电路和程序设计:
1、方案比较
方案一: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。
图1 方案一稳压部分电路
方案二:经有中间抽头的变压器输出后,整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路,整流后的脉动直流接滤波电路,滤波电路由两个电容组成,先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波,再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波,从而使得滤波后的电压更平滑,波动更小。滤波后的电路接接稳压电路,稳压部分的电路如图2所示,方案二的稳压部分由调整管,比较放大电路,基准电压电路,采样电路组成。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2 方案二稳压部分单元电路
对以上两个方案进行比较,可以发发现第一个方案为线性稳压电源,具备基本的稳压效果,但是只是基本的调整管电路,输出电压不可调,而且输出电流不大,而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路,输出电压可调,功率也较高,可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好,所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。
2、电路框图
整体电路的框架如下图所示,先有22V-15V的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小小的率波,最后得到正负输出的稳压电源。
变压电路 全波整流 正极滤波电路 负极滤波电路 稳压
电路 比较放大
采样电路
基准电压 稳压 电路 基准电压 比较放大
采样电路
输出滤波电路 输出滤波电路 正极输出端 负极输出端 共地端
3、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正负9伏和正负6负的双电压电源,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 =9V为输出最大电压, 为最小的输入电压,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0.5A×9V=4.5w,所以变压器的功率绝对不能低于4.5w,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12W,额定电流1A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500mA,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3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 =13.5v。
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34.2v
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 应该大于19.3V,最大反向电压应该大于48.8V。在输出电流最大为500mA的情况下我们可以选择额定电流为1A,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
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