方案原理框图如图1所示。
图1 方案原理框图
二、电路设计
1、整流滤波电路设计
整流滤波电路如图2所示。
交流220V电压经T1降压、VD1～VD4整流及C1滤波后，为后续电路提供20V直流工作电源。
15
V1 9T1 TS_PQ4_10 11 4 2 D1 1 MDA2501 220 Vrms 50 Hz 0Deg C1 470uF RL
1kΩ
50%
Key=A
GND 1 GND 3 Uo 16
图2 整流滤波电路
2、稳压电路设计
稳压电路如图3所示。 稳压电路是个具有电压串联负反馈的闭环系统。其稳压过程为，当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T2放大后送至调整管T1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。
Q1MJD30551R21.5kΩQ3MJD30557R510Ω84R1500ΩR10120Ω3R8569MJD3055500Ω50%Key=A2R6300ΩD71N4731A0Q4C547uF
图3 稳压电路
3、输出参数调节及负载电路
输出参数调节及负载电路如图4所示。 （1）输出电压Uo及输出电压调节范围：
UOR1RWR2 （UZUBE2）R2RW调节Rw可以改变输出电压Uo。
（2）最大负载电流Iomax。
稳压电源正常工作时能输出的最大电流。 调节Rl可以改变Io。
5R10120¦¸4R8序号 1 编号 Q1,Q3,Q4 R4R8 R3 C2C1 6100uF120¦¸14XMM1名称 三极管 滑动变阻器 滑动变阻器 电容 R3XMM3型号 MJD3055 500Ω 120Ω 470uF 100uF 数量 3 1 1 1 1 2 500¦¸100%Key=A3R6300¦¸3 4 5 C2 电容 120¦¸30%Key=A 图4 输出参数调节及负载电路
三、电路测试
切断工频电源，连接好被测电路。
1、初测。 稳压器输出端负载开路，断开保护电路，接通220V工频电源，
调节电位器Rw，观察Uo的大小和变化情况。观察结果显示，Uo岁Rw
线性变化，说明该稳压电路各反馈环路工作基本正常。 2、测量输出电压可调节范围。 接入负载，并调节Rl，使输出电流Io
≈100mA，此时接入的负载阻值为156Ω，满足驱动负载在120Ω～240Ω的范围内，如图5所示。再调节电位器Rw。当将电位器Rw调节到最大值时，测量输出电压达到限定范围的最小值，此时Uo为6V左右，如图6所示；当将电位器Rw调节到最小值时，测量输出电压达到限定范围的最大值，此时Uo为15V左右，如图7所示，即满足稳压电源输出直流可调电压6V 整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 1、半波整流 1U0= 201u0dt= 202u2sintdt= 2U2=0.45U2 2、桥式整流 然而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式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。 在调整管部分，既可以采用单管调整也可以采用复合管调整，但在此设计中要求额定电流Io=500mA，如果用单管的话，可能不能达到这么大的输出电流，因此在此设计中我选用复合管做调整管。 滤波电路： 经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。 可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 稳压电路： 由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的 影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压 电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。 四、电路工作原理及参数选择 1. 电路工作原理 如下图基本电路图所示，220V交流电经变压器产生低压交流电，VD1、VD2、VD3、VD4和C1构成整流滤波电路，产生20V的直流电压，VT4和Ro为过流保护电路，VT1、VT2为电压调整器，VT3、VD5、R1、R2、R3、Rp构成输出电压取样比较电路，Rp调整输出电压大小。 （1）稳压过程。当输出电压Uo因某种原因下降时，VT3的基极电压UBY也下降，VD5两端的电压恒定，因此VT3的UBE电压随之下降，VT3的工作点往截止区靠近，就造成VT3的集电极电压UC上升，即VT2的基极电压上升，从而使调整管VT1的UCE电压下降，使输出电压上升。若输出电压Uo因某种原因上升时，其过程恰好相反。这样输出电压因某种原因变化时，VT1和VT2构成的电压调整器就能够调整输出电压，使其保持恒定。 （2）输出电压调整过程。RP用于调整输出电压大小。当RP滑动端向上滑时，VT3的基极电压UB就上升，VD5两端的电压恒定，因此VT3的UBE电压随之上升，集电极电压UC就下降，即VT2的基极电压下降，从而使调整管VT1的UCE电压上升，使输出电压变小。若当RP滑动端向下滑时，输出电压则会变大。 （3）过流保护过程。VT4和Ro为过流保护电路,Ro阻值比较小（大约为1欧）。当输出电流Io较小时，在Ro上产生的电压较小，不足以使VT4导通，因此其不起作用。当输出电流Io过大时，在Ro上产生的电压较大，使VT4导通，VT4的集电极电压下降，即VT2的基极电压下降，电压调整管VT1的UCE电压增大，使输出电压下降，起到保护作用。 2. 确定电路参数 （1）电源变压器T。若要求调整管VT1不进入饱和区，则Uimin≥Uomax+(2~3)V=15V: Ui=Uimin/(1-10%)=20V U2=Ui/1.2=16.7V 考虑整流二极管和变压器T的降压等因素，取U2=15V。 （2）整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4 IDM ≥Io/2=250mA URM≥ √2*(1+10%)U2=25.9V 由此可知，VD1、VD2、VD3、VD4选择1N4001. （3）滤波电容C1 根据电容C1的表达式 C1=(3~5）T/2 /RLmin 已知输入交流电的周期 T=1/f=0.02s RLmin=Uimin/Io=36欧 因此 C1=2T/RLmin=1111uF 对于耐压，因为 URM≥√2U2max=√2(1+10%)U2=25.9V 所以C1选用2200uF/25V的铝电解电容器。 （4）调整管VTI U(BR)CEO1>UCE1max=Uimax-Uomin=Uimax=20V ICM1>IO=500mA PCM1>IOUCE1MAX=16.5W 因此，调整管VT1选用D880三极管，参数为U(BR)CEO=60V, ICM=3A, PCM=;并测得β1=50，rbe1=40欧。 （5）其他小功率管VT2、VT3、VT4 U(BR)CEO> UCEmax =22V ICM ≥Io/β1=10m PCM≥IoUCEmax/β1=220mA 因此，VT2、VT3、VT4选用9013，其U(BR)CEO=30V,ICM=300mA,PCM=700mW,并侧得β=100. （6）基准电路UZ与R3.根据UZ≤UOmin=6V,IZmin>5mA和α，γ尽量要小的原则，选用2CW11稳压管，其参数为：UZ=3.2~4.5V ，IZmin=10mA ,IZmax =55mA. 由 (Uomax-Uz)/ IZmax ≤ R3≤ (Uomin-Uz) / IZmin 得 148欧≤R3≤ 215欧 因此R3选取200欧的电阻。 （7）取样电路R1,Rp1,R4。当负载开路时，提供调整管VT1的泄流通路，故通过取样电路的最小电流为2%×Io=10mA. 设 Rz=R1+Rp+R2=Uomin/2%Io=600欧 因此 Nmin=(Uz+UBE(on))/Uomin=0.76 Nmax= (Uz+UBE(on))/Uomax=0.38 R2=RZ× Nmin=228欧 Rp=RZ× Nmax-R2=228欧 R1= RZ-R2- Rp=144欧 所以，选取 R2=235欧，R1=130欧， Rp=240欧，功率为1/8W。 （8）保护电路Ro. 当输出电流为600mA并流过检测电阻Ro，使URO≥UBE(on)时，VT4导通，限流保护电路开始工作。此时 Ro= UBE(on)/Io =1.2欧 PRO=IoIoRo=0.43W 因此，Ro选取1.2欧/1W的电阻。 五、 仿真实验测量及主要技术指标 1、整流电路的波形、滤波后的波形、通过稳压电路后的波形 二，电路原理分析与方案设计 采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管 等元件器件。220V的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。 1、 方案比较 方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源 方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源 方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电压 可行性分析： 上面三种方案中，方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一。方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案三，因为它牺牲了成本来换取方便。所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二未我们最终的设计方案。 2、 电路框图 3、 单元电路设计及参数计算、元器件选择 交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电，其方框图及各电路的输出波形如图所示，下面就个部分的作用加以介绍。 1） 电源变压器 直流电的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。根据经验，稳压电路的输入电压一般选取Ui=(2~3)Uo。所以选择15V30W的变压器。 2） 整流电路 为了将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，还需要通过整流电路。查阅资料可知单相整流电路有半波整流电路、单相桥式整流电路（全波整流电路）。单相桥式整流电路和半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，并且还具有输出电压高，变压器利用率高、脉动系数小等优点。所以在电路中采用单相桥式整流电路，如图所示： 3） 保护电路 在集成稳压器电路内部含有各种保护电路，使集成稳压器在出现不正常情况时不 至于损坏。因为串联型稳压电路的调整管是其核心器件，它流过的电路近似等于负载电流，且电网电压波动或输出电压调节时管压降将产生相应的变化，所以这些保护电路都与调整管紧密相关。过流保护电路能够在稳压管输出电流超过额定值时，限制调整管发射极电流在某一数值或使之迅速减少，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。 主要 输出电压平均值Uo（av）：负载电阻上电压的平均值 UO(AV)1222U2sintd(t)U20.9U20输出电流平均值IL(AV)：负载电阻上电路的平均值 IL(AV)=UO(AV)≈0.9U2 RLRL整流输出电压的脉动系数S：整流输出电压的基波峰值UOLM与输出电压平均值之比，因 UO(AV)而S越大，脉动越大。 二极管的选择： 考虑到电网电压波动范围为±10%，整流二极管的极限参数最高反向工作电压和最大整流平均电流应满足： UR>1.12U2和IF>1.1· 所以选择 0.45U2R LIF>1.1× 0.4515≈0.007A 1000UR>1.121523V 3）滤波电路 整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足RLC=(3~5)T/2的条件，为了获得 更好的滤波效果，电容容量应选得更大些。 查阅资料可知滤波电路有电容滤波、电感滤波电路和复式滤波电路三种，其中复式滤波电路的效果最好，所以在电路中采用RC∏型的复式滤波电路，如图所示： C越大，R越大，T放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。所以C选择2.2mF。 1） 稳压电路 交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。 由于经济成本、元件购买及仿真软件的限制，稳压电路只采取一个具有放大环节的基本串联型稳压电路加一个载流型过流保护电路。 a稳压原理：若由于某种原因使UO增大，则UO↑→UN↑→UB↑→UO↓ RRRb输出电压的调节范围：·URR12323ZRRR≤U·URR1230Z 23故 UZ≤6V,取 UZ=5.6V R1402Ω, R21000KΩ(100Ω), R3820Ω c串联型稳压电路的基本组成部分及其作用： 调节管：是电路的核心，UFE随UI和负载产生变化以稳定Uo。 基准电压：是Uo的参考电压。 采样电阻：对Uo的采样，与基准电压共同决定Uo。 比较放大：将Uo的采样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。 d串联型稳压电源中调整管的选择： 要想使调整管起到调整作用，必须使之工作在放大状态，因此其管压降应大于饱和管压降 UCES；调整管极限参数的确定，必须考虑到输出电压 U1由于电网电压波动而产生的变化， 以及输出输出电压的调节和负载电流的变化所产的影响。 根据极限参数ICM、U（BR）CEO、PCM选择调整管： IEmax= IR= 1ILmax≈ ILmax< ICM UPICEmaxUImax- UOmin< UCM(BR)CEOTmax= IEmaxUCEmax< P e限流电阻的选择：保证稳压管既稳压又不损坏。 DZmin> IZ IDZmax< IZM 电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。 II DZminU=U= IminUZRILmaxUU>I R< IIIminZZ ZLmax电网电压最低且负载电流最小时，稳压管的电流最大。 IminUZDZminRILminI1、 元件清单： 元件类型 变压器 集成运算放大器 稳压管 整流桥 三极管 电解电容 电阻 D2、D3 D1 Q1、Q2、Q3、Q4 C1、C2、C3、C5 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R12、R13、R14 电位器 电源线 开关 R7、R8、R10、R11 J1、J2 2200uF/25V、1000uF/ 25V 1kΩ1/4W、1Ω1/4W、820Ω/1/4W、20Ω/2W 2个、2个、2个、4个 各2个 1N4734 1A整流桥107 TIP41、TIP42 中功率 元件序号 T1 U1、U2 型号 双15V30W LM324 主要参数 5.6V 数量 1个 2个 2个 1个 各2个 单联普通电位器、1 kΩ、100Ω 3296精密电位器 各2个 1条 2个 单刀双掷小号 三、电压仿真过程及结果 1、稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度、包 括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。 （1）稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输出电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即 srU0UIUIURL O 电压调整率：输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。 （2）输出电阻及电流调整率 输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值。电流调整率：输入电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。 （3）纹波电压：叠加在输出电压上的交流分量。用示波器测试其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。 2、仿真内容 完成下表。 输出电压输出电流UI 0+5.927V 148.174mA -5.922V 148.055mA +8.992V 224.807mA -8.958V -224.631mA 0纹波电压峰值0.911mV 0.137mV 2.005mV 0.232mV ▲Vop-p 四、电压调试过程与结果 理论值输出是±9V和±6V，但实际输出是有点误差，但是可以通过调节滑动变阻器来达到准确的±9V和±6V，之后就可以直接用双掷开关来选择所要用的输出电压了。 五、心得体会 本次课程设计令我受益匪浅，在实验的过程中令我明白到书本知识的重要性，要对书本的知识有比较深刻的了解才能对电路进行设计。当对书本知识有一定的了解后，就会考验到自己的动手能力，只有经过实践才能把知识理解得更透彻，而且如果要进行设计的话就要对一些元件有一定的了解，这样才能继续地进行下去，在做这个课程设计的过程中令不断地对元件有了更加深刻的了解。在连接的过程中更考验到自己的焊接能力，虽然开始焊得不太好，但是随着时间的进行也变得越来越好。在做课程设计的时候也遇到了之前没有预料到的事，应为是按照仿真的时候的电路图的做的，所以尽管仿真时的数据是正确的，但是做出来的还是有很大的区别，最后只能不断地进行测试，试图找出原因，但是在不断的实验中，虽然有一点改善，但还与要求的相差比较大，甚至最终还致使调整管被烧掉了，还好最终找出原因，对保护电路进行了修改，把三极管由低功耗的换成了中功率的，而且保护电路的电阻也进行了调整，最终做出了要求的输出。在这过程中，令我印象深刻，令我深刻地体会到实践的重要性，因为不通过实践是无法检验出到底是正确还是错误的。只有通过实践才能更加地深入 地去了解它的工作原理，才可以更好地发现问题，可以很好地锻炼自己的动手能力和应变能力。 这次的课程设计令知道动手操作是远比自己想象复杂，因为在这过程中会出现很多自己没有预料到的问题要解决，不过只有这样才能更好地提高自己。虽然在这过程中曾经感到过厌烦，然而，在一步一步的改进中走向成功的那种感觉是无比的兴奋的。当自己的努力得到回报时那种心情是难以形容的，而且这样更加增加了自己的兴趣。 1、变压 变压部分是由一个220V交流电源和变压器组成的！变压器是通过线圈的比例来调整输出电压的。由Ui=(2~3)Uo可大概确定线圈的匝数比！ 2、整流 整流部分是由四个晶体二极管组成的，利用晶体二极管的正向导通、反向截止的特性，将交流电正流程变压直流电。 2.1半波整流电路的优点是使用元器件少，电路简单；缺点是效率低，输出电压 脉动系数大 。 2.2全波整流电路可用于稳定性较高、电流较大的场合，他与半波整流电路相比，具有效率高，输出电压脉动性小的优点；其缺点式变压器的体积相对增大。 2.3桥式整流 2.4二倍压整流电路一般用于高压、小电流的直流电路中。 3、滤波 利用了电容通交流，阻直流的特性，可以将大部分的交流信号直接导向低端，从而达到滤波的效果 (a) (b) (c) A图：电感滤波的优点是带负载能力好；缺点是输出电压较低，适合负载变动较大、负载电流大的场合。 B图：电感滤波电路输出电压和电流脉动均会减少，优点是带负载能力好，缺点是输出电压较低。 C图：LC滤波电路优点是输出的电压高，滤波效果好；缺点是输出电流小，带负载能力差，一般适用于负载电流较小，要求稳定的场合。 4、基准稳压电路 基准稳压电路是由一个电阻和稳压管组成的！稳压二极管是一种硅材料支撑的面接触型的晶体二极管，当稳压管在反向击穿的时候，在一定的电流范围内， （或者说在一定的功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因过热而损坏！而在这各组成部分中的电阻就承担起这个责任！通过电阻的分压，可以使的稳压管工作在有限电压范围之内！ 5、取样、调整、放大 这三个部分是连成一体的。首先先通过三个串联电阻以及稳压管取样，然后在通过运算放大电路的放大。放大后的数值输出给调整管的基极，经过三极管的放大功能，调整U0的电压值！这是一个深度反馈电路，从而保证了能够输出一个恒定稳压值！其总过程为： 当U0增大，这是运放两端的取样就增大，由于运放是反向接入电路，所以其是反向放大从而是输出运放输出端电压值变小，再通过三极管的放大作用，基极的电压变小，其发射极的电压自然也就降低了！从而减小了U0数值！ 同理，当U0减小的时候，通过这个部分电路的共同作用，可以将U0提升上来，从而达到稳压输出的效果！ 四、单元电路设计 1、变压器降压电路 变压器降压电路是利用电源变压器一、二次绕组匝数比的不同来实现电压变换的。电源变压器一次绕组的线径较细，匝数较多，二次绕组的线径较粗，匝数较少，可以有多个绕组。当变压器的一次绕组接在220V交流电压上时，二次绕组上就会感应出一定值的交流电压。 2、桥式整流电路 桥式整流是性能较好的全波整流电路，适用于稳定性要求较高，电流较大的场合。该电路采用四只整流二极管和无插头电源变压器。 在交流电压的正半周，整流二极管VD1和VD3导通，VD2和VD4截止；在交流电压的负半周，二极管VD1和VD3截止，VD2和VD4导通，在负载电阻RL上会得到一个同全波整流 电路一样的电压和电流。 桥式整流电路的优点是变压器二次绕组无需重心抽头，利用率高，整流二极管所承受的反向峰值电压低，带负载能力较强；缺点是需要四只整流二极管，电路相对复杂。 3、电容滤波电路 电容滤波电路实在整流后输出直流电源两端并联一只容量较大的电解电容器，利用滤波电容器这种储能元件的充电与放点作用来达到滤波的目的。经滤波电容器滤波后的直流电压变得较平滑，且输出电压的平均值也得到提高。滤波电容器的容量应根据负载RL的大小来选择。 4、稳压电路 简单的晶体串联管串联稳压电路中，T1为电子滤波兼电源调整三极管，稳压二极管D1接在T1的基极回路，作为基准电路，其稳压值比输出电压高0.6~0.7V。R为VT的偏置电阻器。该电路的稳压性能比稳压二极管并联稳压电路好一些，但不能自动调整输出电压的高低。 五、调试 1．查看连线 电路安装完毕后，先认真检查接线是否正确，引脚是否虚焊，包括错线、少线、多线。线路连接错误一般是因为接线时看错引脚，或者改接时忘记去掉原来的旧线造成的，实验查线是往往不易发现。首先按照总电路图检查是否有引脚连接错误，连接短路，接着用万用表依次检测电路的焊接中是否有虚焊或者短路的情况。焊接时注意点，这种情况可以避免。 2．通电检测 将焊接完的电路最终的输入输出脚分别接上所需电压或显示器，电源接通后首先要观察有无异常现象，包括有无芯片烧坏， 是否闻到异常气味，手摸元件是否发烫，电路是否有短路现象。如果出现异常，应立即关断电源，待故障排除后才可以重新通电。然后再测量各元件引脚的电压，以保证元器件能正常工作。 一．串联型稳压电源电路设计 （一）功能框设计 （1）变压部分通过变压器即可实现 （2）整流部分一般采用桥式整流，可采用4个整流二极管接成桥式，也可采用二极管整流桥堆。 （4）滤波部分在输出电流不大的情况下一般采用电容滤波即可。 （5）稳压部分由串联型稳压电路构成，采用恒流源电路作为放大管的集电极负载，并且采用了调整管过流保护电路，式稳压电路的性能得到提高。 （二）单元电路设计 1．整流滤波电路设计 （1）技术指标 ①整流滤波电路的输出电压VO1=14V; ②输出负载电流I01>=110mA; ③交流电网电压~220V，50Hz。 （2）选择整流管和变压器次级电压有效值V2 ①球变压器的次级电压的有效值 整流滤波电路有负载时的直流输出电压V01≈1.2V2,由此式可求的变压器次级电压的有效值V2为 V2=V01/1.2=14/1.2=11.67 ②流过每管的平均电流为 ID=I01/2=110/2=55mA 则所选整流管的IDM>ID ③每个整流二极管承受的最大反向电压为 VRMAX=2V2=2×11.67=16.5 则所选整流管的VRM>VRMAX ④根据IDM>ID和VRM>VRMAX的要求，查表选择整流管的类型,可以知道选择4个4007的二极管。 （3）选择滤波电容C1 整流滤波电路的滤波电容C1可按下式求： C1≥(3～5)T/2RL1 式中，T是交流电网电压的周期，RL1是整流滤波电路的负载电阻，T=1/f=1/50=0.02s,RL1=V01/I01=14/110mA=127.可取 C1≥5T/2RL1=393.7uF; 因此，C1可以选择470uF; (4)确定对直流变压器的要求 变压器次级电压有效值V2=V01/1.2,次级电流有效值I2=(1.1～3)IL,现在取 I2=1.5IL=165mA; 据V2和I2选用电源变压器 2.稳压电路设计 （1)稳压电路的工作原理 带有直流放大环节的串联型晶体管稳压电路的基本形式如图，这种稳压电路的稳压性能较好。 如图，T1为调整管，R1,R2组成取样电路，T2,RC组成比较放大器，RC既是T2的集电极负载，又是T1的偏置电阻；DZ,R3组成基准点压电路，提供基准电压V2，并利用DZ具有正温度系数的特性来补偿T2发射结电压的负温度系数， 以减小直流放大器的零点漂移，R3为DZ的限流电阻。比较放大器用来放大取样电压与基准电压相比较(想减）所得的信号，从而控制调整管C,E间电阻即改变调整管T1的管压降VCE1，达到稳压输出电压V0的目的。 这个稳压电路的主回路是调整管T1与负载RL相串联构成的，故称为串联式稳压电路 影响稳压电路输出电压V0稳定的主要因素是：输出直流电压V1，输出电流I0和环境温度 当负载RL变化时：RL↑→I0↓→V0↑→VB2↑→VC2↓→VB1↓→VCE1↑→V0↓ 当电网电压变化引起V1变化时：V1↑→V0↑→VB2↑→VC2↓→VB1↓→VCE1↑→V0↓ （2）技术指标 ①整流滤波电路的输出电压VO1=14V; ②输出负载电流I01>=110mA; ③交流电网电压~220V，50Hz。 （2）选择整流管和变压器次级电压有效值V2 ①球变压器的次级电压的有效值 整流滤波电路有负载时的直流输出电压V01≈1.2V2,由此式可求的变压器次级电压的有效值V2为 V2=V01/1.2=14/1.2=11.67 ②流过每管的平均电流为 ID=I01/2=110/2=55mA 则所选整流管的IDM>ID ③每个整流二极管承受的最大反向电压为 VRMAX=2V2=2×11.67=16.5 则所选整流管的VRM>VRMAX ④根据IDM>ID和VRM>VRMAX的要求，查表选择整流管的类型,可以知道选择4个4007的二极管。 （3）选择滤波电容C1 整流滤波电路的滤波电容C1可按下式求： C1≥(3～5)T/2RL1 式中，T是交流电网电压的周期，RL1是整流滤波电路的负载电阻，T=1/f=1/50=0.02s,RL1=V01/I01=14/110mA=127.可取 C1≥5T/2RL1=393.7uF; 因此，C1可以选择470uF; (5)确定对直流变压器的要求 变压器次级电压有效值V2=V01/1.2,次级电流有效值I2=(1.1～3)IL,现在取 I2=1.5IL=165mA; 据V2和I2选用电源变压器 3.稳压电路设计 （1)稳压电路的工作原理 带有直流放大环节的串联型晶体管稳压电路的基本形式如图，这种稳压电路的稳压性能较好。 如图，T1为调整管，R1,R2组成取样电路，T2,RC组成比较放大器，RC既是T2的集电极负载，又是T1的偏置电阻；DZ,R3组成基准点压电路，提供基准电压V2，并利用DZ具有正温度系数的特性来补偿T2发射结电压的负温度系数，以减小直流放大器的零点漂移，R3为DZ的限流电阻。比较放大器用来放大取样电压与基准电压相比较(想减）所得的信号，从而控制调整管C,E间电阻即改变 调整管T1的管压降VCE1，达到稳压输出电压V0的目的。 这个稳压电路的主回路是调整管T1与负载RL相串联构成的，故称为串联式稳压电路 影响稳压电路输出电压V0稳定的主要因素是：输出直流电压V1，输出电流I0和环境温度 当负载RL变化时：RL↑→I0↓→V0↑→VB2↑→VC2↓→VB1↓→VCE1↑→V0↓ 当电网电压变化引起V1变化时：V1↑→V0↑→VB2↑→VC2↓→VB1↓→VCE1↑→V0↓ ①选择输入电压V1 为保证复合调整管T1T2工作与放大区，需要一定的管压降VCE，故整流滤波电路的输出电压，既稳压电路的输入电压V1应大于稳压电路的输出电压V0和保护电路的取样电阻R5上的压降VR5之和。二本稳压电路是输出可调的稳压电路，故负荷调整管得压降VCE在输出电压V0的变化范围之内始终应大于其饱和压降VCE和VCEO。允许电压网有±10%的波动，因 此V1的最小值应满足：VIMIN≥VOMAX+VCEMIN+VR5式中，VOMAX未稳压电路输出电压的最大值9V；VCEMIN为调整管的最小管压降；VR5为保护取样电阻R5上的压降。又有VCEMIN≈VCE T1,T2均为硅管，其VCE取1～3V,VR5=0.5V,则有VIMIN≥12.5V,VI=VIMIN/0.9=14V.即VIMIN=0.9VI,VIMAX=1.1VI ②选择整流管 四、选择复合调整管中的大功率管T1 流过T1的电流包括流过负载的电流I0和稳压电路本身小号的电流，过流保护是稳压电路的最大输出电流为100mA，则流过T1的最大电流为IC1MAX=100mA，T1的最大管压降发生在电网电压最高，输出V0最小，过载保护电路动作之前，即VCE1MAX=V1MAX-VOMIN T1的最大管耗为PC1MAX=VCE1MAXIC1MAX 五、选择复合调整管中的小功率管T2 T2的选择原则与T1的选择原则相同。则有IC2MAX=IB1MAX=IC1MAX/hfl, VCE2MAX=14V,PC2MAX=VCE2MAXIC2MAX,由以上参数的极限可得，T2选择3DG高频小功能 率管即可。IB2MAX=IC2MAX/hfe2 复合管T1,T2也可直接选用达林管 3.比较放大电路的计算 ①D7的选择 比较放大管T3选用硅管NPN三极管，那么D7可选用硅二极管，当它正向导通时，两端电压约等于0.7V，此电压用来作基准电压源。所以D7可选用3DG型三极管的发射结，其正向压降做基准电压源。 ②比较放大管T3的选择 T3的管压降VCE3MAX=VOMAX+VBE1+VBE2-VD7，T2的IB2MAX为微安的数量级。因为比较放大器是小信号放大电路，其静态集电极电流为毫安的数量级，此处可选IC3=1.5mA，则有： PC3MAX=VCE3MAXIC3 T3可以选择3DG型的小功率管。设T3的HFE3=50. ③恒流源电路的确定 恒流源电路由T4、D5、D6、R3和R4组成。 选T4 恒流源电路的集电极电流IC4应满足： IC4=IB2MAX+IC3 T4可选择3CG型小功率管。设HREF=50,IB4=IC4/HFE4 选D5、D6 D5、D6可用两只3DG型三极管的集电极代替，由于D5、D6通过R3导通后的正向压降具有稳压作用，故D5、D6导通后的正向压降之和为VD=1.2~1.4V是稳定的。 选R4 流过T4的电流IC4=(VD-VBE4)/R4,而IC4=IB2MAX+IC3,故可求得： R4=(VD-VBE4)/IC4 选R3 流过R3的电流IR3≥10IB4,取毫安的数量级，则有 R3=(V1-VD-VD7)/IR3 ④取样电路的确定 取样电路由R1、RW1和R2，流过取样支路的电流应大于比较放大管的基极 电流，而在电源空载（Io=0）时，要有一定的电流流过T1，以保证T1的HFE1不至于太低。一般取样支路的电流按输出电流IOMAX的2%左右选取。当RW1动端调至最下端即RW1阻值最大时，Vo=9V时，则有 （R1//R2）+R2=VOMAX/(2%IOMAX) 取R2：(R1//RW1)=1：5； ⑤保护电路的确定 保护电路是由T5和R5组成的限流式保护电路，设保护管T5开始导通时的电压VBE=0.5V，I’omax=100mA时保护电路动作，故保护电路的取样电阻R5为 R5=Vbe/ I’omax R5可在调试时在确定其数值大小。T5可选3ＤＧ型小功率管。 ⑥C2、C3、C4的作用及选择 C2接复合调整管的基极和地之间，可选C2=0.033Uf，它的作用是使高频增益衰减而防止震荡的产生。为了进一步减小稳压电路的动态输出电阻，可在稳压电路的输出端接一个大量的电容C4,本电路中C4=100uF 25V。C4还有滤波作用，而且可以防止负载中的交流成分流进调整管。电容C3可以进一步减小输出波纹分量，而且可以防止寄生震荡。本电路取C3=10uF 25V 根据以上要求设计出来的元件清单： 名称及标号 变压器 二极管 电解电容 电容 陶瓷电容 型号及大小 220V-12V IN4007 470uF 100uF 10uF 103 12K 390 电阻 700 30K 5.1 可变电阻 三极管 10k 9012 3ＤＧ６ 3DG6 数量 1 7个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 １个 ３个 1个 二、串联型直流稳压电源的调整和测试 1 首先检查电路的元件是否有装配错误，特别应检查晶体管、二极管、二极管及电解电容等元件的极性有无接反。再检查焊点有无漏焊、虚焊，特别应注意焊点之间或线路间有无短接，防止通电后由于某一部分的短路导致原器件损坏。 2空载检查 （1）检查整流滤波部分 把整流滤波部分和稳压部分断开，然后接通电源。通电后，调节自耦变压器，使Ｖ１由小增大，测量Ｖｏ１，是否正常，当Ｖ１＝220V时，VO1是否为设计值，如正常，测试下一步，如不正常，先排除故障再测试。 （2）检查稳压电路 把整流滤波部分和稳压部分联通，断开保护电路，然后接通电源，用万用表检查输出电压是否正常，调节RW1，输出电压应在1.5—9V之间连续可调，否则可适当更换电阻R1的阻值。测量空载是电路的总电流，此电流应不小于10mA。如无输出，则说明电路有故障，应排除故障后再继续调试。 3 接通保护电路，在稳压电路输出端接假负载RL=56欧姆，可用滑线变阻器或电阻箱作假负载电阻。将电流串联在负载回路中，电流表量程选在合适的位置。 （1） 调Rw1，看输出电压是否随之变化，变化正常则说明电路工作正常，否则，先排除故障再调试。 （2） 将输出电压调在额定值4.5V，然后改变Rl数值，使输出电流达到80mA,这时输出电压应基本不降低。当输出电流升高到100mA后，过流保护电路工作，是输出电压逐渐降低，起到限流保护作用。 （3） 将输入电压变化约5%或10%，这时输出电压应稳定在正常值。如稳定不良，则应检查取样电路，基准电路，输入电压及调整管，比较放大器等各级电压。比较放大器基极电位太高或太低将引起集电极电位太高或太低，这会造成稳定不良。原因可能是作基准电压用的二极管基准电压不对或取样电阻，微调电位器阻值不对或损坏。 （4） 检查调整管的功能 在输入电压最高，及Vi’=(1+10%)Vi时，调整管的Vce*Io应不大于晶体管所允许的最大功耗Pcm。在通电15分钟后用手摸时无异常 升温现象。 （5） 用示波器观察输出是否有寄生振荡，如有高频寄生振荡，可加大防振电容。 4 故障分析 5 （1）Vo=0,这是由于调整管T1截止或Vi不正常造成的。首先查整流滤波电路输出电压，如其不正常，则先检查和排除整流滤波电路故障；如其为正常值，则说明调整管或电路其他部分有故障。可断开T1基极，观察输出电压有无变化，如Vo升高接近Vi，则说明故障再比较放大级，检查T3是否损坏或断路，各点连接是否正确，找到故障并排除之。 （2）Vo=V1左右时，说明调整管T1饱和，把T3集电极断开，如Vo降到0，表明调整级良好，故障出在比较放大级，检查比较放大部分，找到故障并排除之。如Vo仍不下降，表明故障在调整管部分，并找到故障并排除。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容