串联型直流稳压电源方案与仿真[].docVIP

模拟电路课程设计报告 设计内容:串联型直流稳压电源 设计一个输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源，将市电(220V/50HZ的交流电)经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。 目录 一：设计要求 二：直流稳压电源原理描述 三：设计步骤及电路元件选择 四：各模块电路图及其仿真结果 五：总的电路图及其仿真结果 六：总结 一：设计要求 设计一个最大负载电流100mA左右，输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源，将市电(220V/50HZ的交流电)经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。 二：直流稳压电源原理描述 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。 图（1）直流稳压电源框图 图(4)具有放大环节的串联型稳压电路 图（5）串联型直流稳压电源电路图 直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图（1）所示。电网供给的交流电压U1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压UI。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。 图（2）,（3），（4）串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源电路图，即图（5），其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管Q1，Q2组成的复合管）；比较放大器（集成运放A）；取样电路R2、R4、R3，基准电压DZ、R1 等组成。整个稳压电路是一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，产生的误差信号经比较放大器放大后送至调整管的基极，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。 三：设计步骤及电路元件选择 设计过程采用模块化进行，先依次设计好各模块电路及仿真无误后，再将它们串联起来组成总的电路图； 电路元件选择： 1：Ui的确定 Ui=Uo+Uce,因为Uomax=15V,UceUces=1~2V,取Uces=2V,所以Ui=Uomax+Uces=17V; 2:调整管的选择 Ucemax=Ui-Uomin=17-6=11V,查表选择D42C3，为扩大输出电流范围，采用D42C8和D42C3构成的复合管; 3：稳压二极管Dz的选择 Uz小于等于Uomin=6V,所在选用ZPD5.1稳压管，参数为Uz=5.18V,Iz=1~10mA； 4：电阻R1的选择 UR1=Ui-Uz=17-5=12V,IR1取10mA, R1= UR1 / IR1=1.2k,R1取1k; 5: 集成运放的选择 因为本电路对集成运放要求不高，所以选用通用型集成运放； 6：滤波电容C1的选择 为提高滤波效果，C1选用470uf的电解电容； 7：取样环节的电阻R2，R3，R4的确定 Uomax=(R2+R3+R4)*Uz/R3 Uomin=(R2+R3+R4)*Uz/(R3+R4) 其中R4为最大阻值为1Ko的滑动变阻器，Uz=5.18V, Uomax=15V,Uomin=6V,联立方程，可求得R2=264ohm,R3=666ohm; 8：U2及变压器的确定 对于全波整流电路，Ui=1.2U2,所以U2=Ui/1.2=14V,所发选用变比为10：1的变压器，再通过电阻分压后得到14V电压； 9：整流二极管的选择 URm1.1*1.414*U2=1.1*1.414*14=22V,查表选用1B4B42 四：各部分电路图及其仿真结果 1 电源变压器电路图及其仿真结果 电源变压器将交流市电（220V/50HZ）电网电压u1变为合适的交流电压u2 2 单相桥式整流电路图及其仿真结果 整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压 电路图： 仿真结果： 3电容滤波电路图及其仿真结果 电路图： 仿真结果：滤波电容C=22uf 滤波电容C=470uf时 4 具有放大环节的串联型稳压电路图及其仿真结果 五：总的电路图及其仿真结果 通过调节滑动变阻器R4的阻值可得到6~15V稳定的直流电压 仿真结果：