串联型直流稳压电源课程方案初稿.docVIP

设计课题：串联型直流稳压电源 设计任务和要求： 1、输入交流电压为工频电压 2、输出直流电压为3—6V、6—9V、9—12V三档。 3、输出电流 4、具有过流电流及短路保护。 原理电路设计 1、整体框架图 直流稳压电源由变压器、整流、滤波、和稳压电路四部份组成，其原理框图如上图所示。电网供给的电压经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路转换成方向不变，大小随时间变化的脉动电压，再用滤波器滤其分量，得到比较平直的直流电压。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。 电源变压器:将交流电网电压u1 变为合适的交流电压u2 整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3 滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4 稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u0的稳定 方案比较及单元电路设计 本设计电路分为降压电路、整流电路、滤波电路和调压稳压电路四大部分，稳压电路部分又由基准电压源、输出电压采样电路、电压比较放大电路、过流保护电路和输出电压调整电路组成。 图1 单相半波整流电路 图2 半波整流电路输出电压波形 单相桥式整流电路：采用的是全波整流，它有四只二极管组成。其构成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上电压和电流的方向始终不变，利用四只二极管桥式连接，可满足这一要求，如图3所示。其输出电压波形如图5. 图3单相桥式整流电路 图4桥式整流电路输出电压波形图 单相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。这种电路仅适用于电流较小，对电流脉动程度要求不高的场合。而桥式整流电路，对二极管的参数要求与半波整流一样，但有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此得到了广泛的应用；但它所需要二极管的数量多，由于实际二极管的正向电阻不为零，必然会使整流电路的内阻增大，从而使损耗较大。故本设计选择单相桥式整流电路。 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并联一个电容（区分正负极）即构成电容滤波电路，电容在电路中也有储能的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负电压比较平 图5 电容滤波电路原理图图6电容滤波电路输出电压波形图 电感滤波电路： 在整流电路与负载之间串联一个电感线圈就构成了电感滤波电路，一般为了增大电感线圈的电感量，采用有铁芯的线圈，其原理图如图7所示。电容滤波电路简单易行，输出电压平均值高，但它仅适用于负载电流较小且其变化也较小的场合。而电感滤波能应用于负载电流较大的场合，当负载电阻很小时，就应该用电感滤波电路。本次设计使用电容滤波电路。图7电感滤波电路 稳压电路串联型线性稳压电路一般由基准电压源、输出电压采样电路、电压比较放大电路、过流保护电路和输出电压调整电路组成 图8 串联稳压工作电路 在集成稳压电源内部都含有各种保护电路，如过流保护和短路保护，使稳压器在不正常情况下不至于损坏。原理图如图9所示 图9 过流保护电路原理图 将保护电路和串联稳压电路结合起来，就构成了稳压工作部分的电路，如图10所示 。4、元器件选择： 元件名称 数量 二极管 四个 三极管 一个 集成运算放大器 一个 变压器 一个 电阻 五个 稳压二极管 一个 电容 两个 5、 整体电路图： 电路工作原理： 实验困难和解决措施： 实验参考文献 1、 2、《模拟电子技术》清华大学电子学教研组编 童诗白 华成英 主编 3、 u1 u2 a T b D RL uo u u1 u2 T AA4 D2 D1 D3 RL uo uo a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + – uo t u2 u1 RL L uo UI T R1 R2 UF RL Uo ( AV + - RW R UZ T1 R T1 IL T1 T2 RL UO + _ + UI + -_ _ R2 R1 R3 R4