串联稳压电源课程设计.docVIP

 PAGE 13 串联模拟稳压电源课程设计报告 实验课题 用分离元件设计一个串联模拟稳压源 二、实验目的 （1）掌握串联负反馈稳压源的工作原理； （2）了解直流串联稳压电源； （3）通过电路参数调整，加深理解直流串联稳压电源的工作原理； （4）学会分析和排除故障的方法。 实验仪器与元件 直流稳压源1台、数字式万用表1块、面包板1块、滑动变阻器1块、电阻5只、NPN三极管3只、电容3只、8V稳压管1只、导线若干。（型号下面再提） 实验原理 1、原理分析 如图4－2－8是串联负反馈稳压电路电路图，其中T1-T2是复合调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3～R5组成取样电路，R6是负载。其电路组成框图见图4－2－2。 假设由于某种原因引起输出电压UO降低时，通过R3～R5的取样电路，引起T2基极电压（UT2）O成比例下降，由于T2发射极电压（UT2）E受稳压管D1的稳压值控制保持不变，所以T2发射结电压（UT2）BE将减小，于是T2基极电流（IT2）B减小，T2发射极电流（IT2）E跟随减小，T2管压降（UT2）CE增加，导致其发射极电压（UT2）C上升，即调整管T1基极电压（UT1）B将上升，T1管压降（UT1）CE减小，使输入电压UI更多的加到负载上，这样输出电压UO就上升。调整过程可以用下面的变化关系图表示： UO↓→（UT2）O↓→UD1恒定→（UT2）BE↓→（IT2）B↓→（IT2）E↓→（UT2）CE↑ →（UT2）C↑→（UT1）B↑→（UT1）CE↓→UO↑ 当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反，变化关系图表示： UO↑→（UT2）O↑→UD1恒定→（UT2）BE↑→（IT2）B↑→（IT2）E↑→（UT2）CE↓ →（UT2）C↓→（UT1）B↓→（UT1）CE↑→UO↓ 在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T3，输出电压UO的变化经过T3放大后再去控制调整管T1-T2的基极，使电路的稳压性能得到增强。T3的β值越大，输出的电压稳定性越好。 仿真图 滑动变阻器的滑片指到最上端时 滑动变阻器最下端时 仿真结果图 相关理论 （1）电容能储存电荷，可作为瞬时电源，同时能隔直通交，是获得较稳定的恒压源不可缺少的元件。 （2）在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比???放大电路T2，输出电压UO的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极，使电路的稳压性能得到增强 （3）当输出电流不能达到要求时，可以通过采用复合调整管的方法来增加输出电流。复合管都是由一个小功率三极管T2和一个大功率三极管T1连接而成。复合管就可以看作是一个放大倍数为βT1βT2，极性和T2一致，功率为（PT1）PCM的大功率管，而其驱动电流只要求（IT2）B。 五、设计实例 （1）电路指标 直流输出电压UO：10V～15V； 直流输入电压：25V； 最大输出电流IO：200mA； 电压调整率优于7%。 各元器件的作用及参数计算 滤波部分 C1的作用：滤波 须考虑滤波电容的电容量C1和其耐压VC1值 电容量为×0.5×T÷R，系数一般取5，T=0.02S，R为等效负载。 当最不利的情况下，即输出电压为15V，负载电流为200mA时： C1＝5×0.5×T÷（UO÷IO）＝5×0.5×0.02S÷（15V÷0.2A）≈666μF、 VC1＝25V，实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量。耐压可选择25V以上，一般为留有余量并保证长期使用中的安全，可将滤波电容的耐压值选大一点。 b、调整部分 T1-T2的作用：增加输出电流 调整部分主要是计算调整管T1和T2的集电极－发射极反向击穿电压（BVT1）CEO，最大允许集电极电流（IT1）CM，最大允许集电极耗散功率（PT1）CM。 在最不利的情况下，负载断路，滤波后的出电压全部加到调整管T1上，这时调整管T1的集电极－发射极反向击穿电压（BVT1）CEO为： （BVT1）CEO＝25V 当负载电流最大时最大允许集电极电流（IT1）CM为： （IT1）CM＝200mA 考虑到放大取样电路需要消耗少量电流，同时留有一定余量，可取（IT1）CM为300mA。 这样大允许集电极耗散功率（PT1）CM为： （PT1）CM＝（（UB1）OMAX－UOMIN）×（IT1）CM。 以上均要考虑到留有一定余量 最后查询晶体管参数手册后选择调整管T1。 同理：调整管T2各项参数的计算原则与T1类似，下面给出各项参数的计算过程。 （BVT2）CEO＝（BVT1）CEO＝25V （IT2）CM＝（IT1）CM÷βT1 （PT2）CM＝（（UB1）OMAX－UOMIN）×（IT2）CM 同样要考虑到留有一定余量