串联型可调直流稳压电源设计

该文档详细地介绍了串联型可调直流稳压电源各个模块的原理及实现方法。

摘要

电子技术在21世纪飞速发展，在我们身边几乎处处可以看到它们的身影，如家里的电视，冰箱等家用电器，办公用的电脑，手机等，可以肯定地说在当今的社会我们的生活离不开电子产品。而每一个电子产品都离不开电源。一个可靠稳定的直流电源是各系统和正常产品工作的基础。作为一个电子专业的大学生，能够制作一个可调的直流电压源是一项基本功。

本文系统地介绍了串联型连续可调直流稳压正电源的设计。

本课设的目的是如何把220V 50HZ的交流市电通过降压电路把电源幅值降下来；通过全波整流电路把小幅值的交流电转变成单向脉动的直流电压；通过滤波电路把整流电路输出直流电压里的交流成分滤除，由稳压电路稳定输出电压，最后由取样电路使输出电压可调。并且该电路具有电流过流保护功能和输出电流扩展功能。

经过设计、参数确定以及焊接电路板后，较为完美地完成了本次课设，最终的产品也达到了所有的要求。

关键字：整流、滤波、稳压、扩流、输出可调

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第一章 设计内容及要求

基本要求

(1) 输出直流电压1.5~10V可调；

要求输出的电压为连续可调，其范围为1.5到10V。 （2 输出电流Iom=300mA(有电流扩展功能)； （3）稳压系数Sr<=0.05； (4) 具有过流保护功能。 提高要求

1、要求对电路板合理布局，充分利用板子，元器件按照平行、垂直的规律摆放。焊接美 观，焊接连线要求连接直线和垂直连接。 2、要求做出的产品能够在实际中经久耐用。

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第二章 系统设计方案选择

2.1 方案一采用集成稳压器搭建电路

电路图如下：

2.1.1

2.2方案二采用分立元件搭建电路

电路图如下：

2.2.1

比较方案一和方案二，方案二充分用到了所学的理论知识，并且结合了运放，晶体管等知识。可以更好的巩固理论，同时可以在实践中很好地锻炼自己的焊接，电路布局等能力，因而选择方案二作为本次课设的电路。

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第三章 系统组成及工作原理

1.交流变压电路

变压电路主要由变压器组成，变压器如下所示：

3.1.1

变压器的作用是把交流市电的幅值升高或减少。一般有四个或五个接头。变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2<N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器.初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系：式中n称为电压比(圈数比).当n<1时，则N1>N2，V1>V2，该变压器为降压变压器.反之则为升压变压器. 一般的直流电压源采用降压变压器。 初级线圈匝数N1、次级匝数N2和原副线圈电压U1、U2关系为N1/N2=U1/U2。当电源变压

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器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁芯流动，因为铁芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流，好像p一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁芯发热电源变压器的温升增加。

因而在变压器工作时会有损耗，由于本文设计的电压源是小功率电源，变压器损耗较少，因而可以忽略不计。

2 整流电路

一般的整流电路的作用是将交流电压变成单向的脉动电压。可由四个二极管搭成（2.2.1）或用集成的桥堆（2.2.2）。

3.3.1 3.2.2

其工作原理为：

当变压器副边线圈U2在正半周，A点电位高于B点，由二极管的单向导电性可知D1和D3导通，D2和D4截止。此时的电流通路为：A→D1→RL→D3→B.此时的输出波形为U2的上半周。当B点电位高于A电位是。D2和D4导通，D1和D3截止。此时的电流通路为：B→D2→RL→D4→A。此时的输出电压波形为U2波形的负半周的负值，即输出的电压负半周关于时间轴的对称波形。两对二极管周而复始地交替导通和截止，使负载RL上的电压始终是正电压。整流电路输出的波形为：

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由于桥式整流电路的每只二极管只在半个周期导通，因而流过的平均电流仅为输出平均电流的一半，即

Id(av)≈0.45×U2/RL.

二极管截止时所承受的最大反向电压使变压器副边线圈电压的峰值，即

Urm=1.414×U2

3滤波电路

一般的滤波电路主要由电容（6.3.1）构成，电容容量一半大于470uf.

3.3.1 其工作原理为：

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当∣U2∣>∣Uc∣时，二极管D1和D3导通，对电容C充电，时间常数很小； 当∣U2∣<∣Uc∣时，所有二极管均截止，电容对RL放电，时间常数为RL*C；

若变压器副边电压U2在正半周，且电容上的电压在A点，A点对应的时间为T1，则当T>T1是时，D1和D3因加正向电压而导通，U2一方面提供负载电流，另一方面对C充电；若变压器副边内阻、二极管导通电阻均可忽略不计，则UO将按U2的变化规律充电至峰值电压，如图B点，伺候U2的下降使得U2<UC，所有二极管均截止，滤波电容C向负载电阻RL放电，时间常数为RL*C。再放电的BC段，UO基本按U2的变化规律下降；但到C点后，UO按指数规律下降，二U2按正弦规律下降，UOB比U2变得缓慢，见曲线的CD段。电容C放电到图中的D点后，又重复上述A点以后的过程。如此周而复始形成了电容的周期性充、放电过程。最终滤波后的波形如下：

3.3.2

当RL*C=（3─5）T/2时，UO(av)≈1.2U2.

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4 稳压电路

3.4.1

工作原理：设负载不变，当输入电压U1升高时，因而UO随之增大，即稳压管端电压UZ增大吗。 由图6.4.2所示稳压管伏安特性可知，稳压管电压微小增大，使流过稳压管的电流Idz急剧增大，Ir随之增大，以致电阻R上的压降Ur增大，从而抵消了Ui的升高，时输出电压Uo基本不变。同理当输入电压Ui降低时，各值的变化与上述相反，从而使得输出电压稳定。

3.4.2

如下为带调整管的稳压电路，由于电路中引入了电压负反馈，因而可以稳定输出电压

3.4.3

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5 过流保护、输出电压调节、输出电流扩流电流电路

3.5.1

工作原理：一般流过调整管的电流比较大，因而可以在调整管后再加一个保护晶体管，R1为采样电阻，当电流较小时，，R1上的压降小于调整管的导通电压，因而保护电路不工作，当电流较大时，可将调整管的基极分流，限制了调整管Ice的增长；电路中的运放和电阻和 …… 此处隐藏：2670字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……