串联稳压源的设计

串联稳压源的设计

兰州职业技术学院

电子产品生产工艺课程设计报告串联型稳压电源的设计

院系电子与信息工程系

专业应用电子

学生班级 2013 级

姓名尹如云任钊

学号 20132491 20130939

指导教师单位电子与信息工程系

指导教师姓名马玲

2014年7月

串联稳压源的设计

1、电路指标

①直流输出电压U O：6V～15V；

②最大输出电流Io：500mA；

③电网电压变化±10％时，输出电压变化小于±1％；

2、电路初选

图1：直流稳压电源电路设计初选电路图

由于桥式整流、电容滤波电路十分成熟，这里我们选择桥式整流、电容滤波电路作为电源的整流、滤波部分。由于要求电源输出电压有一定的调整范围，稳压电源部分选择串联负反馈稳压电路。同时由于对输出电流要求比较大，调整管必须采用复合管。

图1 直流稳压电源设计初选电路图

3、变压部分

这一部分主要计算变压器B1次级输出电压（U B1）O和变压器的功率P B1。

一般整流滤波电路有2V以上的电压波动（设为ΔU D）。调整管T1的管压降（U T1）CE 应维持在3V以上，才能保证调整管T1工作在放大区。整流输出电压最大值为15V。根据第二章《常用整流滤波电路计算表》可知，桥式整流输出电压是变压器次级电压的1.2倍。

当电网电压下降－10％时，变压器次级输出的电压应能保证后续电路正常工作，那么变压器B1次级输出电压（U B1）OMIN应该是：

（U B1）OMIN＝（ΔU D＋（U T1）CE＋（U O）MAX）÷1.2

（U B1）OMIN＝（2V＋3V＋15V）÷1.2＝20V÷1.2＝16.67V

则变压器B1次级额定电压为：

（U B1）O＝（U B1）OMIN÷0.9

（U B1）O＝16.67V÷0.9＝18.5V

串联稳压源的设计

当电网电压上升＋10％时，变压器B1的输出功率最大。这时稳压电源输出的最大电流（I O）MAX为500mA。此时变压器次级电压（U B1）OMAX为：

（U B1）OMAX＝（U B1）O×1.1

（U B1）OMAX＝18.5V×1.1＝20.35V

变压器B1的设计功率为：

P B1＝（U B1）OMAX×（I O）MAX

P B1＝20.35V×500mA＝10.2VA

为保证变压器留有一定的功率余量，确定变压器B1的额定输出电压为18.5V，额定功率为12VA。实际购买零件时如果没有输出电压为18.5V的变压器可以选用输出电压为18V 或以上的变压器。当选用较高输出电压的变压器时，后面各部分电路的参数需要重新计算，以免由于电压过高造成元件损坏。

4、整流部分

这一部分主要计算整流管的最大电流（I D1）MAX和耐压（V D1）RM。由于四个整流管D1～D4参数相同，所以只需要计算D1的参数。

根据第二章《常用整流滤波电路计算表》可知，整流管D1的最大整流电流为：

（I D1）MAX＝0.5×I O

（I D1）MAX＝0.5×500mA＝0.25A

考虑到取样和放大部分的电流，可选取最大电流（I D1）MAX为0.3A。

整流管D1的耐压（V D1）RM即当市电上升10％时D1两端的最大反向峰值电压为：

（V D1）RM≈1.414×（U B1）OMAX＝1.414×1.1×（U B1）O≈1.555×（U B1）O

（V D1）RM≈1.555×18.5V≈29V

得到这些参数后可以查阅有关整流二极管参数表，这里我们选择额定电流1A，反向峰值电压50V的IN4001作为整流二极管。

5、滤波部分

这里主要计算滤波电容的电容量C1和其耐压V C1值。

根据根据第二章滤波电容选择条件公式可知滤波电容的电容量为（3－5）×0.5×T÷R，一般系数取5，由于市电频率是50Hz，所以T为0.02S，R为负载电阻。

当最不利的情况下，即输出电压为15V，负载电流为500mA时：

C1＝5×0.5×T÷（U O÷I O）

C1＝5×0.5×0.02S÷（15V÷0.5A）≈1666μF

串联稳压源的设计

当市电上升10％时整流电路输出的电压值最大，此时滤波电容承受的最大电压为：V C1＝（U B1）OMAX＝20.35V

实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量，这里可以选择2200μF的铝质电解电容。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，这里选择35V。

6、调整部分

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（BV T1）CEO，最大允许集电极电流（I T1）CM，最大允许集电极耗散功率（P T1）CM。

在最不利的情况下，市电上升10％，同时负载断路，整流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（BV T1）CEO为：（BV T1）CEO＝（U B1）OMAX＝20.35V

考虑到留有一定余量，可取（BV T1）CEO为25V。

当负载电流最大时最大允许集电极电流（I T1）CM为：

（I T1）CM＝I O＝500mA

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（I T1）CM为600mA。

这样大允许集电极耗散功率（P T1）CM为：

（P T1）CM＝（（U B1）OMAX－U OMIN）×（I T1）CM

（P T1）CM＝（20.35V-6V）×600mA＝8.61W

考虑到留有一定余量，可取（P T1）CM为10W。

查询晶体管参数手册后选择3DD155A作为调整管T1。该管参数为：P CM＝20W，I CM＝1A，BV CEO≥50V，完全可以满足要求。如果实在无法找到3DD155A也可以考虑用3DD15A代替，该管参数为：P CM＝50W，I CM＝5A，BV CEO≥60V。

选择调整管T1时需要注意其放大倍数β≥40。

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。

（BV T2）CEO＝（BV T1）CEO＝（U B1）OMAX＝20.35V

同样考虑到留有一定余量，取（BV T2）CEO为25V。

（I T2）CM＝（I T1）CM÷βT1

（I T2）CM＝600mA÷40＝15mA

（P T2）CM＝（（U B1）OMAX－U OMIN）×（I T2）CM

（P T2）CM＝（20.35V－6V）×15mA＝0.21525W

串联稳压源的设计

考虑到留有一定余量，可取（P T2）CM为250mW。

查询晶体管参数手册后选择3GD6D作为调整管T2。该管参数为：P CM＝500mW，I CM＝20mA，BV CEO≥30V，完全可以满足要求。还可以采用9014作为调整管T2，该管参数为：P CM＝450mW，I CM＝100mA，BV CEO≥45V，也可以满足要求。

选择调整管T2时需要注意其放大倍数β≥80。

则此时T2所需要的基极驱动电流为：

（I T2）MAX＝（I T2）CM÷βT1＝15mA÷80＝0.1875mA

7、基准电源部分

基准电源部分主要计算稳压管D5和限流电阻R2的参数。

稳压管D5的稳压值应该小于最小输出电压U OMIN，但是也不能过小，否则会影响稳定度。这里选择稳压值为3V的2CW51，该型稳压管的最大工作电流为71mA，最大功耗为250mW。为保证稳定度，稳压管的工作电流I D5应该尽量选择大一些。而其工作电流I D5＝（I T3）CE＋I R2，由于（I T3）CE在工作中是变化值，为保证稳定度取I R2＞＞（I T3）CE，则I D5≈I R2。这里初步确定I R2MIN＝8mA，则R2为：

R2＝（U OMIN－U D5）÷I R2MIN

R2＝（6V－3V）÷8mA＝375Ω

实际选择时可取R2为390Ω

当输出电压U O最高时，I R2MAX为：

I R2MAX＝U OMAX÷R2

I R2MAX＝15V÷390≈38.46mA

这时的电流I …… 此处隐藏：3872字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……