串联型直流稳压电路Word下载.docx
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9
2、仿真结果如下:
五、实验室搭建电路12
1、模拟电路图:
12
2、实验室实际电路照片:
14
3、不接负载时电压表照片:
15
4、接负载时电压表照片:
16
六、主要元件参数和列表18
1、仿真时元件参数和列表18
2、实验室元件参数和列表18
七、总结18
八、参考文献…………………………………………………………………………….19
一、摘要
直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现电压为9V15V。
2)设计目的
通过本课题设计,学习电子系统设计的一般方法,要求学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及三极管来实现直流稳压电源;
掌握稳压电源的主要性能参数;
掌握Multisim仿真软件的应用;
掌握常用元器件的识别和测试;
熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法。
3)设计要求
稳压电路要加有放大环节以改善稳定性;
输出电压在一定范围内连续可调;
要加有保护电路。
4)技术指标
输入交流电压:
220V/50Hz
输出直流电压:
输出电流:
电源内阻:
稳压系数:
5)设计原理
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成如图所示:
(a)稳压电源框图
设计稳压电源,就是根据给定的技术指标,确定整流滤波电路和稳压电路两部分的电路方案和元器件参数,保证电源能正常工作。
电网供给的交流电压(220V,50Hz)经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压,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。
但这样的直流输出电压,还是会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流要求比较高的场合,还需要使用稳压电路,保证输出直流电压更加稳定。
调整管接在输入直流电压与输出端负载电阻之间,当输出电压发生波动时,调整管的集电极电压产生相应的变化,使输出电压基本保持稳定。
采样电阻,当输出电压发生变化时,采样电阻对变化量进行采样,并传送到放大电路的反相输入端。
基准电压由稳压管提供,接在放大电路的同相输入端。
放大电路将采样电阻送来的变化量进行放大,然后传送到调整管的基极。
二、元件选择的标准
1)选电路
初选电路,不是越复杂越好,应该选用既满足指标要求,又比较简单的电路。
2)调整环节
是由工作在放大区的调整管构成的。
因为输出电压稳定,要通过调整管的调节作用来实现,输出的最大电流要由调整管的最大允许电流来决定。
(一)调整管的选择(参看教材P412)三个参数()
1、最大集电极允许电流
+
通常取
2、集电极和发射级之间的最大允许反向电压
3、集电极最大耗散功率
(二)变压器次级电压的确定
稳压电路的直流输入电压
则变压器次级电压的有效值为
3)确定基准环节
一般是由稳压器提供的稳定直流电压,其电压值由决定,其中n为取样电阻分压比。
1)选用5V或内部具有温度补偿的稳压管;
2)为减小稳压管内阻及变化电流对稳压值的影响,稳压管工作电流应取大一些,一般为10mA左右;
3)在输出电压调节范围较大时,要使选定的限流电阻R满足;
4)确定取样电阻
由采样电阻,组成,取样电阻分压比为
1、和的选取
为了提高比较放大器的放大倍数,减小的影响,应使选大一些,考虑空载功耗不能太大,设计时,应满足,一般取20mA左右。
2、为了提高稳定度,n应该尽量取大些,一般在之间;
3、由可知,一经选定,当n变化时,也变,所以,常在和之间串一电位器,调节输出电压。
5)电容的选取
为滤波电容放电电流,一般可取最大负载电流
为滤波电容上电压在平均值上下的波动量
t为电容放电时间,因用桥式整流,最大放电时间可取交流电源的半周期(10ms)。
本次试验对,要求不高,对工作温度、纹波电压等也无要求,故选典型电路(加电路)。
另外,由于要求负载电流较大,故调整管选用复合管。
1)确定次级电压
由于要求调整管不能工作在饱和区,需满足:
为对应电网电压最低值(下降10%)时的整流输出值,这里取23V,由桥式整流的估算公式可得
可取=21.3V
此时
确定变压器匝数比:
2)确定整流滤波电路参数
桥式整流电路流过每个二极管的直流电流为最大负载电流的一半,则有:
当电网电压升高10%时,每管承受的最大反向电压为
选用1N4001,参数为:
3)电容的选取
本实验取
,t=10ms
选择耐压值应考虑电网电压最高,负载电流最小的最不利情况,即
可选耐压35V,容量为600μF电解电容器
4)调整管的选取:
a、功率管的选取
考虑到电网电压波动到最高值,负载短路时,整流滤波输出电压全部加在调整管两端,则调整管应满足下列要求:
,可取30V
选用2N2222:
实际测量:
,
b、推动管的选取:
可选2N2219,,
实际测量:
,
5)确定基准环节
选择稳压管1N5233B,,,,,取10mA,则
解得,取R=260Ω
6)确定取样电阻
取
7)确定比较放大器参数
仍选用2N2219
实测:
因为
所以取2.4Ma
取为2.7kΩ
(三)验算,
因为比较放大器的放大倍数
则
满足要求
经过方案设计,最后选定电路。
四、Multisim仿真过程
2、仿真结果如下
次级电压:
当全部接入时,示波器和电压表截图如下:
当接入阻值为零时,示波器和电压表的截图如下:
电路的输出电压在之间,在可以接受范围内。
不接负载时
不接负载时,电压变化不大,说明该系统的带负载能力较强,受负载干扰较小,性能优良。
五、实验室搭建电路
1、模拟电路图如下:
3、整流滤波后电压表照片:
4、不接负载时电压表照片:
5、接负载时电压表照片:
6、验证说明:
根据实验测得数据可以看出,接负载后,电压变化不明显,说明本电路带负载能力较强,性能很好。
六、主要元件参数和列表
1、仿真时元件参数和列表
名称
元件名称
元件参数
个数
变压器
TS_POWER_10_TO_1
变比:
11:
1
桥式整流二极管
1N4001
4
滤波电容
CAP_ELECTROLIT
600μF
功率管
2N2222
推动管
2N2219
比较三极管
RESISTOR
290Ω
333Ω
500Ω
2.7kΩ
稳压管
ZENER
6V
2、实验室元件参数和列表
TS_POWER_25_TO_1
12.5:
3300μF
3DD15
9013
390Ω
470Ω
1.2kΩ
2kΩ
6.5V
七、总结
通过这次实验也培养了我们胆大、心细、谨慎的工作作风,对自己的动手能力是个很大的锻炼,懂得了Multisim软件的运行与操作。
最重要的是懂得了串联稳压电源原理,串联型稳压电路是最常用的电子电路之一,它被广泛地应用在各种电子电路中。
不仅在收获知识的同时,我还收获了阅历,收获了成熟,在此过程中,我通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考、设计的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
我将所学知识运用到设计中,按照设计要求设计电路的参数,在按对应的参数选取元器件,通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。
在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
相信以后我会以更加积极地态度对待我的学习、对待我的生活。
我会更加努力地去弥补自己的缺点,发展自己的优点,去充实自己,只有在了解了自己的长短之后,我们会更加珍惜拥有的,更加努力的去完善它,增进它。
只有不断的测试自己,挑战自己,才能拥有更多的成功和快乐!
认真对待每一个实验,珍惜每一分一秒,学到最多的知识和方法,锻炼自己的能力,这个是我在课程设计中学到的最重要的东西,也是以后都将受益匪浅的!
八、参考文献
主参考文献
【1】夏路易.基于EDA的电子技术课程设计.电子工业出版社
【2】谢子美.电子线路设计实验测试第三版.华中科技大学出版社
【3】彭介华.电子技术课程设计指导.高等教育出版社
【4】焦宝文.电子技术基础课程设计指南.清华大学出版社
【5】电子技术常用器件手册