广东工业大学课程设计通用模板.docx

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广东工业大学课程设计通用模板

课程设计

课程名称模拟电子技术课程设计B

题目名称串联型直流稳压电源

学生学院物理与光电工程学院

专业班级电子科学与技术2010级2班

学号**********

学生姓名康亚帅

指导教师唐惠玲

2011年12月01日

摘要：

一．设计任务目的与要求

目的：

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本

方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

要求：

设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；

2、输出电流：

额定电流为150mA，最大电流为500mA；

3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv；

二.模块及其原理介绍

电子设备一般都需要直流电源供电。

这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源，采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元件器件。

220V的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。

比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

电网供给的交流电压U1（220V,50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3，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UI。

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。

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图所示。

图1直流稳压电源框图

三．设计方案

图4稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电路，它由调整元件；比较放

大器；取样电路，基准电压等组成。

整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：

当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经比较放大器放大后送至调整管的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

图4具有放大环节的串联型稳压电路

1、方案比较

方案一：

基本的串联型直流稳压电源

方案二：

带有保护环节的串联型直流稳压电源

方案三：

实用串联型直流稳压电源

方案一为最基本的串联型直流稳压电路，但是缺少保护电路和比较放大电路，不实用；方案三为实用的串联型直流稳压电源，功能最为强大，但电路比较复杂，成本较高，不符合需要。

故最终选用方案二。

2、整体电路框架

单元电路设计及元件选择

（1）电源变压器

由于我们接入的是220V50HZ的交流电，考虑到我们的需要，故对其进行降压。

可知，稳压电源的输入电压一般为Ui=（2~3）Uo，故选用变压器为15V10W。

（2）整流电路

整流电路包括单相半波整流和全波整流两种。

在单相半波整流中，只利用了交流电压的

半个周期，脉动大效率低。

所以为了克服这些缺点，我们将采用单相全波整流电路的单相桥式整流电路。

在输出电流最大为500mA的环境下咱们可以选择额定电流为1A,反向耐压为1000V的二极管IN4007.

（3）滤波电路

整流过后，为了减小电压的脉动，加入低通滤波电路，使输出电压平滑。

由于次级线圈电压为15V，当输出电流为0.5A时，电路负载为18欧，滤波电容计算公式求得电容的取值范围为1667-2750uF,在这里选取2mF。

（4）、稳压电路的预设

稳压电路组要由四部分构成:

调整管,基准稳压电路,比较放大电路,采样电路。

根据实验方案，这里采用一个具有放大环节的基本串联型稳压电路加一个截留型过流保护电路。

由于输出电流较大,达到500mA,为防止电流过大烧坏调整管,需要选择功率中等或较大的有3个电极的管子,调整管的击穿电流必须大于500mA,又由于有3个电极的管子CE间的蒙受的最大管压降应该大于15-6=9V,考虑到电网的波动,调整管所能蒙受的最大管压降应该大于13V,最小功率应该达到=6.5W。

在市场上容易常见的中功率NPN管为TIP41,它的最大功率为60W,最大电流跨越6A,所能蒙受的最大管压降为100V,远远满足调整管的条件。

负极的调整管则选择与之相对于应的中功率PNP管TIP42。

基准电路由4.3V的稳压管以及1K欧的掩护电阻组成。

由于输出电压要求为6伏以及9伏,如果采样电路取固定值则容易造成偏差,同样为了增加电源的实用性,采样电路将由两个电阻以及一个可调电阻组成,

为了使输出电压更稳定,输出纹波更小,故对输出端进行再次滤波,在输出端接一个1uf的电解电容。

使得电源的性能更好,电压更稳定。

3、电路总图

4、元件清单

名称及标号型号及数量

变压器：

NLT_PQ_4_10—1个

集成运算放大器：

LM741—2个

稳压管：

IN4731A—2个

二极管：

IN4007—4个

三极管：

TIP41C—1个

TIP42C—1个

S9013—1个

S8550—1个

电解电容：

1000uf—4个

1uf—1个

2.2uf—2个

电阻：

1K—2个

989—2个

240—2个

1—4个

39—1个

电位器：

1K—1个

电源线：

—1条

三孔接线柱：

—1个

四．实验结果与数据分析

在额定电压下的电流如图所示，接近于150mA，与实验要求相符合

调节滑动变阻器，是输出电压为+6V,-6V,仿真结果如图所示

重新调节滑动变阻器，是输出电压达到正负9V，如图所示，仿真结果与预期结果基本一致。

纹波系数

纹波电压在400uV左右，比要求的5mV要低，而实际测量时，纹波的电压只有0.2mV，远远低于所要求的5mV，所以符合要求。

第五章结论与问题讨论

优点:

该电路预设简略。

输出电压不变,纹波值小,并且使用的元件较少,经济实惠,输出功率大,调整管可蒙受的范围也很大,。

缺点:

电压缺少一个掩护电路,当电路由于偶然原因呈现高的电压电子脉冲时,可能对电路造成危害,使得电路故障率提高。

改进:

可以在稳压电路那里再接一个过掩护电路电路。

削减接电或断电时孕育发生的瞬间高电压对电路元件的破坏。

心得体会:

在这次的课程设计中，我学习到了很多课本上没有的知识，对模电书的只是也在做作品的过程中得到了巩固和更好的理解。

在做实物的时候，不像是模拟仿真，总是那么理想，可能会出现这样或那样的问题，这就要求我们要提高分析和处理问题的能力，在遇到瓶颈时也要多与同学交流。

这次课程设计提高了我的动手能力，学会了怎样按照课本中的知识指导去查阅资料，设计选取电路和元器件，组装调试电路，以及测试和分析。

值得高兴的是，在此次课程设计中，我还掌握了PCB板的设计和制作的方法。

总的来说，确实是让我受益匪浅！

参考文献

1、童诗白、华成英，《模拟电子技术基础》

2、康华光，《电子技术基础》模拟部分

3、赵淑范王宪伟，《电子技术实验与课程设计》