串联反馈型稳压电路设计.docx
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串联反馈型稳压电路设计
成绩
模拟电子技术课程设计
院部名称机电工程学院
专业电气工程及其自动化
班级
学生姓名
学号
第一章设计目的和要求.....................................................
1.1实验目的
1.2实验要求
第二章电路原理及分析.......................................................
2.1题目分析
2.2电路原理构成
2.3稳压原理与输出电压的调节
第三章电路设计及构成................................................................
3.1设计思想
3.2原件参数表
第四章仿真分析................................................................
4.1静态测量
4.2动态测量
第五章实验结果分析.................................................
5.1误差分析
第六章设计小结.................................................
串联反馈型稳压电路
第一章·设计要求和目的
1.1实验目的
（1）通过实验进一步掌握稳压电路的工作原理。
（2）学会电源电路的设计与调试方法。
1.2实验要求
（1）性能指示要求：
a.输入220V交流电压，具有输出电压可调功能，输出电压范围3~18V。
b.电路具有自身保护功能，具有一定的带负载能力。
输出电流大于500mA
c.负载电流为500mA时，过流保护电路工作
d.电路具有一定的抗干扰能力
（2）报告要求：
a.作出电路设计与分析
b.检验所设计电路是否满足设计要求。
若改变电路或元件参数值，写出原因根系及调整后的电路或元件参数值
第二章.题目分析
2.1电路框图
（1）电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。
电源变压器:
将交流电网电压v1变为合适的交流电压
整流电路:
将交流电压v2变为脉动的直流电压
滤波电路:
将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4
稳压电路:
清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定。
四个环节的工作原理如下：
电源变压器：
将电网交流电压（220V或380V）变换成符合需要的交流电压，此交流电压通过整流后获得电子设备所需的直流电压。
因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降压变压器。
整流电路：
利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50HZ交流电变换成方向不变但大小仍有脉动的直流电。
滤波电路：
利用储能元件电容C两端的电压（或通过电感L的电流）不能突变的性质，把电容C（或电感L）与整流电路的负载RL并联（或串联），就可以将整流电路输出中得大部分脉动成分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。
在小功率整流电路中，经常使用的是电容滤波。
稳压电路：
当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出地直流电压的幅值也将随之变化，因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化。
2.2电路原理构成
图中，R1，Rp和R2的作用是对Uo的变化进行采样，故称“采样电路”。
限流电阻R3和稳压管组成稳压电路，其作用是提供一个基准电压，故称“基准电压环节”。
运放A将采样信号与基准电压进行比较获得误差电压，经放大后控制VT；而且必须具有反向作用，以实现“Ib随Uo做相反变化”这一指导思想，故称运放A为“比较放大环节”。
晶体管VT的Uce由于受基流Ib的控制，故称为“电压调整环节”。
2.3.稳压原理与输出电压的调节
1>.稳压原理
根据前面的电路图，输出电压与输入电压的关系为
Uo=Ui-Uce
当输入电压U1增大（或负载电流I0减小时），输出电压U0将增加，取样电压Uf随之增大，而基准电压Uref不变，两者经比较放大后的误差使Ub和Ib减小。
调整管T的极间电压Uce增大，是U0减小，从而维持输出电压U0基本不变。
当输出电压U0减小（或负载电流I0增大）时，同样的分析可知输出电压亦将基本保持不变。
从反馈的角度看，我们已经知道电压负反馈具有减小输出电阻，稳定输出电压的作用，上述稳定过程实质上就是通过引入很强的电压负反馈来使输出电压维持稳定的。
可见输出电压的稳定是依靠调节调整管VT的管降Uce来实现的
2>.输出电压调节范围
采用电路中的电位器Rp可以使稳压电源的输出电压在一定范围内调节。
因为运放工作在线性区，并为理想运放则,可得
U-=U+=Uz
若电位器Rp滑动端位于最上端和最下端，将分别得到最小和最大的输出电压，即
Uomin=（R1+Rp+R2）Uz/（Rp+R2）
Uomax=（R1+Rp+R2）Uz/R2
所以，输出电压的调节范围为
（R1+Rp+R2）Uz/（Rp+R2）≤Uo≤（R1+Rp+R2）Uz/R2
3>调整管VT极限参数
由于调整管与负载串联，在忽略采样电路分流作用的情况下，流过调整管的电流近似等于负载电流。
因而调整管的最大集电极电流应大于最大负载电流，即
Icmax＞Iomax
由于电网电压的波动会使稳压电路的输入电压产生相应的变化，输出电压又有一定的调节范围，故调整管在稳压电路输入电压最高且输出电压最低时的管降最大，其值应小于调整管的击穿电压，即
Ucemax=Uimax—Uomin＜Uce（br）
当调整管管降最大且负载电流也最大时，调整管的功耗最大，集电极功耗，即
Pcmax≈Iomax（Uimax—Uomin）＜Pcm
在任何时刻同时满足上述三个公式，调试管才能安全工作。
4>基准电压源电路
基准电压Uref是稳压电路的一个重要组成部分，它直接影响稳压电路的性能。
为此要求基准电压源输出电压稳定性高，温度系数小，噪声低。
目前常采用带隙基准电压源集成组件，国产型号有CJ336，CJ329,国外型号有MC1403AD580等，一般这类带隙基准电压源可以输出1.205V的基准电压，而且电压稳定，输出电阻低，温度稳定好。
这类带隙基准电压源还能方便的转换成1.2~10V等多档稳定性极高的基准电压。
第三章·设计思想及其电路构成
3.1设计思想
（1）从串联电路的分压设想
如果设想有一个可变电阻和负载电阻RL串联，将可达到稳压的目的，如图a所示。
但是由于电网电压和负载的变化都是十分复杂，而且往往带有很大的偶然性，所以用人工去调节可变电阻R使Uo维持不变的做法是不现实的。
因此人们想到了用晶体管代替可变电阻的想法，如图b所示
（2）晶体管其可变电阻的作用
这一点可以从图c中找到答案。
例如，当基极电流为较小的Ib1时，此时的管压降Uce1却较大；反之，Uce2较小。
由此可见工作在放大区的晶体管可视为一个可变电阻，并且它的直流电阻Rce=Uce/βIb的大小是受基流Ib的控制。
这样由图b可知，显见，为保证Uo稳定不变应使Ib随Uo做相反的变化。
3.2元件的参数表
元件名称
元件数量
元件型号
元件参数
交流电压
1
V1
220V，50Hz
变压器
1
T1
100mH,1500uH
二极管
1
电容器
1
C1
200uF
电容器
1
C2
100uF
电阻
1
RL
7Ω
电阻
1
R1
3kΩ
电阻
1
R2
800Ω
电阻
1
R3
50kΩ
滑动变阻器
1
Rp
10kΩ
三极管
1
Q1
四．仿真分析
4.1静态测量
RP1的阻值（Ω）
RP1的百分比（％）
电压V0（V）
电流I0（A）
0
0
2kΩ
20
4kΩ
40
6kΩ
60
8kΩ
80
10kΩ
100
4.2动态测量
1、在输入端加上一个220V,50HZ交流电，用把信号源加在输入端，测量桥式整流过后两端的波形，用示波器显示出来。
上图为二次端输出波形,为正弦函数.
上面的是输出的直流电压,下面的锯齿波是经过整流后的波形,反映了整流器的调试整流的作用,将交流变成直流.
2.输出端负载电压变化
在整流电路之后的输出端的电压的变化没有起伏且恒定不变.,它的输出波形图是一条平滑的直线.效果理想
第五章．实际测量值与理论值的分析
5.1误差分析
（1）理论值：
Umax=18VUmin=3V
实际测量值：
Umax=18.101VUmin=3.105V
（2）误差率:
Umax%=（18.101-18）/18=0.56%Umin%=（3.105-3）/3=3.5%
两者均在误差范围内，因此实验的测量值符合要求。
第六章．设计小结
1通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问题的能力。
2采用分模块的设计顺序可以优化设计流程，使之更符合逻辑性。
但是需要注意的是，在其中每个环节必须认真进行，如果某模块电路没有设计好，或者存在错误，则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度。
3这次课程设计是一次理论联系实际的过程，在设计中遇到了许许多多的实际问题，在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果，这就需要我们在设计的过程中从实际出发，尽可能的考虑到实际情况。
另外，在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题，解决问题。
4通过这次课程设计，使我基本掌握了设计软件Multisim的使用方法,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后还需多加练习，熟练掌握。
5回顾本次课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，使我懂得了理论和实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正掌握知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。
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