串联稳压电源课程设计.docx

1、串联稳压电源课程设计 串联模拟稳压电源课程设计报告1、实验课题用分离元件设计一个串联模拟稳压源二、实验目的（1）掌握串联负反馈稳压源的工作原理；（2）了解直流串联稳压电源；（3）通过电路参数调整，加深理解直流串联稳压电源的工作原理；（4）学会分析和排除故障的方法。3、实验仪器与元件直流稳压源1台、数字式万用表1块、面包板1块、滑动变阻器1块、电阻5只、NPN三极管3只、电容3只、8V稳压管1只、导线若干。（型号下面再提）4、实验原理1、原理分析 如图428是串联负反馈稳压电路电路图，其中T1-T2是复合调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3R5组成取样电路，R6是负载。其电路组

2、成框图见图422。假设由于某种原因引起输出电压UO降低时，通过R3R5的取样电路，引起T2基极电压（UT2）O成比例下降，由于T2发射极电压（UT2）E受稳压管D1的稳压值控制保持不变，所以T2发射结电压（UT2）BE将减小，于是T2基极电流（IT2）B减小，T2发射极电流（IT2）E跟随减小，T2管压降（UT2）CE增加，导致其发射极电压（UT2）C上升，即调整管T1基极电压（UT1）B将上升，T1管压降（UT1）CE减小，使输入电压UI更多的加到负载上，这样输出电压UO就上升。调整过程可以用下面的变化关系图表示：UO（UT2）OUD1恒定（UT2）BE（IT2）B（IT2）E（UT2）CE

3、（UT2）C（UT1）B（UT1）CEUO当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反，变化关系图表示：UO（UT2）OUD1恒定（UT2）BE（IT2）B（IT2）E（UT2）CE（UT2）C（UT1）B（UT1）CEUO在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T3，输出电压UO的变化经过T3放大后再去控制调整管T1-T2的基极，使电路的稳压性能得到增强。T3的值越大，输出的电压稳定性越好。仿真图滑动变阻器的滑片指到最上端时滑动变阻器最下端时仿真结果图2、相关理论（1）电容能储存电荷，可作为瞬时电源，同时能隔直通交，是获得较稳定的恒压源不可缺少的元件。（2）在串联负反馈

4、稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T2，输出电压UO的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极，使电路的稳压性能得到增强（3）当输出电流不能达到要求时，可以通过采用复合调整管的方法来增加输出电流。复合管都是由一个小功率三极管T2和一个大功率三极管T1连接而成。复合管就可以看作是一个放大倍数为T1T2，极性和T2一致，功率为（PT1）PCM的大功率管，而其驱动电流只要求（IT2）B。五、设计实例（1）电路指标1直流输出电压UO：10V15V；2直流输入电压：25V；3最大输出电流IO：200mA；4电压调整率优于7%。（2）各元器件的作用及参数计算a、滤波部分 C1的作用：滤

5、波 须考虑滤波电容的电容量C1和其耐压VC1值电容量为0.5TR，系数一般取5，T=0.02S，R为等效负载。当最不利的情况下，即输出电压为15V，负载电流为200mA时：C150.5T（UOIO）50.50.02S（15V0.2A）666F、VC125V，实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量。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。 b、调整部分 T1-T2的作用：增加输出电流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（BVT1）CEO，最大允许集电极电流（IT1）CM，最大允许集电极耗散功率（PT1）CM。在最

6、不利的情况下，负载断路，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（BVT1）CEO为：（BVT1）CEO25V当负载电流最大时最大允许集电极电流（IT1）CM为：（IT1）CM200mA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（IT1）CM为300mA。这样大允许集电极耗散功率（PT1）CM为：（PT1）CM（UB1）OMAXUOMIN）（IT1）CM。以上均要考虑到留有一定余量最后查询晶体管参数手册后选择调整管T1。同理：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。（BVT2）CEO（BVT1）CEO25V（IT2

7、）CM（IT1）CMT1（PT2）CM（UB1）OMAXUOMIN）（IT2）CM同样要考虑到留有一定余量。然后查询晶体管参数手册选择调整管T2。则此时T2所需要的基极驱动电流为：（IT2）MAX（IT2）CMT1一般复合调整管有四种种连接方式C、基准电源部分D1和R2的作用：提供一个基准电源，R2起限流作用。主要确定稳压管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UOMIN，但是也不能过小，否则会影响稳定度。这里选择稳压值为8V。为保证稳定度，稳压管的工作电流ID5应该尽量选择大一些。而其工作电流ID5（IT3）CEIR2，由于（IT3）CE在工作中是变化值，为保证稳

8、定度取IR2（IT3）CE，则ID5IR2。这里初步确定IR2MIN8mA，则R2为：R2（UOMINUD5）IR2MIN（10V8V）8mA250实际选择时要偏大点当输出电压UO最高时，IR2MAX为：IR2MAXUOMAXR2这时的电流IR2MAX小于稳压管D5的最大工作电流，可见选择的稳压管能够安全工作。d、取样部分 R3R5的作用：控制输出电压主要计算取样电阻R3、R4、R5的阻值。 由于取样电路同时接入T3的基极，为避免T3基极电流IT3B对取样电路分压比产生影响，需要让IT3BIR3。另外为了保证稳压电源空载时调整管能够工作在放大区，需要让IR3大于调整管T1的最小工作电流（IT1

9、）CEMIN。假设取IR3MIN10mA。则可得：R3R4R5UOMINIR3MIN10V10mA1K当输出电压UO10V时：UD5（UT3）BE（R4R5）（R3R4R5）UO（R4R5）（UD5（UT3）BE）（R3R4R5）UO（8V0.7V）100010V870当输出电压UO15V时：UD5（UT3）BER5（R3R4R5）UOR5（UD5（UT3）BE）（R3R4R5）UO（8V0.7V）100015V580理论值为：R5=580、R4=190、R3=130。但实际选择时可改变IR3MIN的大小取值。e、放大部分T3的作用:T3为比较放大器与R1构成负反馈网络主要是计算限流电阻R1和

10、比较放大管T3的参数。由于这部分电路的电流比较小，主要考虑T3的放大倍数和集电极发射极反向击穿电压（BVT1）CEO。这里需要T3工作在放大区，可通过控制T3的集电极电流（IT3）C来达到。而（IT3）C是由限流电阻R1控制，并且有：IR1（IT3）C（IT2）B一方面，为保证T1能够满足负载电流的要求，要求满足IR1（IT2）B；另一方面，为保证T3稳定工作在放大区，以保证电源的稳定度，其集电极电流（IT3）C不能太大。这里可以选IR1为1mA，当输出电压最小时，则R1为：R1（UB1）OUO（UT1）BE（UT2）BE）IR1（25V10V0.7V0.7V）1mA13.6K实际选择时课偏大

11、。当输出电压最大时，IR1为：IR1（UB1）OUO（UT1）BE（UT2）BE）R1（25V6V0.7V0.7V）13.6K1294mAf、其他元件C2的作用：此电容的作用是为防止发生自激振荡影响电路工作的稳定性。C3的作用：电容C3是为提高输出电压的稳定度，特别对于瞬时大电流可以起到较好的抑制作用。6、测试数据分析A.数据测试方法（1）连接好电路后，输入电压调为25V，同时调节滑动变阻器使输出电压为10V（2）在此情况下，滑动变阻器不变，使输入电压分别为以下数据，同时记录输出电压（3）再将输入电压调为25V，同时调节滑动变阻器使输出电压为13V（4）重复步骤（2）（5）最后将输入电压调为2

12、5V，同时调节滑动变阻器使输出电压为15V（6）重复步骤（2）所得表格如下B.数据分析(1)从上面表格中随机选择几组数据计算输出电压的变化量UO以及输入电压的变化量(2)然后根据公式=*100%,计算出多组值(3)计算出的平均值(4)最后将值与7%比较，若小于7%则说明本次实验较完美表格如下 计算结果为从表格可以看出：电压调整率优于7%。7、调试中所遇到的问题及解决方法A.所遇到的问题1该电路不能稳压。2输出电压达不到要求。3输出电压不稳定，上下波动较大。4实验室里找不到理论计算出的元器件。B.解决方案（对以上问题一一解答）1使用部分元件撤离法，一步一步的检查，最后发现是三极管被击穿。2这是我

13、调节取样电路部分，改变R3和R5的阻值，采用的方法是“逐步尝试法”。3通过改变电容的大小最终得以解决。4这一步最麻烦，必须得理论联系实际，主要采用的方法是“逐步尝试法”，多次试验后，最终得出了满意的答案。8、总结在假期的充分准备下，我对实验原理以及相关参数的设定都掌握得非常透彻。同时我们小组相互讨论，猜测老师要提的问题，在我的带动下，我们组顺利通过了预答辩。在调试过程中，也遇到了不少问题，在老师的帮助下更多的是自我思考与测试，很快就将结果调出来了。在后面几节课中，我为我们小组讲一些主要的原理，为最终答辩做准备，同时帮助其他同学完成调试任务。通过这次模电课程设计，加强了我们的动手能力，同时培养了我们独立思考、勇于克服困难、团队协作的精神，大家互帮互助在其中得到了很大的加强。我们不再是单体的，而是一个整体，团结的整体，老师的教学让我们学到很多，而我们自己从实践中也摸索着学到了很多。