串联直流稳压电源.

串联直流稳压电源南昌大学科学技术学院信息学科部电子系必须讲在前面的话关于请假和旷课每个人两周内只有两次次请假的机会，每次请假时间不超过半天，不请假算旷课，无故旷课时间累计达到一天，则做不合格处理；迟到半小时按旷课一节处理。关于作品作品从画图到制板到焊接到测试全部要独立完成，特别是画图过程，一旦发现图纸是抄袭的，不论原版还是盗版，一律按不合格处理，请同学们自觉画图，并保管好自己的图纸，不被抄袭。关于电脑建议同学们能够自带笔记本电脑完成图纸设计。关于实验室卫生由班长每天安排同学打扫实验室，若当天有迟到的同学，则由迟到的同学负责卫生打扫，工程实训结束后须安排15-20人左右进行大扫除。一、设计任务设计一个串联直流稳压可调电源，电路具体参数要求为：①直流输出电压UO：3V—15V；②最大输出电流IO：1A；③电网电压变化±10％时，输出电压变化小于±1％；④三稳压电源直流输出电压U：+5V；+9V；-9V。二、设计要求1、在布局完成的基础上完成实物焊接，制作实物时应尽量避免使用跳线。各种功能模的构成器件尽量紧凑排布。2、在制作实物时，电源及地需预留端口出来，以便仪器的测量。3、制板时需大家把学号、姓名也一同制作出来。格式如：7020907057B张某某。4、要求焊接电路时，分模块进行焊接。焊接完一个功能模块进行测试成功后再进行下一个模块的焊接。三、串联稳压直流电源设计思路小功率稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路五部分组成。四、稳压电源基本原理BTU11DU图示是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。由于T1基极电压被D1固定在，T1发射结电压在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0.7V，锗管为0.3V），所以输出电压。当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略，则。BETU1BETDUUU110BETU110DUU四、稳压电源基本原理假设由于某种原因引起输出电压U0降低，即T1的发射极电压降低，由于保持不变，从而造成T1发射结电压上升，从而引起T1基极电流上升。由三极输出动态曲线图可知，T1压降将迅速减小，输入电压UI更多的加到负载上，U0得到快速回升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：ETU11DUBETU1BTI1CETU1四、稳压电源基本原理当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。由于直接通过输出电压的变化来调节T1的管压降，这样控制作用较小，稳压效果还不够理想。因此这种稳压电源仅仅适合一些比较简单的应用场合。四、稳压电源基本原理由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，当需要改变输出电压时必须更换稳压管，造成电路的灵活性较差；同时由输出电压直接控制调整管的工作，造成电路的稳压效果也不够理想。所以必须对简易稳压电源进行改进，增加一级放大电路，专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作。由于整个控制过程是一个负反馈过程，所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源。四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理图示是串联负反馈稳压电路电路图，其中T1是调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3～R5组成取样电路，R6是负载。四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理R3～R5是取样电路，由于取样电路并联在稳压电路的输出端，而取样电压实际上是通过这三个电阻分压后得到。在选取R3～R5的阻值时，可以通过选择适当的电阻值来使流过分压电阻的电流远大于流过T2基极的电流。也就是说可以忽略T2基极电流的分流作用，这样就可以用电阻分压的计算方法来确定T2基极电压。BTU2四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理四、稳压电源基本原理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。一般复合调整管有四种连接方式，如图所示四、稳压电源基本原理五、具体电路设计及参数计算470uFC9CapPol1D7DZenerD5NPNT4PNP1KR4Res250R2ResSemiT5NPND6NPN1R5T1NPNT2NPN1KR3ResSemi1KR1T3NPN1KRW1RPot100pFC10100uFC2CapPol13300uFC1CapPol11R71R81.5KR9Res2D14LED01.5KR10Res2GND+VCCD1Diode1N5408D3Diode1N5408D2Diode1N5408D4Diode1N5408J6SocketJ7Socket五、具体电路设计及参数计算——变压器主要计算变压器B1次级输出电压和变压器的功率。220V交流电源变压器次级输出（UB1)oB1五、具体电路设计及参数计算——变压器一般整流滤波电路有2V以上的电压波动（即纹波电压，设为ΔUD）。调整管T1的管压降应维持在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《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。得下列计算公式：VVVVVUUUUMAXDCEROB67.162.1202.115322.111五、具体电路设计及参数计算——变压器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次级输出电压为：VUUOBOMINB5.189.067.169.011五、具体电路设计及参数计算——变压器当电网电压上升＋10％时，变压器B1的输出功率最大。此时变压器B1次级输出电压为：这时当稳压电源输出的电流达到最大（即设计最大电流值1A）时。此时变压器次级B1的设计功率为：VVUUMAXBOMAXB35.201.15.181.111WAVIUPMAXOMAXBB35.20135.2011五、具体电路设计及参数计算——变压器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20.35W。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。设计中选用的变压器为输出电压18V，额定功率25W。五、具体电路设计及参数计算——整流电路五、具体电路设计及参数计算——整流电路上图中为RL负载电阻，经变压器降压后，。对u2用傅里叶级数展开后可得式中恒定分量即为负载电压的平均值，因此有直流电流为tVusin222tttVuL2cos3542cos1542cos34222229.022VVVLLLRVI29.0五、具体电路设计及参数计算——整流电路在桥式整流电路中，二极管D1、D4和D2、D3是两两轮流导通的，所以流过每个二极管的平均电流为当处时波形正半周时，二极管D2、D3处于截止状态。此时D2、D3所承受到的最大反向电压均为的最大值，即一般电网电压波动范围为。实际上选用的二极管的最大整流电流IDM和最高反向电压VRM应留有大于10%的余量。LDII2122VVRM%10五、具体电路设计及参数计算——整流电路计算整流管的最大电流和耐压由于五个整流管D1—D4参数相同，所以只需要计算D1的参数。整流管D1的最大整流电流为：考虑到取样和放大部分的电流，可选取最大电流（ID1）MAX为0.8A。MAXDI1RMDV1AAIIMAXOMAXD5.0121211五、具体电路设计及参数计算——整流电路整流管D1耐压的计算应取市电上升10％时，D1两端的最大反向峰值电压：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3A，反向峰值电压1000V的IN5408作为整流二极管。RMDV1VVUVOBRMD28181.121.1211五、具体电路设计及参数计算——滤波电路这里主要计算滤波电容的电容量C1和其耐压值。根据滤波电容选择条件公式可知，滤波电容的电容量为：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。1cVRTC5.053五、具体电路设计及参数计算——滤波电路当最不利的情况下，即输出电压为15V，负载电流为1A时：FVRTC330011502.05.055.0531五、具体电路设计及参数计算——滤波电路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电压达到最大：VVUVOMAXBC8.19181.111五、具体电路设计及参数计算——滤波电路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3300μF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。五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分3333五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分五、具体电路设计及参数计算——调整部分六、三稳压电源部分+9V1KR102Res21KR1110Res2560R101Res2D101红灯D102黄灯D1110绿灯GND-9V+5V1000uFC5CapPol11000uFC3CapPol1330uFC4CapPol1330uFC6CapPol1GNDGND1000uFC7CapPol1330uFC8CapPol1GNDJ1变压器正输入端J2变压器负入端J3变压器地输入端D13Diode1N4007D11Diode1N4007D12Diode1N4007D10Diode1N4007+10V-10VGND+10VOUT+10VOUT-10VOUT+5V+9V-9VIN12OUT3GNDU1MC7805ACTIN12OUT3GNDU2MC7809CTIN21OUT3GNDU3MC7909ACTJ4SocketGND