串联型连续可调直流稳压正电源电路
分析与设计
设计人：王章雄（10043125）
合作人：周益（10043112）
2012年4月4日
目录
一、前言摘要……………
二、设计任务……………
三、实验原理……………
四、系统组成……………
五、设计思路……………
六、设计调试……………
七、调试中遇到的问题…
八、解决方案……………
九、设计结论……………
十、心得体会……………
前言摘要
随着生活的各式各样，我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝大多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对电源的性能和参数要求也不同。
目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。
本次设计的题目为串联型连续可调直流稳压负电源：先是家用电源经过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流，再采用可调阻值的滑动变阻器进行分压，在桥堆的输出端加一电容C进行滤波，滤波后再通过LM317（具体参数参照手册）输出一个负电压，在LM317的输出端加一个电阻R1，调整端加一个固定电阻R2和R3，这样输出的电压就可以在某一范围内可调。因为电源的设计中要求输出电流可以扩展，在LM317的输出端加一个晶体管。
经过一系列的分析、准备、设计、焊接、调试…除了在布局与焊接美观方面之外，设计的电路基本符合设计要求。
设计任务和要求
①输出直流电压1.5—10可调；
②输出电流Iom=300mA;(有电流扩展功能)
③稳压系数Sr≤0.05；
④具有过流保护功能。
实验原理
基本方案介绍
本电路包括四部分：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路。
变压电路：本电路使用的降压电路是单向交流变压电路，家用交流电源先经过变压器得到一个副边电压U1，然后U1经过桥式整流和滤波电路得到U I,U I再经过一个来自比较的放大电路进行限流保护电路，把U2通过限流保护电路和一个基准电压电路及取样电路来输出一个稳压电压整流电路中利用二极管的单向导电性将电源变压器副边交流电压变换成脉动的直流电压，整流电路有半波整流电路和全波整流电路之分。
滤波电路将整流电路输出的单向脉动电压中的交流成分滤掉，输出表较平滑的直流电压U I。
采样电路由电阻R3、R4组成，R3变化反应输出电压U0的变化量，并将这种变化输入到放大电路的反相输入端。
放大电路的同相输入端接稳压管的稳定电压Uz,提供基准电压，基本不变。取样电压U2与Uz比较放大，放大电路的输出电压与U2反相。当U I升高或Io减小二导致输出电压Uo 升高，则U2升高，从而使放大电路的输出电位（即调整管的基极电位）降低；输出电压Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo必将随之减小，而调整管的管压降必将随之增大，使Uo保持基本不变。
系统组成
本实验的主器件有LM317一个，桥堆一个，电阻五个（其中滑动变阻器阻值1K欧姆，固定阻值电阻240欧姆,3欧姆，5100欧姆，33欧姆），电容两个（10pF和10pF）,晶体管2N1711一个，变压线圈一个（匝数比为10:1）导线若干。
设计思路
可调式稳压三端稳压器的选取：
因为本设计要求输出稳压负电源，并且在一定范围内可调，根据设计的要求，LM317符合这一设计，对于LM317来说，输出电压U0随输出端与调整端之间的总电阻R4与调整端与地的总电阻R3的改变而改变，设输出端的电势为U（相对地），在一定范围内，调整端的电势U0满足U1=[ (R3／R4)+1]
由于U0几乎不变，（不同的规格其值略有不同）。根据设计的要求：可选取R3为5.1K欧，R4为240欧一个可调电位器R1为1k来达到设计要求，还有其他一些设计细节在实物电路图中有添入（比如滤波、限流保护）。
调试中遇到的问题及解决方案在焊好电路后，先在输入端接入可调直流稳压电源检查桥堆是否焊好，结果发现接入15v直流电源时，用万用表测输出电压发现为0v。立刻断开电源，检查桥堆中二极管阴极阳极是否接对（将万用表调到蜂鸣检查）没有发现问题。
接着检查电路连线及焊点是否焊好，发现线路连线出了问题，电容被短路，三极管管脚接错。将怀疑被烧坏的电容及稳压器换掉，将三极管重新接过。再次接到直流电源，用万用测输出电压，发现当直流电压为12v左右时，输出电压达到1.5-10v。满足设计要求。
设计结论
本实验通过LM317的特性，在对LM317输出于调整端的电压与调整端与地之间电阻进行适当的选取后能设计出相应的设计。在误差允许范围内，本设计符合设计符合设计要求，即设计的要求。
心得体会
本实验核心是采用三端稳压器，虽然从理论上也可以用多个三极管等效代替，但从仿真效果来看，后者显然存在明显的不足，其主要体现在不能方便的得出预期的效果，也就是不能真正的设计出来。后来采用三端稳压器替代，果然得
到了所需要的数据结果。
其过程主要是根据教科书所提供的电路原型与资料所进行的对比有机的结合起来，过程充满了不可预知性，但终于也把仿真实际的做了出来。
接着根据仿真的实验器材进行实际的焊接电路，但有许多器材校方并没有提供，只有自己到电子市场去寻购，（从这个方面，倒也有一种工作人员的刺激，此是题外话，只为笑谈。）把所有必需的电子器材寻购完毕后才真正的进入根据仿真图进行实际的电路焊接，这个过程主要是由我的另一位组员完成，我也算是在这方面小小的偷了下懒！所以真正的焊接体会也就不是很多。唯一有的就是焊接速度与美观方面必然自己有严重的不足。
焊接完毕后下一步自然是检测调试，虽然开始第一次检测并没有成功，也查出来是变压器器件的问题，接着就是进行换实验器材，也就是变压器，终于能够在小方面达到实验目标，但具体不足还是与实验实际要求有着一定的差距，例如：并不能真正的达到电压可调在要求范围之中。所幸，最终完成了设计性的课程实验。
本次课设对已经学过的模电通过实际操作有了更为理性的认知，也充分的锻炼了一个人的实验设计能力与实际操作能力，收益非匪。
参考文献
模拟电子技术实践教程华成英主编
电子技术实践（二）南昌航空大学
电路（第五版）邱关源罗先觉
（后附仿真图）
上图为最小输出电压仿真图，下图为最大输出电压仿真图
电子技术课程设计 电气与电子工程系电气工程及其自动化专业 题目：串联型直流稳压电源 学生姓名：班号：学号： 指导教师; 时间：年月日 ~ 年月日
指导教师评语：成绩：
串联型直流稳压电源设计报告 一、设计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、设计任务：设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输入电压： 2、输出电压：3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压； 3、输出电流：最大电流为1A； 4、保护电路：过流保护、短路保护。 三、理电路和程序设计： 一电路原理方框图： 二原理说明： （1）单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电； （2）整流后的电压脉动较大.需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电； （3）滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行； （4）将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性.保障设备的正常
使用； （5） 关于输出电压在不同档位之间的变换.可以将稳压电源的电 压设置为标准电压再对其进行变换.电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节.从而实现对输出电压的调节。 四：方案选择 一：变压、滤波电路 方案一和方案二的变压电路和滤波电路相同.二者的差别主要体现在稳压电路部分。 图1 变压和滤波电路 二：稳压电路 方案一：此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压.电路 引入电压负反馈.当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时.晶体管发射极电位将随着升高（降低）.而稳压管端的电压基本不变.故基极电位不变.所以由E B BE U U U -=可知 BE U 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大）. 使得R 两端的电压降低（升高）.从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称.原理一样。
课程设计 课程名称模拟电子技术基础 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09级电子科学与技术3班学号3109008668 学生姓名崔文锋 指导教师何榕礼 2010年12 月20 日
目录 一、设计任务与要求。。。。。。1 二、电路原理分析与方案设计。。。。。。1 1、方案比较。。。。。。1 2、电路的整体框图。。。。。。3 3、单元设计及参数计算、元器件选择。。。。。。3 4、电路总图。。。。。。7 5、元器件清。。。。。。7 6、电路仿真过程及结果。。。。。。8 三、电路调试过程及结果。。。。。。10 四、总结。。。。。。10 五、心得体会。。。。。。11 六、组装后的实物电路图。。。。。。12
串联型直流稳压电源设计报告 一、设计任务与要求 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。 指标：1、输出电压6V 、9V 两档，同时具备正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA ，最大电流为500mA ； 3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p ≤5mv ； 任务：1、了解带有的组成和工作原理： 2、识别的电路图： 3、仿真电路并选取元器件： 4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路： 5、用仪器仪表对电路调试和测量相关参数： 6、撰写设计报告、调试。 二、电路原理分析与方案设计 采用变压器、二极管、集成运放、电阻、稳压管、三极管等元器件。220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较小的电流，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，所以输出电压也可以调节：同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射级输出形式就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。 1、方案比较 方案一： 先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由E B BE U U U -=可知BE U 将
串联型稳压电源电路原理图 串联型稳压电源电路PCB图
串联型稳压电源设计要求 要求： 1．PCB外形尺寸70 mm * 60 mm 2. 图中元件按指定位置摆放出 3．布线线宽>1.5 mm 输入插座IN、输出插座OUT分别位于PCB 的左右两侧。 由于流过BG1的电流大，连接BG1的导线粗些，BG1应靠边安装，以便加装散热器，画PCB时注意E、B、C脚不要画反。 大电位器RW1靠另一边，把手朝外。 加电前先检查线路、焊点、二极管、电解极性。用表检查输入输出，确认没有短路方可加电。 调整管BG1和电位器RW1直接装在外壳上，用导线将各端连到线路板相应的位置。由于流过BG1的电流较大，连接BG1的导线线径要
大些。BG1安装时应处理好它的绝缘和散热措施。 串联型稳压电源元器件清单
考核标准 报告10月8号学习委员按学号排序收齐后交到409。 考核标准（拟）： 成绩组成：平时成绩（20%）+ PCB设计（40%）+ 纸质报告（40%） 封面包含： 设计题目、学院名称、专业、班级、姓名、学号、指导教师 报告内容包含： 一. 课程设计目的（5分） 培养学生掌握典型电路设计软件Altium Designer 09 ，具备独立绘制电子线路图、制作PCB电路板的能力。使得同学们在以后的学习和工作中掌握常用电子线路设计软件的使用方法。 1. 熟悉Altium Designer 09软件及环境 2. 掌握PCB设计流程； 3. 能熟练运用印制电路板设计软件Altium Designer9软件进行原理图设计，其中包括原理图图纸的设置、各种报表的生成和原理图的输出等； 4. 能熟练运用印制电路板设计软件Altium Designer9软件进行PCB设计，其中包括PCB 设计步骤、PCB图的设计规则等； 5. 掌握原理图元件库、封装库的创建，会绘制新元件及其封装。 通过此课程的训练，进一步提高对Altium Designer这一软件的综合运用能力，锻炼实际应用能力，巩固所学的知识，为同学们将来走向工作岗位奠定基础。 二. 课程设计要求（5分） 1.设计报告简述设计原理和思路，附上电路原理图、PCB设计图、元器件清单图、自建元件封装、元件连接网络表等；。 2.设计上述印制电路板图PCB尺寸为70mm*60mm，要求元件布局紧凑、科学合理、整齐美观。(单层板\局部手工布线); 3.按照相关要求撰写课程设计报告书。 三. 课程设计内容（5分） 1.了解电路图的原理。
. 9.5.1 串联型稳压电路的工作原理 一、基本调整管电路 如下图（a）所示为稳压管稳压电路，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差，即（I-I）。ZZM扩大负载电流的最简单方法是：利用晶体管的电流放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为负载电流。电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图（b）所示，常见画法如图（c）所示。 其工作原理如下： 调整管：晶体管的调节作用使U稳定，晶体管称为调整管。O要使调整管起到调整作用，必须使它工作在放大状态。 串联稳压电源：由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电源。 线性稳压电源：由于调整管工作在线性区，故称这类电路为线性稳压
电源。 二、具有放大环节的串联稳压电路★电路构成 基本调整管稳压电路的输出电压不可调，且输出电压因U的变BE化而变，稳定性较差。为了使输出电压可调，加深电压负反馈，可在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。 电路如图所示，由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路组成。 . . ★稳压原理 当电网电压波动（或负载电阻的变化）使输出电压U上升时，O取样电压U增大，由于稳压管的电压U不变，运放的输入电压 ZN U(=U-U=U-U)增大，使A的输出减小（即调整管的基极电位降ZNPNPN 低），而使调整管T的c-e压降低增大，从而调节输出电压U（=U-U） ceOI减小。使输出电压得到稳定。 可见，电路是靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压。
★输出电压的可调范围 当电位器R的滑动端在最上端时，输出电压最小为2 当电位器R的滑动端在最下端时，输出电压最大为2 若R=R=R=300Ω，U=6V，则输出电压9V≤U≤18V。O213Z★调整管的选择 在串联型稳压电路中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数I、U 和P。CMCMBRCEO）（◆I 的选取CM调整管中流过的最大集电极电流为 I=I+I R1CmaxLmax其中I为负载电流最大额定值，I为取样、比较放大和基准R1Lmax环节所消耗的电流，通常R上的电流可忽略，所以1I?I LmaxCM ◆击穿电压的选取 . . 当电网电压波动±10%时，稳压电路输入电压U到最大值U，ImaxI同时输出电压又最低时，调整管承受的管压降最大，所以要求调整管击穿电压为 U?U-U OminImax BRCEO ）（◆功率P的选取CM调整管可能承受的最大集电极功耗为 P=U I=（U-U）I Cmax CmaxOminCmaxImax CEmax U是考虑到电网电压波动±10%时，稳压电路输入电
任务二、串联型稳压电源的装配与调试 任务描述： 随着人们生活水平的日益提高，通信技术不断的发展，同学们天天使用手机，手机的充电器就是一个稳压电源。在我们电子生产实习中，经常需要用到稳压电源，为后一级电路提供稳定的直流电压，图2-2-1 为串联型稳压电源的原理图。 图2-2-1 串联型稳压电源原理图 活动1 识读电路元件，实施元件检测 技能目标 1、能够识读和检测常用电子元器件 2、能够识读和检测稳压二极管 3、能够用MF-47型万用表检测各元器件 知识储备 一、稳压二极管 （一）简介 稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。其图形符号和封装形式如图2-2-2。
图2-2-2 稳压二极管的图形符号及其封装形式（二）原理 稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多如图2-2-3，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。 图2-2-3 稳压二极管特性曲线 （三）主要参数 1、Uz—稳定电压 指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。 2、Iz—额定电流 指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽并非不能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。 3、Rz—动态电阻 指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为
串联型直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、计任务和要求 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。 指标：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▲V op-p ≤5mv ； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由E B BE U U U -=可知BE U 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R 两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管
组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。 图2 方案二稳压部分单元电路 对以上两个方案进行比较，可以发发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，功率也较高，可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好，所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。 2、电路框图 整体电路的框架如下图所示，先有22V-15V的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的率波，最后得到正负输出的稳压电源。
第一章串联反馈型稳压电源整体简介制作串联反馈型稳压电源的目的要求 一、基本目的 此次工程训练选择使用分立式元器件构成串联反馈型直流稳压电源。学生通过实训了解相关分立式元器件的基本结构、工作原理、特性和参数以及由它们构成的串联型直流稳压电源的工作原理、原理图的设计和参数的计算、元器件的选用、计算机软件实现硬件的仿真、PCB板的设计、电路的安装和调试，最后完成达到技术指标要求的标准产品。 二、基本要求 1、依据性能指标和器件状况，设计稳压电源电子电路，并计算器件参数确定选择器件。（含散热设计）； 2、以本工程训练为实例先学习Protel99SE基本知识，并运用其绘制电源sch原理图和PCB图； 3、学习Proteus知识，对本电源电路进行仿真，最终确定sch和pcb图； 4、掌握电子电路板制作的全过程，实现电源的制作； 5、测量电源相关各项技术指标，完成系统调试。 基本知识介绍 一、电源变压器知识 1．初级(Primary Winding)：是指电源变压器的电源输入端。 2．次级(Secondary Winding)：是指电源变压器的输出端。
3．额定输入电压U：是指电源变压器的初级所接上的电压，也就是电源变压器的工作电压。对GS变压器来说，U＝230V；对BS变压器来说，U＝240V。 4．空载电流I：是指电源变压器的初级接上额定输入电压U而次级不带负载（即开路）时，流过初级的电流。I与变压器的设计有关，即使是两个不同厂家生产的相同规格的电源变压器，其I也可能不同。 5．空载电压U：是指变压器初级接受上额定输入电压U次级不带负载（即开路）时，次级两端的电压。U与变压器的设计有关，即使是两个不同厂家生产的相同规格的电源变压器，其U也可能不同。 6．负载电流I：是指变压器初级接上额定输入电压U，次级接上额定负载时，流过负载的电流。 7．负载电压U：是指变压器初级接上额定输入电压U，次级接上额定负载时，负载两端的电压。 8．定输出功率P：是指变压器在额定输入电压U时的输出功率，它表示变压器传送能量的大小。一般来说，在相同频率下，P越大，变压器的尺寸越大；P相同，即使输出电压U不同，变压器的尺寸也相同，即变压器的价格也应相差无几。 由公式P=U*I可知若输出功率P一定，若输出电压U越高，则输出电流I越低。举例来说，一个输出功率P=10VA的变压器，若输出电压U=24V，则输出电流I= P/U=10VA/24V ＝；若U=12V，则输出电流I=。 电源变压器：将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。 变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。 对于本次工程训练对电源变压器的要求主要为次级空载电压大小，额定输出功率，变压器的额定容量，所以在本次工程训练中选择的是小型单相式变压器，有四组输出线分别为7V、
串联型直流稳压电源 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。 指标：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA； 3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv； 一.原理电路和设计程序 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图所示。220V的交流电经变压器后变成电压值比较小的交流，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。下图为其基本框架 1.方案比较确定 方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源 方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电路
上面两种方案中，方案一较简单，但功能较少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一。从简单、合理、可靠、经济而且便于购买 的前提出发，选择方案二位最终的设计方案。 2．变压电路 （1）电源变压器T 的作用是将电网220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压 器的效率。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。根据经验，稳压电 路的输出电压一般选取U i =（2～3）Uo 。所以选择15V10W 的变压器。 3.整流和滤波电路 整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据整流滤波电路工作原理图可知： 当正半周时，二极管D1、D2导通（D5、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周； 当负半周时，二极管D5、D4导通（D1、D2截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周 滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u 3中的大部分纹波加 以滤除，以得到较平滑的直流电压U I 。U I 与交流电压u 2的有效值U 2的关系为： 2)2.1~1.1(U U I = 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 22U U RM = 流过每只二极管的平均电流为： R U I I R D 245.02== 4.稳压电路 交流电压经过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也随机变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网的电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得更高的稳定性。 由于成本、元件和仿真的条件限制，稳压电路只采取一个具有放大环节的基本串联型稳压电路和一个保护电路 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，造成电路
模电课程设计实验报告 学校：XX 专业：XXXX 课题：串联型直流稳压电源 指导老师： XXX 设计学生： XXXXXXX XXX 学号：XXXX XXX XXXX 2011/7/4 惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY
目录 一、课题--------------------------------------------------3 二、课题技术指标--------------------------------------------------3 三、设计要求--------------------------------------------------3 四、元件器件清单--------------------------------------------------3 五、设计方案--------------------------------------------------3 六、直流稳压电源的元器件--------------------------------------------------4 七、设计计算--------------------------------------------------6 八、焊接实图--------------------------------------------------8 九、心得体会--------------------------------------------------9
一、课题：串联型直流稳压电源 二、课题技术指标 1、输出电压：8~15V可调 2、输出电流：I O=1A 3、输入电压：交流220V +/- 10% 4、保护电流：I Om =1.2A 5、稳压系数：S r = 0.05%/V 6、输出电阻：R O < 0.5 Ω 7、交流分量（波纹电压）：<10mV 三、设计要求 1、分析电路组成及工作原理； 2、单元电路设计计算； 3、采用分立元件电路； 4、画出完整电路图； 5、调试方法； 6、小结与讨论。 四、元件器件清单 先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 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组成。变压器吧市电交流电压变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。本次设计主要采用串联型直流稳压电路，通过220V 、50HZ交流电压经电源变压器降压后，通过桥式整
串联型直流稳压电源设计报告 (2009-06-18 14:59:21) 转载 标签： 杂谈 串联型直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、计任务和要求 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。 指标：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； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压
部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R
两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的2 电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的 减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正 电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相 桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻 值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使 得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2 所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样 电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相 输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电 路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。
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 成绩
目录 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： 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 v 1 v 2 v 3 v 4 v o
集成直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：集成直流稳压电源 二、计任务和要求 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。 指标：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 ； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由E B BE U U U -=可知BE U 将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R 两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管
组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。 图2 方案二稳压部分单元电路 对以上两个方案进行比较，可以发发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，功率也较高，可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好，所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。 2、电路框图 整体电路的框架如下图所示，先有22V-15V的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的率波，最后得到正负输出的稳压电源。
串联稳压源的设计 兰州职业技术学院 电子产品生产工艺课程设计报告串联型稳压电源的设计 电子与信息工程系 应用电子 2013 尹如云任钊 20132491 20130939 指导教师单位指导教师姓名电子与信息工程系 马玲
2014年7月
1、电路指标 ①直流输出电压U o：6V?15V ; ②最大输出电流Io : 500mA ； ③电网电压变化±10%时，输出电压变化小于±1 %; 2、电路初选 图1 :直流稳压电源电路设计初选电路图 由于桥式整流、电容滤波电路十分成熟，这里我们选择桥式整流、电容滤波电路作为电源的
整流、滤波部分。由于要求电源输出电压有一定的调整范围, 稳压电源部分选择串联负反馈 3、变压部分 这一部分主要计算变压器B1次级输出电压（U B1 ）0和变压器的功率P BI。 般整流滤波电路有2V以上的电压波动（设为AU）。调整管T1的管压降（U T1）CE 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 第二章《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。 当电网电压下降一10%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（U B1 ）OMIN应该是: (U B1)OMIN =( AU D +( U T1)CE+(U O) MAX ) +1.2 (U B1)OMIN =( 2V + 3V + 15V) +.2= 20V+1.2= 16.67V 则变压器B1次级额定电压为: (U B1)0=( U B1 ) OMIN +0.9 (U B1)O= 16.67V +.9 = 18.5V
知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo 的变化，从而维持输出电压基本不变。 当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓ VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
工作原理图及功能方框图 假设由于某种原因（如电网电压波动或者负载电阻变化等）使输出电压上升，取样电路将这一变化趋势送到比较放大管的基极，与发射极基准电压进行比较，并且将二者的差值进行放大，比较放大管的基电极电位（即调整管的基极电位）降低。由于调整管采用射极输出形式，所以输出电压必然降低，从而保证Uo基本稳定。 稳压电路由于直接用输出电压的微小变化量去控制调整管。其控制作用较小，所以，稳压效果不好。如果在电路中增加一级直流放大电路，把输出电压的微小变化加以放大，再去控制调整管，其稳压性能便可大大提高，这就是带放大环节的串联型稳压电路。 当输入电压Ui增大(或减小)时，串联型稳压电路的稳压原理可用电路来说明。图中可变电阻R与负载RL相串联。若RL不变。增大(或减小)R值使输入电压Ui变化全部降落在电阻R
串联型晶体管稳压电路 班级：09电控姓名：宋辉学号：31 一、实验目的 1、熟悉Multisim9软件的使用方法。 2、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。 3、掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法 二、虚礼实验仪器及器材 双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管3DG6×2(9011×2)、DG12×1(9013×1)、晶体二极管IN4007×4、稳压管IN4735×1 三、知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压V o变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿V o 的变化，从而维持输出电压基本不变。 五、实验内容与步骤 1.如下所示，输入电路 1、整流滤波电路测试 按图连接实验电路。取可调工频电源电压为16V，作为整流电路输入电压u2。
整流滤波电路 1) 取RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压L，并用示波器观 察u2和uL波形，记入表5－1 。U2＝16V 2) 取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1。 3) 取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1 （V） L 2. 测量输出电压可调范围 更改电路如下所示
接入负载，并调节R6，使输出电流U0＝9V。若不满足要求，可适当调整R1、R2之值。 3. 测量各级静态工作点 调节输出电压U0＝9V，输出电流I0＝100mA ，测量各级静态工作点，记入表5－2。 表5-2 U2＝14V U0＝9V I0＝100mA 4. 测量稳压系数S 取I0＝100mA，按表5－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压U0，记入下表。 六、思考 1、对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、电容滤波电路的特点。 2、计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻R0，并进行分析。 3、分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。
课题名称__________________________________ 所在院系_________________________________ 班级_________________________________ 学号_________________________________ 姓名_________________________________ 指导老师_________________________________ 时间_________________________________ 陶瓷学院
模拟电子技术课程设计任务书 教研室主任签字：年月日
目录 摘要........................................................................、第一章设计任务与方案 (6) 第二章设计电路图 (7) 第三章原件及其介绍 (8) 第四章设计原理及参数计算 (9) 附表元件清单 (16) 附录参考文献 (17) 摘要
随着生活的各式各样，我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝大多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对电源的性能和参数要求也不同。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调两路直流稳压正电源：先是经过家用交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。在LM7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样输出的电压就可以在5~12V围可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型两路输出直流稳压输出正电源电路。 关键词：两路固定可调直流稳压电源 第一章设计任务与设计方案设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路 一、设计任务与要求 (1)一路输出直流电压12V；另一路输出5—12V连续可调直流稳压电源。 (2)输出电流I O m=300mA；
课程设计 课程名称模电课程设计 题目名称串联型直流稳压电源 学生学院物理光电工程 专业班级电子科学与技术3班 学号 学生姓名郭忠迪 指导教师刘力斌 2012年10月27日 串联型直流稳压电源 一．设计任务与要求 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。 指标：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、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv； 任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的组成和工作原理； 2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图； 3、仿真电路并选取元件； 4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路； 5、用仪器仪表对电路调试和测量相关参数； 6、撰写设计报告、调试 二．原理电路设计 1、整理电路框图的设计； 采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元器件。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，所以其输出电压也可以调节；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。如下图。 2、方案的比较； 方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源。如图 方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源。如图。
方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电源。如图。 方案的可行性分析： 方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一；方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案三，因为它是牺牲了成本来换取方便。所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二为我们最终的设计方案。 三、单元电路设计及元件选择； 交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电。下面就各个部分的作用和功能来选择合适的元器件。 （1）电源变压器 直流电源的输入为220V 的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。根据经验，稳压电路的输入电压一般选取O U )32(～=I U 。所以选择15V10W 的变压器。具体的mulitism 仿真用TS_POWER_10_1。 （2）整流电路。 通过整流电路把交流电压转换成直流电压，即将正弦波电压转换成单一方向的脉动电压。查阅资料知有，有半波整流电路和全波整流电路。全波整流电路和 半波整流电路相比，在相同的变压器的副边电压下，对二极管的要求参数是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。而且更重要的是我们要求输出正负两档的电压的，如果将全波整流电路变压器的副边接地，并将两个负载电阻电阻接地。那么负载上就分别获得正负电源了。因此选择全波整流电路。如图。 整流电路的主要参数： 主要参数： 输出电压平均值)(AV O U ：负载电阻上电压的平均值 输出电流平均值L(AV)I ：负载电阻上电流的平均值 整流输出电压的脉动系数S ：整流输出电压的基波峰值M O U 1与输出电压平均值)(AV O U 之比，因而S 愈大，脉动愈大。 二极管的选择： 考虑到电网电压波动范围为±10％，整流二极管的极限参数最高反向工作电压和最大整流平均电流应满足： 所以选择 Ur>× ×15≈23V ， 实际选择整流桥来整流，型号为KBP307,额定电流为3A 电压为700V. (3)滤波电路 整流电路输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分。所以还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。为了获得较好的滤波效果，在实际电路中电容容量满足RLC=(3～5)T/2.由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为±10%,电容的耐压值应大于22U .实际采用电路是电容滤波电路。电解电容为2200uf,耐压值为25V. (4)稳压电路 虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换成较为平滑的直流电压，但是但电网电压波动时，输出电压将随之产生波动。故此采用稳压管稳压电路来稳定输出电压。 ) (d sin 2π1 π0 2O(AV)t t U U ωω?=22O(AV)9.0π22U U U ≈=L 2L O(AV)L(AV)9.0R U R U I ≈=2