串联反馈式稳压电路
串联反馈式稳压电路
图XX_01
图XX_01是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中V
I
是整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，V REF为基准电压，它由稳压管D Z与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得（见齐纳二极管一节），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。
这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJT T与负载串联，故称为串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压V O的目的。稳压原理可简述如下：当输入电压V I增加（或负载电流I O减小）时，导致输出电压V O增加，随之反馈电压V F=R2V O/（R1+R2）=F V V O也增加（F V为反馈系数）。V F与基准电压V REF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使V B和I C 减小，调整管T的c-e极间电压V CE增大，使V O下降，从而维持V O基本恒定。
同理，当输入电压V
I 减小（或负载电流I
O
增加）时，亦将使输出电压基本保持不变。
从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。调整管T连接成电压跟随器。因而可得
或
式中A V是比较放大电路的电压增益，是考虑了所带负载的影响，与开环增益A VO不同。在深度负反馈条件
下，时，可得
上式表明，输出电压V
O 与基准电压V
REF
近似成正比，与反馈系数F V成反比。当V REF及F V已定时，V O也就确定
了，因此它是设计稳压电路的基本关系式。
值得注意的是，调整管T的调整作用是依靠V
F 和V
REF
之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。如果V
O
绝
对不变，调整管的V CE也绝对不变，那么电路也就不能起调整作用了。所以V O不可能达到绝对稳定，只能是基本稳定。因此，图10.2.1所示的系统是一个闭环有差调整系统。
由以上分析可知，当反馈越深时，调整作用越强，输出电压V
O 也越稳定，电路的稳压系数g和输出电阻R
o
也
越小。
串联反馈型晶体管稳压电路解析分析方法的研究 时间：2009-02-24 15:45:23 来源：ednchina 作者： 1 串联反馈型晶体管稳压电路的计算模型 串联反馈型晶体管稳压电路中含有的元器件种类繁多，把他作为我们研究问题的对象，使得研究结果具有普遍性。串联反馈型晶体管稳压电路如图1所示。图中，Ui为电网电压经变压、整流、滤波后的输出电压值；VT1为调整管，VT2为放大管，VD为稳压管，内阻为r。假设，VT1的参数为rbe1，β1；VT2的参数为rbe2，β2。 根据电路图可知电路有5个独立节点，输入为节点1，输出为节点5，其余节点按顺序标于图中。 根据放大电路导纳矩阵的建立方法，可以对此电路建立计算模型。 (1)首先去掉晶体管VT1和VT2，写出剩余部分电路的导纳矩阵。 (2)按电路中的实际编号，写出晶体管VT1和VT2的节点导纳矩阵。 (3)将YVT1，YVT2按他的元素所在的行、列位置"对号入座"地补入Y0中，得到串联反馈型晶体管稳压电路的节点导纳矩阵：
此导纳矩阵即是用来描述串联反馈型晶体管稳压电路的数学模型。对于稳压电源而言，我们所关心的是稳压电源的输出电压是否恒定、输出电阻是否很小、稳压系数是否很小。有了稳压电源的数学模型，下一步的问题就是如何对数学模型进行求解。 2串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解 2.1 串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解 对于直流稳压电路来说，可以假设有两个外加恒流源电流，分别记为Iω1和Iωn，方向以从外节点流入为正。这样整个电路的方程组包括反映信号源和负载的方程各一个。由于对外只有两个节点，可以用两个方程来描述，再考虑外加恒流源和支路电流关系的两个方程，总共6个方程来描述。利用直流稳压电源的节点导纳矩阵，可以得到端口方程： 由于稳压电路有公共点，所以可以求得节点电压列向量： 式中，△为稳压电路节点导纳矩阵的行列式；△11为此导纳矩阵中位于第1行第1列的元素所对应的代数余子式；△n1为此导纳矩阵中位于第n行第1列的元素所对应的代
串联反馈式稳压电路 图XX_01 图XX_01是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中V I 是整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放 大电路，V REF 为基准电压，它由稳压管D Z 与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得（见齐纳二极管一节），R 1 与R 2 组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。 这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJT T与负载串联，故称为串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈 网络取样经放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压V O 的目的。稳压原 理可简述如下：当输入电压V I 增加（或负载电流I O 减小）时，导致输出电压V O 增加，随之反馈电压V F =R 2 V O /（R 1 +R 2 ） =F V V O也增加（F V为反馈系数）。V F与基准电压V REF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使V B和I C减小，调 整管T的c-e极间电压V CE 增大，使V O 下降，从而维持V O 基本恒定。 同理，当输入电压V I 减小（或负载电流I O 增加）时，亦将使输出电压基本保持不变。 从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。调整管T连接成电压跟随器。因而可得 或
式中A V是比较放大电路的电压增益，是考虑了所带负载的影响，与开环增益A VO 不同。在深度负反馈条件下， 时，可得 上式表明，输出电压V O 与基准电压V REF 近似成正比，与反馈系数F V成反比。当V REF 及F V已定时，V O 也就确定了， 因此它是设计稳压电路的基本关系式。 值得注意的是，调整管T的调整作用是依靠V F 和V REF 之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。如果V O 绝对 不变，调整管的V CE 也绝对不变，那么电路也就不能起调整作用了。所以V O 不可能达到绝对稳定，只能是基本稳定。 因此，图10.2.1所示的系统是一个闭环有差调整系统。 由以上分析可知，当反馈越深时，调整作用越强，输出电压V O 也越稳定，电路的稳压系数g和输出电阻R o 也越 小。 基准电压V REF 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。为此要求基准电压输出电阻小，温度稳定性好，噪声低。目前用稳压管组成的基准电压源虽然电路简单，但它的输出电阻大。故常采用带隙基准电压源，其电路如图XX_01所示。由图可知，基准电压为 从原理上说，BJT T 3的发射结电压V BE3 可用作基准电压源，但它具 有较高的负温度系数（–2mV/℃），因而必须增加一个具有正温度系数的电压I C2R 2 来补偿。I C2 是由T 1 、T 2 和R e2 构成 的微电流源电路提代。其值为 故基准电压V REF 可表示为
1课程设计的目的 通过课程设计，培养综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的实际本领，加深对该课程知识的理解。 主要培养以下能力:查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 为以后的毕业设计奠定了坚实的基础。 2课程设计的题目描述和要求 （1）设计要求 ①直流输出电压U O =20V，最大输出电流I Omax =200mA ②稳定程度：当电网电压变化±10％时，输出电压U O 的变化小于±0.5％；电源内阻RO≤0.5Ω（即I O由变到200mA时，输出电压的变化值△U O≤ 0.5Ω×200mA=0.1V，为输出电压U O=20V的0.5％） ③输出端纹波电压有效值小于5mV ④工作温度：-10℃～+40℃ （2）电路可以达到的技术指标 ①输出电压U O =20V，输出电流I O =0～200mA ②电网电压波动±10％，输出电压变化小于±0.1％ ③电源内阻R O ≤0.1Ω ④输出纹波电压有效值小于2mV 3课程设计报告内容 3.1设计方案的选用和说明 串联型稳压电路：串联型稳压电路是以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载的电流；在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。 串联反馈型晶体管稳压电路：工作在放大区的晶体管，它的集-射极之间的
电压U ce 和集电极电流I c 随基极电流I b 的大小而变动。当基极电流I b 增加时，U ce 将减小，I c 将增大，这相当于晶体管集电极与发射极间的电阻减小；而当基极电 流I b 减小时，U ce 将增大，I c 将减小，这就相当于晶体管集电极与发射极之间所 呈现的电阻增大。由此可见，在线性放大区工作的晶体管，在基极电流的控制下，集-射极之间的电阻是可以改变的。所以，晶体管完全可以充当串联反馈型稳压电路的调整元件，称为调整管。用晶体管作调整管的串联反馈型稳压电路叫做反馈型晶体管稳压电路。 所以，可以选用串联型稳压电路来实现对串联反馈调整型稳压电路的设计。 3.2设计方案的各部分工作原理 单相交流电经过电源变压器，整流电路和稳压电路，滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框及各电路的输出电压波形如图3.2.1所示，下面就各部分的作用加以介绍。 图3.2.1 直流稳压电源方框图 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数值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。目前有些电路不用变压器，利用其他的方法升压或者降压。 变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换成直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。半波整流电路和全波整流电路的波形如图中所画。可以看出，它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量会混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号，因而不能直接作为电子电路的供电电源。应当指出，图中整流电路输出端所画波形是未接滤波电路时的波形，输入滤波电路后将有所变化。 为了减小电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想
科学技术学院 SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OF NANCHANG UNIVERSITY 《工程训练》报告 REPORT ON ENGINEERING TRAINING 题目：分立式元器件串联反馈型稳压电源 学科部、系：信息学科部自动化系 专业班级：08自动化 学号：7021308055 学生姓名：周全兵 指导教师：何尚平涂剑鹏朱淑云起讫日期：2010-5-17 ~ 2010-5-29
分立式元器件串联反馈型稳压电源专业：08自动化学号：7021308055 学生姓名：周全兵指导教师：何尚平涂剑鹏朱淑云 摘要 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的特点--电源电路。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。 任何一种电路都需要电源，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，再经变压、整流、滤波、和稳压四个主要部分构成。本次设计的主要内容是围绕着如何使分立式元器件串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了变压器的基本工作原理及全波整流电路的工作原理，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后引入了具有放大环节和辅助电源的串联可调式稳压电源，系统地介绍了一些在本次实训中要用到的元器件。同时并在电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。在完成该电路理论地设计与计算之后，我们又全面学习了Proteus 和Altium Designer两个在电子电路设计与制作中必须熟知的两个软件，实践了PCB制板的全过程。最后，安装元器件，调试，分析，测试性能验收。
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。
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
1串联型直流稳压电源 为克服稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调的缺点，引入串联型稳压电路。串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用由晶体管电流放大作用增大负载电流，并在电路中引入深度电压负反馈，使输出电压稳定,通过改变网络参数使输出电压可调。直流稳压电源主要由四部分组成：变压部分、整流部分、滤波部分、稳压部分。除变压器部分外，其它部分都有多种形式。其中串联反馈型直流稳压电源是比较典型的一种。 1.1整体电路框图 串联型直流稳压电源的整体电路框架图如图1.1所示。 1.2 2 相差较大，因而需要通过电源变压器降压。变压器的副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压。为了减小电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。再经过稳压电路使输出的直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得很高的稳定性 整体电路原理图 2.1 基准点压电路、采样电路和比较放大电路等四个部分。此外，为使电路安全工作，还在电路中加保护电路，所以串联想稳压电路的方框图如图 在U2的正半周内，二极管D1、D4导通，D2、D3截止；U2的负半周内，D2、D3导通，D1、D4截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻R L，且方向是一致的。电路的输出波形如图2.4所示。 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于
输出电流的平均值的一半，即I f=I o1/22(U2是变压副边电压有效值) [1]。
2.4滤波电路 整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但含较大的交流成分，不能适应多数电子设备的需要。因此，整流后还需要滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。 滤波电路分为：电容滤波电路和电感滤波电路。本设计采用电容滤波电路。 2.4.1电容滤波的原理 电容滤波电路利用电容的充电放电作用，使输出电压平滑。其电路如图2.5所示。 2.54直流稳压电源电路图 直流稳压电源电路如图2.9所示。 2.6.3 差分比例运算电路 电路中有两个输入，且参数对称，如图2.12所示，则：
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
用三极管V代替图8.2中的限流电阻Ｒ，就得到图8.3所示的串联型三极管稳压电路。 在基极电路中，VDZ与Ｒ组成参数稳压器。 图8.3 串联型三极管稳压电路 2. 工作原理 〔实验〕： ①按图8.3连接电路，检查无误后，接通电路。 ②保持输入电压Ui不变，改变RL，观察U0。 ③保持负载RL不变，改变UL，观察U0。 结论：输出电压U0基本保持不变。 该电路稳压过程如下： （１）当输入电压不变，而负载电压变化时，其稳压过程如下： （２）当负载不变，输入电压U增加时，其稳压过程如下： （３）当ＵＩ增加时，输出电压Ｕ０有升高趋势，由于三极管Ｔ基极电位被稳压管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加将使三极管发射结上正向偏置电压降低，基极电流减小，从而使三极管的集射极间的电阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不变．
上述电路虽然对输出电压具有稳压作用，但此电路控制灵敏度不高，稳压性能不理想。 8.3.2 带有放大环节的串联型稳压电路 1．电路组成 在图8.3电路加放大环节．如图8.4所示。可使输出电压更加稳定。 图８．４带放大电路的串联型稳压电路 取样电路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2组成，当输出电压变大时，取样电阻将其变化量的一部分送到比较放大管的基极，基极电压能反映出电压的变化，称为取样电压；取样电压不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的 灵敏度下降；若太小，带负载能力减弱。 基准电路：由ＲZ、VDＺ组成，给V２发射极提供一个基准电压，ＲZ为限流电阻，保证VDＺ有一个合 适的工作电流。 比较放大管V2：Ｒ4既是V２的集电极负载电阻，又是V１的基极偏置电阻，比较放大管的作用是将输出电压的变化量，先放大，然后加到调整管的基极，控制调整管工作，提高控制的灵敏度和输出电压的稳定 性。 调整管V１：它与负载串联，故称此电路为串联型稳压电路，调整管V１受比较放大管控制，集射极间相 当于一个可变电阻，用来抵消输出电压的波动。 2．工作原理 （１）当负载RL不变，输入电压ＵＩ减小时，输出电压U０有下降趋势，通过取样电阻的分压使比较放大管的基极电位ＵＢ２下降，而比较放大管的发射极电压不变（ＵＥ２＝ＵＺ），因此ＵBE2也下降，于是比较放大管导通能力减弱，ＵC2升高，调整管导通能力增强，调整管Ｖ1集射之间的电阻ＲCE1减小，管压降ＵCE1下降，使输出电压Ｕ0上升，保证了Ｕ0基本不变。其过程表示如下： （2）当输入电压不变，负载增大时，引起输出电压有增长趋势，则电路将产生下列调整过程： 当负载RL减小时，稳压过程相反。
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。
. 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
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
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
串联反馈式稳压电路
串联反馈式稳压电路 图XX_01 图XX_01是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中V I 是整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，V REF为基准电压，它由稳压管D Z与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得（见齐纳二极管一节），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。 这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJT T与负载串联，故称为串联式稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压V O的目的。稳压原理可简述如下：当输入电压V I增加（或负载电流I O减小）时，导致输出电压V O增加，随之反馈电压V F=R2V O/（R1+R2）=F V V O也增加（F V为反馈系数）。V F与基准电压V REF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使V B和I C 减小，调整管T的c-e极间电压V CE增大，使V O下降，从而维持V O基本恒定。 同理，当输入电压V I 减小（或负载电流I O 增加）时，亦将使输出电压基本保持不变。 从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。调整管T连接成电压跟随器。因而可得
或 式中A V是比较放大电路的电压增益，是考虑了所带负载的影响，与开环增益A VO不同。在深度负反馈条件
下，时，可得 上式表明，输出电压V O 与基准电压V REF 近似成正比，与反馈系数F V成反比。当V REF及F V已定时，V O也就确定 了，因此它是设计稳压电路的基本关系式。 值得注意的是，调整管T的调整作用是依靠V F 和V REF 之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。如果V O 绝 对不变，调整管的V CE也绝对不变，那么电路也就不能起调整作用了。所以V O不可能达到绝对稳定，只能是基本稳定。因此，图10.2.1所示的系统是一个闭环有差调整系统。 由以上分析可知，当反馈越深时，调整作用越强，输出电压V O 也越稳定，电路的稳压系数g和输出电阻R o 也 越小。
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。
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