直流稳压电源设计报告
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路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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111 江苏技术师范学院
电气信息工程学院
课
程
题 目
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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222 年 月 日 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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333 1．设计课题：串联型直流稳压电源
2．主要技术指标：
（1） 输出直流电压：Vo = 1.5V ~ 9V，连续可调；
（2） 输出直流电流：Io = 0 ~ 80mA;
（3） 当输出为额定值Vo = 4.5V时，输出最大功率：Po ≥ 0.36W；
（4） 交流电源电压：~220V±10%×220V；
（5） 放大管具有恒流源负载；
（6） 有过流保护电路，当Io ≥ 100mA时，保护电路工作；
（7） 内阻Ro < 1Ω;
（8） 当输出为额定值Vo = 4.5V时，S〈 0.01；
3．实验仪器：
自耦变压器 一台
低频毫伏表 一台
示波器 一台
万用表 一块
滑线变阻器 一台
4．电路原理：
直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一。直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波器和稳压电路所组成。基本电路如下图所示。
串联型直流稳压电源的输出稳定性、负载能力和可调节性能都较好，因此选择此电路进行设计。
器件清单 ~220 变压
电路 整流
电路 滤波
电路 稳压
电路 Uo
直流电压
直流稳压电源总体功能框图 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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444 器件名
规格 数量
三极管
3DD15
1
9012或9015
1
3DG6
3
电解电容
1000uF 1
100uF
1
10uF
1
电容
33nF
1
二极管
1N4001GP
7
电阻 20k
1
1.0k
1
39k
1
390 1
5.6
1
56
1
电位器 20k 1
47k 1
一、 串联型稳压电源电路设计
(一) 功能框设计
（1） 变压部分通过变压器即可实现。
（2） 整流部分一般采用桥式整流，采用4个二极管接成桥式。
（3） 滤波部分在输出电流不大的情况下选用电容滤波。
（4） 稳压部分由串联型稳压电路构成，采用恒流源电路作为放大管的集电极负载，并采用了调整管过流保护电路，使稳压电路的性能得到提高。
(二) 单元电路设计
1． 整流滤波电路设计
本设计采用桥式整流电容滤波电路如下图所示。
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555
桥式整流滤波电路
（1）技术指标
●整流滤波电路的输出电压Vo1 = 14V;
●输出负载电流Io1 ≥ 110mA;
●交流电网电压~220V，50Hz。
（2）选择整流管和变压器次级电压有效值V2
①求变压器次级电压有效值
整流滤波电路有载时的直流输出电压Vo1 ≈ 1.2V2,由此式可求得变压器次级电压的有效值V2为
V2 = Vo1/1.2 ≈ 12V
② 流过每管的平均电流为
ID = Io1/2 ≥ 55mA
③每个整流二极管承受的最大反向电压为 V2
Vo1 Io1 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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666 Vrmax = 1.414×V2 = 16.5V
④根据IDM > ID和Vrm > Vrmax的要求，选择整流二极管型号为1N4007GP或1N4001GP。
（3）选择滤波电容C1
整流滤波电路的滤波电容C1
C1 ≥ (3~5) T / 2RL1
式中，T是交流电网电压的周期，RL1是整流滤波电路得负载电阻，T = 0.02s，RL1 = Vo1
/ Io1 = 127Ω。所以C1可取1000uF。
（4）确定对电源变压器的要求
变压器次级电压有效值V2 = Vo1 / 1.2 ≈ 12V,次级电流有效值I2 =（1.1~3）IL，现取I2 = 1.5IL = 165mA
2.稳压电路设计
（1）稳压电路的工作原理
带有直流放大环节的串联型晶体管稳压电路如下图2所示。这种稳压电路的稳压性能较好。
下图2所示电路中，T1和T2为复合调整管；R1、Rw1和R2组成取样电路；T3是作比较放大用的放大管；T4、D5、D6、R3、R4构成的恒流源电路作为比较放大管的集电极负载，该恒流源能提供必要的工作电流，可以看成是放大管T3的数值较大的有源集电极负载电阻，它提高了T3的增益，从而获得了更好的稳压性能。二极管D5、D6通过R3导通后，其正向压降具有稳压作用，流过T4的集电极电流Ic4≈Ie4=(VD5+VD6-VBE4)/R4,VBE4是T4的发射结压降（约0.7V），VD5+VD6是D5、D6正向压降之和（约1.2~1.4V），因为VD5和VD6以及VBE4在正常工作时变化很小，所以Ic4基本是恒定的。图中D7接于放大管T3的发射极，利用二极管D7的正向压降作基准电压源。三极管T5及电阻R5组成过流保护电路（如下图1所示），当输出电流Io过大时，R5上的压降使T5导通，拉下T2的基极电位，将T3逐渐变为截止，使输出Io下降，从而达到保护目的。
图1 过流保护电路 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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777 图2 串联型晶体管稳压电路
（2）具体稳压电路的设计
①选择输入电压Vi
为保证复合调整管T1、T2工作于放大区，需要有一定的管压降VCE,故整流滤波电路的输出电压，即稳压电路的输入电压Vi应大于稳压电路的输出电压Vo和保护电路的取样电阻R5上的压降VR5之和。而本稳压电路是输出可调的稳压电路，故复合调整管的压降VCE在输出电压Vo的变化范围之内始终应大于其饱和压降VCE（sat）和小于其V(BR)CEO。允许电网电压有±10%的波动，即Vi有±10%的波动，因此Vi的最小值应满足：
Vimin ≥ Vomax + VCEmin + VR5
式中，Vomax为稳压电路输出电压的最大值9V；VCEmin为调整管的最小管压降；VR5为保护取样电阻R5上的压降。又有
VCEmin ≈ VCE(sat)1 = VCE(sat)2
T1、T2均为硅管，其VCE(sat)取1~3V。这里取VCE（sat）1 = VCE（sat）2 = 3V,VR5
= 0.5V,则有
Vimin ≥ 9V + 3V + 0.5V = 12.5V
Vi = Vimin / 0.9 = 13.9V ≈ 14V
允许Vi有±10%波动，即
Vimin = 1.9Vi Vi
Vo 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索
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888 Vimax = 1.1Vi
②选择调整管
●选择复合调整管中的大功率管T1
流过T1的电流包括流过负载的电流Io和稳压电路本身消耗的电流，过载保护时稳压电路的最大输出电流Iomax = 100mA。取稳压电路内部各支路消耗电流总和为I = 0.1Iomax =
10mA，则流过T1的最大电流为
Ic1max = Iomax + I = 110mA
T1的最大管压降发生在电网电压最高、输出Vo最小、过载保护电路动作之前，即
VCE1max = Vimax – Vomin = 14V
T1的最大管耗为
Pc1max = VCE1max × Ic1max = 1.54W
据此选用型号为3DD15
●选择复合调整管中的小功率管T2
T2的选择原则与T1的选择原则相同。设T1的hfe = 30,则有
Ic2max = Ib1max = Ic1max / hfe1 = 3.7mA
VCE2max ≈ VCE1max = 14V
PC2max = VCE2max × IC2max
由以上参数的极限值可看出，T2选择3DG型高频小功率三极管即可满足要求。据此选择3DG6。
③比较放大电路的计算
比较放大电路由比较放大管T3作基准电压的二极管D7和用来作T3的集电极负载的恒流源电路T4、D5、D6、R3、R4组成。
●D5、D6、D7的选择
由于稳压电源输出电压的调节范围是1.5 ~ 9V，当取样电路中的电位器Rw1调至0时，输出电压应小于或等于1.5V。当三个二极管正向导通时，两端电压约为0.7V。据此，D5、D6、D7可选用型号为1N4007GP。
●比较放大管T3的选择
T3的管压降VCE3max = Vomax + VBE1 + VBE2 - VD7，T2的IB2max为微安数量级。因为比较放大器是小信号放大电路，其静态集电极电流为毫安数量级，此处可选IC3 = 1.5mA，则有
PC3max = VCE3max × IC3
据此T3可选用 9012或9015
●T4的选择
T4属于恒流源电路，其集电极电流IC4应满足：
IC4 = IB2max + IC3 = 1.6mA
据此T4可选用9012或9015。
●R4的选择
流过T4的电流IC4 = （VD – VBE4）/ R4，而IC4 = IB2max + IC3，故可求的
R4 = （VD – VBE4）/ IC4 = 375Ω
据此R4可选用390Ω。
