模拟电路课程设计
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题目: 直流稳压电源
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一,电路的设计
实验要求
技术要求:额定输出电压:12v,10-14v连续可调;额定输出电流1.5A;。 输出电阻不大于0.5;
满载纹波峰峰值小于60mv;
稳压系数Sv≤3×10-3;
主要测量内容:最大输出电流,输出电阻,纹波峰峰值,稳压系数,电压调整率
原理及组成电路如下:
分立元件组成的串联型反馈式稳压电路
(1)电网供电电压交流220V(有效值)50Hz,要获得低压直流输出,首先必
须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
(2)降压后的交流电压,通过整流电路变成单向直流电,但其幅度变化大(即脉动大)。
(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电,即将
交流成份滤掉,保留其直流成份。
(4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影
响的稳定直流电压输出,供给负载RL。
电路图如下所示: 电源变压器 整流
电
路 滤波
电
路 稳压器
二,元器件计算
(1)整流滤波电路有关参数选择
负载电流不太大,采用桥式整流电容滤波电路。为了保证调整管工作在远离饱和区的线性放大区,一般要求Uce=5~10V。Uce选的大,输出的调整范围可宽些,
但调整管的管耗大。考虑到整流滤波电压存在一定的纹波电压,选Uce=8V
根据所提供的变压器知变压器次级电压U2=17.5V
整流滤波电路输出直流电压U1=U2x1.2x1.1=23.1V
二极管两端要求承受的最大反向电为:2x1.414U2,再加上电网10%的余量。则Urmax=17.5*1.414*2.2=54.44V
整流滤波电路输出电流II=IO+IE1+I1,IE1一般大于20~30mA左右。I1留有一定的余地,整流 滤波电路最大输出电流设计值Imax=1.5A 整流二极管选3N246即可满足要求。 滤波电容C1选4700uF (2)调整管设计
整流滤波电路输出电压最大值Uimax=1.1x1.4U2=27V
对Q1的设计
调整管集射极承受最大电压Ucemax=Uimax—Uo=27-12=15V
Imax=2A 最大管耗Pmax=30W
所以要选择大功率管(要有散热片)
对Q3的设计
调整管集射极承受最大电压Ucemax=Uimax—Uo=15V
Imax=2A/50=40mA 最大管耗Pmax=600mW
所以选择小功率管就够了。
(3)基准电压电路设计
选择的基准电压应满足Uz 会使输出电压的稳压度降低。本设计的Uz=6.0V,稳压管击穿电压要大一些。 R4=(Uo-Uz)/I=5.1k (4)取样电路的设计 Uomax=(R3+R4+R5)/R5Uz=14V Uomin=(R3+R4+R5)/(R5+R4)Uz=10V R3=220 R4=500 R5=470 (5)比较放大电路的设计 比较放大器采用高频小功率管,并使管工作在电流放大倍数较大的放大区。集电极电阻R1要尽可能的大些,以获得较大的放大倍数,提高输出电压的稳定度。 Rc=3k 为了进一步的减小纹波电压,在电源的输出端增加了几个大滤波电容C2=500uF。 至此电路设计完毕。 三,电路仿真 输出额定电压 最小输出电压 最大输出电压 输出额定电压Uo=12V,负载电阻R=8时的输出电流 A为输入电压,B为输出电压 带负载是纹波(A为输入波形,B为输出波形) 空载时波形(A为输入,B为输出) 空载的Uo1 接负载的Uo2 接负载的Io Ro=(Uo2-Uo1)/Io=0.2 空载输入电压 空载输入电压 N=Po/Pi=2 四,电路测试数据 1,空载输出电压范围:8.5~17.2V 2,晶体管工作电压: Q1,Uc=26V,Ub=6.7V,Ue=6.02V Q2,Uc=26.5V,Ub=12.5V,Ue=12V Q3,Uc=26.5V,Ub=13.1V,Ue=12.5 V 3,空载时的输入纹波峰峰值Ui=40mV,输出纹波峰峰值Uo=0mV 4,额定状态(输出电压为12V,输出电流1.5A)的输入纹波峰峰值Ui=2V 输出纹波峰峰值Ui=9mV。 5,输出电阻:输出电流为1.5A时的输出电压为11.9V Ro=0.1/1.5=0.0667 6,效率:空载输入电流Ii=1.1A,空载输入电压Ui=18.5V N=Po/Pi=1.5x11.9/18.5x1.1=0.877 五,分析 1,在电路板中按照实验原理图正确焊接 2,焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试,需要时可设计一些临时电路用 于调试。 3,测试电路时,必须要保证焊接正确,才能打开电源,以防元器件烧坏。 4, 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。 5,元件选择是要注意看是否符合要求。 6,在调试过程中要学会排除问题。 7,调试时C1的电容要求要大一点,保证输出电压的纹波比较小。 8,输出电阻在调试的过程不要太小,如果太小保险丝会烧断。 9,变压器比值要小,保证调整管的功耗小。