毕业论文（设计）-串联型直流稳压电源设计与仿真2.doc

模拟电路课程设计报告
设计内容:串联型直流稳压电源
设计一个输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源,将市电(220V/50HZ的交流电)经电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。
目录
一:设计要求
二:直流稳压电源原理描述
三:设计步骤及电路元件选择
四:各模块电路图及其仿真结果
五:总的电路图及其仿真结果
六:总结
一:设计要求
设计一个最大负载电流100mA左右,输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源,将市电(220V/50HZ的交流电)经电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。
二:直流稳压电源原理描述
电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外,大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。
图(1)直流稳压电源框图
图(4)具有放大环节的串联型稳压电路
图(5)串联型直流稳压电源电路图
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图(1)所示。电网供给的交流电压U1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压U2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3,再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压UI。但这样的直流输出电压,还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合,还需要使用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定。
图(2),(3),(4)串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源电路图,即图(5),其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电路,它由调整元件(晶体管Q1,Q2组成的复合管);比较放大器(集成运放A);取样电路R2、R4、R3,基准电压DZ、R1 等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统,其稳压过程为:当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经比较放大器放大后送至调整管的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的。
三:设计步骤及电路元件选择
设计过程采用模块化进行,先依次设计好各模块电路及仿真无误后,再将它们串联起来组成总的电路图;
电路元件选择:
1:Ui的确定
Ui=Uo+Uce,因为Uomax=15V,Uce>Uces=1~2V,取Uces=2V,所以Ui=Uomax+Uces=17V;
2:调整管的选择
Ucemax=Ui-Uomin=17-6=11V,查表选择D42C3,为扩大输出电流范围,采用D42C8和D42C3构成的复合管;
3:稳压二极管Dz的选择
Uz小于等于Uomin=6V,,参数为Uz=
8V,Iz=1~10mA;
4:电阻R1的选择
UR1=Ui-Uz=17-5=12V,IR1取10mA, R1= UR1 / IR1=,R1取1k;
5: 集成运放的选择
因为本电路对集成运放要求不高,所以选用通用型集成运放;
6:滤波电容C1的选择
为提高滤波效果,C1选用470uf的电解电容;
7:取样环节的电阻R2,R3,R4的确定
Uomax=(R2+R3+R4)*Uz/R3
Uomin=(R2+R3+R4)*Uz/(R3+R4)
其中R4为最大阻值为1Ko的滑动变阻器,Uz=, Uomax=15V,Uomin=6V,联立方程,可求得R2=264ohm,R3=666ohm;
8:U2及变压器的确定
对于全波整流电路,Ui=,所以U2=Ui/=14V,所发选用变比为10:1的变压器,再通过电阻分压后得到14V电压;
9:整流二极管的选择
URm>**U2=**14=22V,查表选用1B4B42
四:各部分电路图及其仿真结果
1 电源变压器电路图及其仿真结果
电源变压器将交流市电(220V/50HZ)电网电压u1变为合适的交流电压u2
2 单相桥式整流电路图及其仿真结果
整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压
电路图:
仿真结果:
3电容滤波电路图及其仿真结果
电路图:
仿真结果:滤波电容C=22uf
滤波电容C=470uf时
4 具有放大环节的串联型稳压电路图及其仿真结果
五:总的电路图及其仿真结果
通过调节滑动变阻器R4的阻值可得到6~15V稳定的直流电压
仿真结果:

输入电压U2波形图
输出电压U0波形图