《模拟电子技术》课程设计报告。
设计题目：串联式稳压电源设计。
姓名：王**
学号：10***
班级：电气10*
同组姓名：夏**
指导老师：周**
成绩：设计时间：2011/12/24
串联式稳压电源设计。
摘要：在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，设计单相小功率电源，它将频率为50hz、有效值为220v的单相交流电压转换成为负值稳定、输出电流为几十安的直流电压。单相交流电经过电源变压器后，采用单相桥式整流电路整流电路为直流，再通过电容滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。
电源设计用串联型稳压电路，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电流，在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定。
关键词：串联型、整流、滤波、稳压。
一、设计任务与要求。
1.用晶体管组成设计串联式直流稳压电源电路；
2.输出直流电压vo＝12v±0.2v；
3.输出直流电流io＝0-200ma；
4.电网电压(220v)波动范围为10%；
5.输出内阻ro<＝0.1ω；
6.输出纹波电压voac<＝2mv；
7.有过流保护。
二、方案设计与论证。
1.整体构思：
此电路应有变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、比较电路、基本放大电路、调整电路、保护电路、还有采样电路这九个部分组成。其中滤波电路有两处用到，一个是在整流电路后，另一个是在输出前。
2.方案设计：
方案一。选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），而稳压管两端的电压基本不变，故基极电位不变，所以基极与发射极间电压将变小（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。负电源部分于正电源部分相对称，原理一样。
方案二。用变压器降压输出后，整流部分同方案一一样用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的的脉动直流接滤波电路，滤波电路有两个电容组成，先用一个较大阻值的电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。滤波后的的电路接稳压电路，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，及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。
对以上两个方案进行比较，第二方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，稳定效果比第一个方案要好，所以选择第二方案为课程设计的方案。
3.总体电路原理图及其必要说明：
三、单元电路设计与参数计算。
1、 变压器部分。
选用15v/220v 5w 的变压器将市电降压。
2、整流部分。
这一部分主要计算整流管的最大电流（id1）max和耐压（vd1）rm。由于四个整流管d1～d4参数相同，所以只需要计算d1的参数。
整流管d1的最大整流电流为：
id1）max＝0.5×io
id1）max＝0.5×500ma＝0.25a
考虑到取样和放大部分的电流，可选取最大电流（id1）max为0.3a。
整流管d1的耐压（vd1）rm即当市电上升10％时d1两端的最大反向峰值电压为：
vd1）rm≈1.414×（ub1）omax＝1.414×1.1×（ub1）o≈1.555×（ub1）o
vd1）rm≈1.555×18.5v≈29v
得到这些参数后可以查阅有关整流二极管参数表，这里我们选择额定电流1a，反向峰值电压50v的in4001作为整流二极管。
3、滤波部分。
这里主要计算滤波电容的电容量c1和其耐压vc1值。
根据根据第二章滤波电容选择条件公式可知滤波电容的电容量为（3－5）×0.5×t÷r，一般系数取5，由于市电频率是50hz，所以t为0.02s，r为负载电阻。
当最不利的情况下，即输出电压为15v，负载电流为500ma时：
c1＝5×0.5×t÷（uo÷io）
c1＝5×0.5×0.02s÷（15v÷0.5a）≈1666μf
当市电上升10％时整流电路输出的电压值最大，此时滤波电容承受的最大电压为：
vc1＝（ub1）omax＝20.35v
实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量，这里可以选择2200μf的铝质电解电容。耐压可选择25v以上，一般为留有余量并保证长期使用中的安全，可将滤波电容的耐压值选大一点，这里选择35v。
4、调整部分。
调整部分主要是计算调整管t1和t2的集电极－发射极反向击穿电压（bvt1）ceo，最大允许集电极电流（it1）cm，最大允许集电极耗散功率（pt1）cm。
在最不利的情况下，市电上升10％，同时负载断路，整流滤波后的出电压全部加到调整管t1上，这时调整管t1的集电极－发射极反向击穿电压（bvt1）ceo为：
bvt1）ceo＝（ub1）omax＝20.35v
考虑到留有一定余量，可取（bvt1）ceo为25v。
当负载电流最大时最大允许集电极电流（it1）cm为：
it1）cm＝io＝500ma
考虑到放大取样电路需要消耗少量电流，同时留有一定余量，可取（it1）cm为600ma。
这样大允许集电极耗散功率（pt1）cm为：
pt1）cm＝（（ub1）omax－uomin）×（it1）cm
pt1）cm＝（20.35v-6v）×600ma＝8.61w
考虑到留有一定余量，可取（pt1）cm为10w。
查询晶体管参数手册后选择3dd155a作为调整管t1。该管参数为：pcm＝20w，icm＝1a，bvceo≥50v，完全可以满足要求。
如果实在无法找到3dd155a也可以考虑用3dd15a代替，该管参数为：pcm＝50w，icm＝5a，bvceo≥60v。
选择调整管t1时需要注意其放大倍数β≥40。
调整管t2各项参数的计算原则与t1类似，下面给出各项参数的计算过程。
bvt2）ceo＝（bvt1）ceo＝（ub1）omax＝20.35v
同样考虑到留有一定余量，取（bvt2）ceo为25v。
it2）cm＝（it1）cm÷βt1
it2）cm＝600ma÷40＝15ma
pt2）cm＝（（ub1）omax－uomin）×（it2）cm
pt2）cm＝（20.35v－6v）×15ma＝0.21525w
考虑到留有一定余量，可取（pt2）cm为250mw。
查询晶体管参数手册后选择3gd6d作为调整管t2。该管参数为：pcm＝500mw，icm＝20ma，bvceo≥30v，完全可以满足要求。
还可以采用9014作为调整管t2，该管参数为：pcm＝450mw，icm＝100ma，bvceo≥45v，也可以满足要求。
选择调整管t2时需要注意其放大倍数β≥80。
则此时t2所需要的基极驱动电流为：
it2）max＝（it2）cm÷βt1＝15ma÷80＝0.1875ma
5、基准电源部分。
基准电源部分主要计算稳压管d5和限流电阻r2的参数。
稳压管d5的稳压值应该小于最小输出电压uomin，但是也不能过小，否则会影响稳定度。这里选择稳压值为3v的2cw51，该型稳压管的最大工作电流为71ma，最大功耗为250mw。为保证稳定度，稳压管的工作电流id5应该尽量选择大一些。
而其工作电流id5＝（it3）ce＋ir2，由于（it3）ce在工作中是变化值，为保证稳定度取ir2＞＞（it3）ce，则id5≈ir2。
这里初步确定ir2min＝8ma，则r2为：
r2＝（uomin－ud5）÷ir2min
r2＝（6v－3v）÷8ma＝375ω
实际选择时可取r2为390ω
当输出电压uo最高时，ir2max为：
ir2max＝uomax÷r2
ir2max＝15v÷390≈38.46ma
这时的电流ir2max小于稳压管d5的最大工作电流，可见选择的稳压管能够安全工作。
6、取样部分。
取样部分主要计算取样电阻r3、r4、r5的阻值。
由于取样电路同时接入t3的基极，为避免t3基极电流it3b对取样电路分压比产生影响，需要让it3b＞＞ir3。另外为了保证稳压电源空载时调整管能够工作在放大区，需要让ir3大于调整管t1的最小工作电流（it1）cemin。由于3dd155a最小工作电流（it1）cemin为1ma，因此取ir3min＝10ma。
则可得：
r3＋r4＋r5＝uomin÷ir3min
r3＋r4＋r5＝6v÷10ma＝600ω
当输出电压uo＝6v时：
ud5＋（ut3）be＝（r4＋r5）÷（r3＋r4＋r5）×uo
r4＋r5）＝（ud5＋（ut3）be）×（r3＋r4＋r5）÷uo
r4＋r5）＝（3v＋0.7v）×600ω÷6v＝370ω
当输出电压uo＝15v时：
ud5＋（ut3）be＝r5÷（r3＋r4＋r5）×uo
r5＝（ud5＋（ut3）be）×（r3＋r4＋r5）÷uo
r5＝（3v＋0.7v）×600ω÷15v＝148ω
实际选择时可取r5为150ω。这样r4为220ω，r3为230ω。但实际选择时可取r3为220ω。
7、放大部分。
放大部分主要是计算限流电阻r1和比较放大管t3的参数。由于这部分电路的电流比较小，主要考虑t3的放大倍数β和集电极－发射极反向击穿电压（bvt1）ceo。
这里需要t3工作在放大区，可通过控制t3的集电极电流（it3）c来达到。而（it3）c是由限流电阻r1控制，并且有：
ir1＝（it3）c＋（it2）b
一方面，为保证t1能够满足负载电流的要求，要求满足ir1＞（it2）b；另一方面，为保证t3稳定工作在放大区，以保证电源的稳定度，其集电极电流（it3）c不能太大。
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