分立式串联稳压电源

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、10V、17V、10V。

可根据具体功率及计算要求选择。

二、整流电路1、半波整流电路由以上图可知，半波整流电路的利用率低，一般不采用。

2、全波整流电路由于变压器副线圈的接线较复杂，在实际中叶一般不采用。

3、桥式整流电路电路工作原理:利用二极管正向导通反向截止的工作原理,当U2为正半周时二极管D1、D3导通,D2\D4截止当U2为负半周时二极管D2、D4导通, D1、D3截止。

而流过负载的电流的方向是一致的,在负载形成单方向的全波脉动电压。

.从而实现将交流的电压变为直流电压.主要参数：Uo=*Ui 脉动系数:S= 选管原则: If ≥ 1/2Io Ur ≥结构简单性能优越，绝大多数整流电路采用桥式整流电路，所以本次工程训练采用桥式整流。

二、滤波电路滤波电路主要有：电容滤波、RC-∏型滤波、LV-∏型滤波、L滤波，LC滤波，其中LC 滤波电路在负载电流较大或较小时，均有较佳的滤波特性，故LC滤波对负载的适应性最强，整流管的冲击电流小，特别适用在电流变化较大的场合，所以本电路采用LC滤波电路， LC 滤波电路LC 滤波波形电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到使输出电流平滑的目的。

从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）时,电感器L把能量存储起来；而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流平滑，所以电感L有平波作用,再并上一个电容,利用电容的充放电作用,使得负载电流较大时或较小时均有较佳的滤波能力. 主要参数:LC滤波电路的直流输出电压,如忽略电感上的压降,则输出直流电压等于全波整流的输出电压,则有 Uo=四、串联型稳压电路稳压电路：它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。

它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

稳压电路的主要指标：1．稳压电路的主要指标稳压系数Sr和稳压电路的输出电阻稳压系数Sr：稳压系数是在有负载固定不变的前提下，输出电压的相对变化量△Uo/Uo 与稳压电路输入电压相对变化量△Ui/Ui之比，即：该指标反映了电网波动对输出电压的影响。

此外稳压电路输入电压Usc就是整流滤波以后的直流电压。

2．稳压电路的输出电阻输出电阻可以衡量稳压电路受载电阻的影响程度,即：除了上述两个指标外,有时还用其它指标:电压调整率，指当电网电压（u2）变化10%时，输出电压的相对变化量；电流调整率，指当输出电流Io从零到最大时，输出电压的相对变化；最大波纹电压，反映在输出端存在的HZ或者100Hz交流分量，通常以有效值或峰—峰值表示；温度系数，指电网电压和负载都不变时，由于温度变化面引起的输出电压漂移等。

直流稳压电路的类型很多，有：硅稳压管稳压电路、串联某型稳压电路、集成稳压电路，开关稳夺电路，其中集成稳压电路相对于其它类型的稳夺电路来讲具有体积小、稳定性高、输出电阻小、温度性能好、使用方便、外围元件少等优点，在实际应用中得到广泛应用。

集成稳压器有两种：输出固定电压和可调输出电压的稳压块。

主要元器件简介一、三极管：（1）、9013 NPN 低频放大 40V－50V 150MHZ hFE：100～1000 (放大倍数分段可选（2）、9012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管放大倍数30-90（3）、大功率三极管 2SC2563 NPN 通用参数： 120V二、常用整流二极管参数IN5399 耐压1000V 1.5A1N4007 硅整流二极管 1000V, 1A,1N4735A 1W 稳压管1N4727A 1W 3V稳压管三、芯片1、数显部分芯片：ICL7107(31/2位双积分型A/D转换器，)主要参数：电源电压 ICL7107 V+ to GND 6V温度范围 0℃ to 70℃ICL7107 V- to GND -9V热电阻 PDIP封装 qJA(℃/W) 50MQFP封装 80模拟输入电压 V+ to V- 最大结温 150℃参考输入电压 V+ to V- 最高储存温度范围 -65℃ to 150℃时钟输入 GND to V+2、 7805芯片输出5V电压具体参数见集成电路查询网四、继电器电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

第二章分立式元器件串联反馈型稳压电源设计与计算原理图原理电路图说明：整个电路大致分为两个部分:主体电路部分，副电路部分（主要用于给继电器供电和数显部分供电），通过接入的继电器，电路可以实现在3~8V、8~15V；两个档位之间连续变化的直流电压的输出；如上图所示，变压器的次级线圈有两组接入主电路的继电器选择部位JP1、JP2，由继电器进行选择，在主体电路，经变压器降压后交流的经过1N5399四个整流管构成的桥式整流后，变成直流，波动很大，由电容C1进行滤波，其中开关SW1控制主体电路后面的通断，D5,R5,Q3构成一个恒流源，Q1,Q2,Q4构成调整电路， R6、Q5等为取样部分电路，这些电路共同实现电路输出稳定的直流电压，其中档位切换时对应取样部分的电阻由继电器进行选择；三个继电器的通断均由下面的副电路开关SW2来进行控制，从而实现了档位的切换与稳定可变的直流电压的输出。

电路整体结构的设计与各部分相关参数的计算直流稳压电源电路可分为以下几个模块：变压器（220V50Hz）→整流→滤波→稳压电路（反馈调整、取样电路）→稳定直流一、整流电路1、整流输出电压平均值：（U o）U o= 1/2ρ∫02ρu o d(wt)=负载上的平均电流：I L=R L2、脉动系数SS定义为：整流输出电压的基波峰值U om与平均值U o的比值。

所以，经计算知 S=2/3≈二、滤波电路RLC愈大→电容放电越慢→Uo越大一般取t d=R L C≥(3~5)T/2 ( T :电源电压的周期)近似估算：U o=三、稳压输出电路部分相关参数的计算可分析得知该电路具有稳压功能。

对应原理图看有(一个档位)：U Q5b=（R1+R4）U o/(R1+R4+R8)所以, 输出最小：Uo=(R1+R4+R8) U Q5b/(R4+R8)输出最大：Uo= (R1+R4+R8) U Q5b/R5第三章Proteus及Protel99SE软件的介绍与使用Proteus软件的概述与使用一、Proteus简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。

它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。

具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

②支持主流单片机系统的仿真。

目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。

③提供软件调试功能。

在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。