模拟电子技术课程设计论文

XX 学院
模拟电子技术基础课程设计报告
课程名称: 直流电源串联稳压电路
系别班级：XX
学生姓名XX
学生学号： XX
指导老师： XX
设计时间： XX
一、设计任务：
设计并制作一个直流稳压电源。

二、技术指标及要求：
1、输出电压U0在7～9V之间连续可调;
2、最大输出电流I oM=500mA；
3、电压调整率≤0.1%（输入～220V，变化±10%，满载）；
4、负载调整率≤1%（输入电压～220V，空载到满载）；
5、波纹抑制比≥35dB（输入～220V，满载）；
6、有过流保护环节，在负载电流为600mA时实施动作。

三、摘要：
本设计由七个模块电路组成：变压整流滤波电路，调整电路，过流保护电路，比较放大电路，基准电路，采样电路，负载电路。

采用分立元件串联稳压电路结构，使用了NPN晶体管，具有输出电压范围宽，输出电流大的特点。

四、设计方案：
I. 采用模块化思想，对整个电路以模块为单位进行分析，计算与论证。

II. 串联式稳压电源具有较宽的输出电压调节范围，合理的选择元器件可以达到较高的性能指标，如：电压调整率、负载调整率、纹波抑制比等，但效率较低。

III. 针对设计指标及要求，应当选择串联式稳压电源。

五、电路的设计：
I、变压整流滤波电路的设计：
当输入为U i220V交流电压时，首先通过变压器降至U I20V左右交流
电压。

整流部分选用了全波桥式整流电路，输出U0为25V直流电压。

U o=1.414U I(1-T/4R L C)
通过调整T,R L,C可得U O需要的电压。

本电路的目的在于从50Hz、220V的交流电压中得到直流电压。

电路如下图所示：
II、调整电路的设计：
在串联型线性稳压电源中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的基础。

调整管选择的一般原则：调整管T1的最大集电极电流Icm、集电极-发射极最大反向电压BUceo、集电极最大功耗Pom应满足以下要求：
Icm≥1.5Iom(Iom为最大负载电流)
BUceo≥UiMax-UoMin
Pom≥1.5Icm(UiMax-UoMin)
当由于某种原因（如电网电压波动或负载电压的变化等）使输出电压Uo 升高（降低）时，采样电路将这一变化趋势送到VT3的反相输入端，并与同相输入端Uz进行比较放大；VT3的、输出电压，即调整管VT1的基极电位降低（升高）；因为电路采用射极输出形式，所以输出电压Uo必然降低（升高），从而使Uo得到稳定。

（调整电路）
III.比较放大电路的设计：
E点的电压会与Uz稳压二极管比较，当Ub的电压高于Uce时管VT3（相关参数见下表1）就会导通进入采样电路实现电压在一定范围的输出。

同时也可以实现对输入电压的筛选，使得输出电压能够集中一个小范围内的波动。

使用时要注意稳压二极管D1最小击穿电流，否则会造成稳压管的损坏。

表1
参数名称符号额定值单位
集电极-发射极电压Vceo 20 V
集电极-基极电压Vcbo 40 V
发射极-基极电压Vebo 5 V
集电极电流Ic 0.5 A
比较放大电路
IV.基准电路的设计：
该电路的基准电压是由的稳压管提供的，稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。

这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

V.过流保护电路的设计：
为了防止短路或长期过载烧坏调整管，在直流稳压器中一般还设有短路保护和过载保护等电路。

该电路由晶体管VT2、R1、R2等构成过流保护电路，当电路处于正常工作状态时，限流电阻R6、R3、R4上分得的电流几乎为零，电路应满足的要求：R2Iom-(R1/R1+R6)Uo≥Uth（Uth为VT2管的死区电压),即
R2Iom-9(R1/R1+R6)=Uth
（过流保护电路）
VI. 采样电路的设计：
R4,R5,Rp为采样电阻，电阻R4和和靠近R4部分的Rp阻值为反馈电阻，通过移动滑片P可改变输出电压的大小，从而得到一系列符合实际需要的电压，实现输出电压可调的作用。

（采样电路原理图）
VII.负载电路的设计：
选取合适的电阻RL作为负载。

VIII.原理图如下：
六、元件选择及参数的计算
I.选用器材及测量仪表：
（1）选用器材主要有：①BJT管、稳压二极管;②电阻若干（10、430、510、1k、2k、2.7k、5.1k、8.2k、9.1k、10k）。

（2）测量仪表主要有：①万用表;②直流电压表;③直流电流表；④晶体管毫伏表。

II. 电阻的选取:
经测定基准电压Uz=5.4V，而Ube3=0.7V，所以Ub3=6.1V
当Rp抽头打到最上面时：
Ub3=7(Rp+R5)/R4+Rp+R5 ①当Rp抽头打到最下面时：
Ub3=9R5/R4+Rp+R5 ②
由①、②联立得，
R5=Rp7/2 (取Rp=1k)
所以 R5=3.5k,R4=660Ω
由R2Iom-(R1/R1+R6)U0=Uth=0.5V
取R2=10Ώ,又Iom=500mA，Uomin=7V,所以R1/R1+R6=4.5/7
取R1=5.1k,则R6≈2.8k
取R3=430Ω,Rc=2k，RL=1k，则由R4=1K∥2K=660Ω,R5=5.1k∥10k=3.5k
可知分别选2k、5.1k电阻2个，10Ω、430Ω、1k、2.7k、10k电阻1个，1k电位器2个（Rp与RL）
由此得出的一系列阻值可用碳膜电阻得到，由于它是引线式电阻，方
便手工安装及维修，而且也是引线电阻中价格最便宜的，如今多用在一些如电源、适配器之类低价值的低端产品或早期设计的产品中。

碳膜电阻器具体特性如下：
【工作温度范围：-55℃～+155℃
精度：2% 5%
阻值范围：1Ω～10MΩ
标称阻值：E-96
极限电压高
极好的长期稳定性
价格低
III.稳压管的选择：
选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。

根据设计需要应选择2DW231型号的稳压管。

IV．晶体管的选择：
根据该设计要求及上表数据，应选用3DG6、3DD15D型三极管，有关介绍【3DG6(3DG100)硅三极管
[ 材料及极性] : SI-NPN
[ Pcm：] : 50W
[ Ic： ] : 5A
[ BVcbo： ] : 300V
[ 封装 ] : TO3
详细说明：
品牌红讯型号 3DD15D
类别直插结构合金型
封装形式 TO 材料锗
极性 NPN型电流容量大功率
封装材料金属封装
供应3DD15D,3DD207D,3DD102D三极管详细介绍：
3DD15D TO-3 NPN 200V 5A 50W
3DD207D TO-3 NPN 200V 5A 50W
3DD102D TO-3 NPN 200V 5A 50W
七、安装调试
I．输入与输出电压的测试，见下表：
II. 稳压系数Sr的测试：
对于任何稳压电路，均可以用稳压系数Sr来描述其稳压特性。

Sr定义为负载一定时稳压电路输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比，即Sr=△U0/U0／△U i/U i
Sr表明电网电压波动的影响，其值越小，电网电压变化时输出电压的变化愈小。

八．结束语
整个电路本着简单可靠，选用低价格通用元器件的原则完成了本设计任务，例如，晶体管均采用低价格的3DG6、3DD15D系列。

设计具有较高的性价比，并简单可靠。

但是，系统设计仍有值得改进的地方。

例如，电路设计中对Ui与Uo精度考虑较少，使测试数据精度有所下降等。

参考文献
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