连续可调直流稳压电源设计 3讲解

❖ 整流管D1的最大整流电流为：（ID1）MAX＝0.5×IO
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（ID1）MAX＝0.5×700mA＝0.35A
❖ 考虑到取样和放大部分的电流，可选取最大电流（ID1）MAX为0.4A。 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≈√2（1+10%）UBIO=28V
❖ 使用整流桥的原因：电源变压器在正负周期都有电流供给负载，电源 变压器得到充分的利用，且效率高。
❖ 功能模块三（滤波电路）：常用的整流滤波电路有全波整
流滤波，桥式整流滤波，倍压整流滤波。此电路采用的是电容滤波电 路，即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容。原理如下： 在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短，由于电容C充 电的瞬时电流较大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二 极管时，必须留有足够的电流裕量，以免烧坏。
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方案二原理图
两种方案的比较分析
❖ 方案二与方案一相比，增加了指示灯，，使我们在调试时， 可以方便检查电路是否焊接正确，将过压保护电路的单电 阻限流改成了可调分压式过压保护，使稳压二极管选取更 方便精确。由于方案一中R6，D4，Q1组成的限流式电路中 稳压D4的稳压值为2.1V，在实物中很难找到此类稳压管， 所以，我们不采用此限流式电路。
阻小于0.2欧； c.主要调整元件由晶体管构成； C.发挥部分： a.具有过流保护、过压保护功能：输出电流超过0.7A时电路 自动过流保护，输入交流电压超过250V时电路自动过压保护；
备选方案设计
❖方案一：采用变压器、二极管、电阻、稳压管、三极管等
元器件。220V的市电经变压器变压后变成电压值较小的交流， 再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型 稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数 可调，所以其输出电压也可以调节;同时，为了扩大输出大电 流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成 了具有放大环节的串联型稳压电路。整流电路采用了桥式整流 电路，元件是IN4007.电容C1起到滤波作用，将直流中的交流 成分滤去，而C2可以防止复合调整管T1，T2产生自激振荡，一 旦产生，电容将能将自激振荡信号旁路掉，同时兼滤波功能， 使电路工作稳定性提高。
17V，额定功率为13VA。
❖ 功能模块二（整流电路）：其实桥式整流电路相当于理想
二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时 截止，电流为零，相当于理想开关断开。整流电路包括单向半波整流 电路和桥式整流电路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流 效率低，输出电压脉动大。因此，它只适用于要求不高的场合。为了 克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路。本次实验采用了单相桥 式整流滤波电路。这一部分主要由四个整流管D1～D4组成，所以我们 只需要计算其中一个的参数。
❖ 所以不采用此方案。因此，我们最终选择了方案二。
设计方案
❖ 总的设计方案说明：方案总的思路为直流稳压电源一般由直
流电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。
直流稳压电源的概述
❖ A定义：直流稳压电源是能为负载提供稳定直流 电源的电子装置
❖ B组成：电源变压器，整流，滤波和稳压电路等 四部分组成。
连续可调直流稳压电源设计
组长：李唐林 组员：胡雅楠，刘珊，占燕，金阿鹏，李文涛
设计任务
A.设计制作一个学生实验用的“连续可调直流稳压电源” B.主要技术指标与要求：
a.输入电压在220V±10%时，输出电压从5－12V可调(且尽量 向低端扩展)，输出电流大于0.5A；
b.输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10ˉ²，输出内
❖ 当电网电压上升+10%，变压器的输出功率最大。这时稳压电源输出的 最大电流（IO）MAX为700mA。此时变压器次级电压（UB）OMAX为：
❖ （UB）OMAX＝（UB1）O×1.1 ❖ （UB）OMAX＝16V×1.1≈18V ❖ 变压器B1的设计功率为： ❖ PB＝（UB）OMAX×（IO）MAX ❖ PB1＝18V×700mA＝12.6VA ❖ 为保证变压器留有一定的功率余量，确定变压器B的额定输出电压为
压稳定。
电路设计与器件选择
❖ 功能模块一（变压器电路）：电源变压器T的作用是将电网220V的交
流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui ❖ 变压器副边与原边的功率比为：P2/P1=η。式中，η变压器的效率 ❖ 一般整流滤波电路有2V以上的电压波动（设为ΔUD）。调整管T1的管压降
（UT1）CE应维持在3V以上，才能保证调整管T1工作在放大区。整流输出电 压最大值为12V，桥式整流输出电压是变压器次级电压的1.2倍。 ❖ 当电网电压下降10%，变压器次级输出电压应能保证后续电路工作，那么电 压器B1次级输出电压 ❖ （UB）omin＝（ΔUD＋（UT1）CE＋UR4+（UO）MAX）÷1.2 ❖ （UB）omin＝（2V＋3V+0.7×1＋12V）÷1.2≈15V ❖ 则变压器B1次级额定电压为： ❖ （UB）O＝（UB1）omin÷0.9 ❖ （UB）O＝15V÷0.9≈16.7V
方案一原理图
❖方案二：方案二中的变压、整流和滤波电路与方案一
相同，方案二在过压保护电路上增加了可调电阻，由单电 阻限流改成了可调分压式过压保护。同时在滤波电路之后 增加了指示灯二极管D2。将方案一中R6，D4，Q1组成的限 流式电路改为单个电阻R6分流电路。将R7的一端从取样部 分改接到滤波之后输出电压的一端。
❖ 电源变压器提供最初的电源。 ❖ 整流电路的作用是将经过变压器降压以后的交流电压变为直流电压。常见的
几种整流电路有单相半波、全波、桥式、和倍压整流电路。 ❖ 滤波电路用于滤去整流输惨电压中的纹波，一般由电抗元件组成，已经由电
容、电感组合而成的各种复式滤波电路。 ❖ 稳压电路的作用是当电网电压波动、负载、和温度变化时，维持输出直流电
❖ 滤波电容C满足：RLC=(3～5)T/2式中T为输入的交流信号周期；RL1为 整流滤波电路的等效负载电阻这里主要计算滤波电容的电容量C1和其 耐压VC1值。