串联型直流稳压电源方案与仿真

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,UceUces=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,所在选用ZPD5.1稳压管，参数为Uz=5.18V,Iz=1~10mA；4：电阻R1的选择UR1=Ui-Uz=17-5=12V,IR1取10mA,R1=UR1/IR1=1.2k,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/R3Uomin=(R2+R3+R4*Uz/(R3+R4其中R4为最大阻值为1Ko的滑动变阻器，Uz=5.18V,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=1.2U2,所以U2=Ui/1.2=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URm1.1*1.414*U2=1.1*1.414*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u22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波形图六：课程设计总结与体会1通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问题的能力；2采用分模块的设计顺序可以优化设计流程，使之更符合逻辑性。但是需要注意的是，在其中每个环节必须认真进行，如果某模块电路没有设计好，或者存在错误，则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度；3这次课程设计是一次理论联系实际的过程，在设计中遇到了许许多多的实际问题，在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果，这就需要我们在设计的过程中从实际出发，尽可能的考虑到实际情况。另外，在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题，解决问题；4通过这次课程设计，使我基本掌握了设计软件Multisim2001的使用方法,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后还需多加练习，熟练掌握；5回顾本次课程设计，至今感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，使我懂得了理论和实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正掌握知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力；