模電課程設(shè)計串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源

1、模電課程設(shè)計報告串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源(課 題)電子科學(xué)系班級： 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師: 2012.6.24目錄一、 引言········································

2、;·········3二、 設(shè)計題目·······································

3、83;···················3三、 技術(shù)指標(biāo)·····························&

4、#183;·····························3四、 設(shè)計要求···················

5、;········································3五、 方案選擇及電路工作原理·······&#

6、183;·····································3六、 單元電路設(shè)計及計算··········&

7、#183;······································5七、 元器件的選擇及元器件清單········

8、83;··································7八、 總電路圖及仿真圖，·············&#

9、183;····································8九、 安裝、調(diào)試中遇到的問題，解決的方法及實驗效果·········

10、··············9十、 電路性能指標(biāo)測試結(jié)果及對成果的評價································10十

11、一、 收獲與心得體會················································&#

12、183;·10十二、 參考文獻(xiàn)··············································

13、3;·········11一、 引言：直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在815V可調(diào)。二、設(shè)計題目： 設(shè)計一臺串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源三、技術(shù)指標(biāo)： 1、輸出電壓：815V可調(diào) 2、輸出電流：IO=1A 3、輸入電壓：交流220V +/-

14、10% 4、保護(hù)電流：IOm =1.2A 5、穩(wěn)壓系數(shù)：Sr = 0.05%/V 6、輸出電阻：RO < 0.5 7、交流分量（波紋電壓）：<10mV四、設(shè)計要求： 1、分析電路組成及工作原理； 2、單元電路設(shè)計計算； 3、采用分立元件電路； 4、畫出完整電路圖； 5、調(diào)試方法； 6、小結(jié)與討論。五、方案選擇及電路工作原理（一）方案選擇：（1）硅穩(wěn)壓管并聯(lián)式穩(wěn)壓電路。該電路結(jié)構(gòu)簡單，但電壓固定，負(fù)載能力小。（2）串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。該電路的輸出電源穩(wěn)定性，負(fù)載能力和可調(diào)性能都較好。（3）三段集成穩(wěn)壓器。這種電路的實質(zhì)是第（2）種電路的集成化和優(yōu)化。（4）串聯(lián)或并聯(lián)型穩(wěn)壓電源。這種電

15、路的最大優(yōu)點(diǎn)是效率高，可達(dá)75%90%。方案（2）是我們模電課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。所以我們選擇方案（2）為設(shè)計對象。（二）電路工作原理：電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機(jī)外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。電網(wǎng)供給的交流電壓U1(220V,50Hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓U2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓U3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓UI。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以

16、保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。其原理框圖如圖（1）所示。圖（1）直流穩(wěn)壓電源的方框圖（1）變壓部分通過變壓器即可實現(xiàn)（2）整流部分一般采用橋式整流，可采用4個整流二極管接成橋式，也可采用二極管整流橋堆。圖（2）單相橋式整流電路（3）濾波部分在輸出電流不大的情況下一般采用電容濾波即可。圖（3）電容濾波電路（4）穩(wěn)壓部分由串聯(lián)型穩(wěn)壓電路構(gòu)成，采用恒流源電路作為放大管的集電極負(fù) 并且采用了調(diào)整管過流保護(hù)電路，式穩(wěn)壓電路的性能得到提高。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路框圖如下：+圖（4）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖六、單元電路設(shè)計及計算：（一）確定變壓器次級電壓 考慮到最低電壓為220- 10% =198V，此時次級應(yīng)有 15V

17、，所以正常（220V）時有： （三）元器件參數(shù)選擇1、調(diào)整管選擇 最高輸入電壓發(fā)生在 220+10% =242V 此時變壓器次級電壓U次 =18.7V 極端情況，負(fù)載短路，且考慮峰值： 取BVCEO=100V最大電流：IOM >=1.2A最大管壓降：最大集電極功耗： 2、選基準(zhǔn)電壓、穩(wěn)壓管 選DZ1=6V ，可選穩(wěn)壓管2CW IDZ=10mA 3、取樣電路 一般取樣電流為3050mA ，取 4、調(diào)整電路 IOM=1.5mA 取1=2=50 ：取 R2=2k 5、保護(hù)電路 當(dāng)IOM =1.2A時保護(hù)， 取RO=0.6 , URO=1.2*0.6=0.72V七、元器件選擇及元器件清單：(一)

18、元器件選擇：1.二極管：整流用二極管就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。2.三極管：電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用。3.電阻： 電阻的種類繁多，從構(gòu)成的材料來分，有碳質(zhì)電阻器、碳膜電阻器、金屬膜電阻器、線繞電阻器等。從結(jié)構(gòu)形式來分，有固定電阻器、可變電阻器和電位器三種。 4.電容：一種儲能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、整流、能量轉(zhuǎn)換等。5.變壓器：變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。（二）元器件清單名稱大小數(shù)量變壓器220V-15V1電容電解電容2200uF1個10uF1個陶瓷電容1041個1031個電阻4.7K2個

19、3301個1.5k2個可變電阻1k1個運(yùn)放uA7411個穩(wěn)壓管5.1v1個八、總電路圖及仿真圖：（一）總電路圖（二）仿真圖九、安裝、調(diào)試中遇到的問題，解決的方法及實驗效果（一）安裝：安裝好后，首先檢查電路的元件是否有裝配錯誤，特別應(yīng)檢查晶體管、二極管、二極管及電解電容等元件的極性有無接反。再檢查焊點(diǎn)有無漏焊、虛焊，特別應(yīng)注意焊點(diǎn)之間或線路 間有無短接，防止通電后由于某一部分的短路導(dǎo)致原器件損壞。（二）調(diào)試（1）調(diào)Rw1，看輸出電壓是否隨之變化，變化正常則說明電路工作正常，否則，先排除故障再調(diào)試。（2）將輸出電壓調(diào)在額定值4.5V，然后改變Rl數(shù)值，使輸出電流達(dá)到80mA,這時輸出電壓應(yīng)基本不降

20、低。當(dāng)輸出電流升高到100mA后，過流保護(hù)電路工作，是輸出電壓逐漸降低，起到限流保護(hù)作用。（3）將輸入電壓變化約5%或10%，這時輸出電壓應(yīng)穩(wěn)定在正常值。如穩(wěn)定不良，則應(yīng)檢查取樣電路，基準(zhǔn)電路，輸入電壓及調(diào)整管，比較放大器等各級電壓。比較放大器基極電位太高或太低將引起集電極電位太高或太低，這會造成穩(wěn)定不良。原因可能是作基準(zhǔn)電壓用的二極管基準(zhǔn)電壓不對或取樣電阻，微調(diào)電位器阻值不對或損壞。（三）故障分析：（1）Vo=0,這是由于調(diào)整管T1截止或Vi不正常造成的。首先查整流濾波電路輸出電壓，如其不正常，則先檢查和排除整流濾波電路故障；如其為正常值，則說明調(diào)整管或電路其他部分有故障。可斷開T1基極，觀

21、察輸出電壓有無變化，如Vo升高接近Vi，則說明故障再比較放大級，檢查T3是否損壞或斷路，各點(diǎn)連接是否正確，找到故障并排除之。（2）Vo=V1左右時，說明調(diào)整管T1飽和，把T3集電極斷開，如Vo降到0，表明調(diào)整級良好，故障出在比較放大級，檢查比較放大部分，找到故障并排除之。如Vo仍不下降，表明故 障在調(diào)整管部分，并找到故障并排除。（四）實驗效果： 實驗效果跟理論計算和仿真有區(qū)別。尤其是第一次去實驗室的時候，實驗的結(jié)果很離譜，不過后來問了老師和找網(wǎng)上資料把問題化簡了很多。最終結(jié)果還是有區(qū)別。不過我們已經(jīng)算比較滿意了。畢竟這是我們第一次做課程設(shè)計。我們相信下次會做的更好十、電路性能指標(biāo)測試結(jié)果及對成

22、果的評價我們將所有的元器件安裝完成后，必須仔細(xì)對照電路圖檢查線路是否正確，看有沒有接錯的地方。然后接通220V電源，按下主電路開關(guān)SW1，用萬用表檢測輸出端有無電壓輸出，若無電壓輸出，則檢測輸出端以前的電路每點(diǎn)的電位，找到電位異常的點(diǎn)后，可斷開電源，仔細(xì)分析原因，檢測此部位的元器件是否存在有虛焊的情況，用萬用表的蜂鳴檔檢測是否有短路或是開路。對電路整體進(jìn)行分析排查，看是否有元器件因為某點(diǎn)的短路而燒壞的，逐級進(jìn)行。反復(fù)調(diào)試，直到找到原因所在。調(diào)試完成后，測試主電路的輸出范圍，是否滿足815V這個檔位。觀察電主路輸出電壓實際值為多少，一般做出來之后范圍在1120V左右，在仔細(xì)分析產(chǎn)生誤差的原因，可知由于取樣電路的的阻值與理論計算值是存