09級培訓(xùn)資料--直流穩(wěn)壓電源設(shè)計1

1、串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 目錄一、半導(dǎo)體器件的簡單識別1. 二極管的簡單識別與簡單測試2. 特殊二極管的簡單識別與簡單測試3. 三極管的識別與簡單測試二、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源組成及穩(wěn)壓原理1. 直流穩(wěn)壓電源的基本組成及穩(wěn)壓原理2. 穩(wěn)壓電源的性能指標三、串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方法1確定變壓器容量2. 選擇整流二極管3. 濾波電容C的選擇4. 穩(wěn)壓電路設(shè)計1）電路選擇2）確定對整流濾波電路的要求3）選擇調(diào)整管4）計算取樣電阻5）確定基準電壓6）設(shè)計比較放大器四、串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源設(shè)計方法和步驟第一章導(dǎo)體器件的基本知識一、半導(dǎo)體器件的簡單識別 半導(dǎo)體二極管和三極管是組成分立元件電子電路的核心器件

2、。二極管具有單向?qū)щ娦裕捎糜谡?、檢波、穩(wěn)壓、混頻電路中 三極管對信號具有放大作用和開關(guān)作用。它們的管殼上都印有規(guī)格和型號。1、二極管的簡單識別與簡單測試普通二極管一般為玻璃封裝和塑料封裝兩種，如圖1.1所示它們的外殼上均印有型號和標記。標記箭頭所指向為陰極。有的二 極管上只有一個色點，有色點的一端為陽極。若遇到型號標記不清時，我們可以借助萬用表的歐姆檔簡單2AP92CP5a）玻璃封裝b）塑料封裝圖1.1半導(dǎo)體二極管識別。我們知道，指針式萬用表正端（+ ）紅筆接表內(nèi)電池的負極，而負極（-）黑筆接表內(nèi)電池的正極。根據(jù) PN結(jié)正向?qū)?阻值小，反向截止電阻值大的原理來簡單確定二極管的好壞和極性

3、。具體做法是，萬用表歐姆檔置R 100或R 1K處，將紅、黑兩表筆接觸二極管兩端，表頭有一指示；將紅、黑兩表筆反過來再次接觸二極管兩端，表頭又有一指示。若兩次指示 的阻值相差很大，說明該二極管單向?qū)щ娦院?，并且阻值大（幾百千歐以上）的那次紅筆所接為二極管的陽極；若兩次指示的 阻值相差很小，說明該二極管已失去單向?qū)щ娦裕蝗魞纱沃甘镜淖柚稻艽?，則說明該二極管已開路。2、特殊二極管的簡單識別與簡單測試特殊二極管的種類較多，在此我們只介紹四種常用的特殊二極管。 發(fā)光二極管（LED）發(fā)光二極管通常是用砷化鎵、磷化鎵等制成的一種新型器件。它具有工作電壓低、耗電少、響應(yīng)速度快、抗沖擊、耐振動、性能好以及輕

4、而小的特點，被廣泛應(yīng)用于單個顯示電路或作成七段矩陣式顯示器。而在數(shù)字電路實驗中，常用做顯示器。發(fā)光二極管圖1.2發(fā)光二極管符號fl-卄圖1.3發(fā)光二極管的外形的電路符號如圖1.2所示發(fā)光二極管和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?，正向?qū)〞r才能發(fā)光。發(fā)光二極管發(fā)光顏色有多種，例如紅、綠、黃等，形狀有圓形和長方形等。發(fā)光二極管出廠時，一根引線做的比另一根引線長，通常，較長的引線表示陽極(+)、另一根為陰極(-),如圖1.3所示。若辨別不出引線的長短，則可以用辨別普通二極管管腳的方法來辨別其陽極和陰極。發(fā)光二極管正向工作電壓一般在1.5V3V，允許通過的電流為220mA，電流的大小決定發(fā)光的亮度。電壓、

5、電流的大小依器件型號不同而稍有差異。若與TTL組件相連使用時，一般需要接一個470門 的降壓電阻，以防止器件的損壞。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管有玻璃、塑料和金屬外殼封裝兩種。前者外形與普通二極管相似，如2CW7，后者外形與小功率管相似，但內(nèi)部為雙穩(wěn)壓二極管，其本身具有溫度補償作用，如2CW231。詳見 1.4(a)符號圖1.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管在電路中是反向連接的，它能使穩(wěn)壓管所接電路兩端的電壓穩(wěn)定在一規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，稱為穩(wěn)壓值。確定穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的方法有三種：根據(jù)穩(wěn)壓管的型號查閱手冊得知；在CA4810A型晶體管測試儀上測出其伏案特性曲線獲得；通過簡單的實驗電路可測得穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，實驗電路如圖1.5所示

6、。我們改變直流電源電壓 V，使之由零開始緩慢增加, 同時穩(wěn)壓管兩端用電流電壓表監(jiān)視。當電壓增加到一定值，使穩(wěn)壓管反向擊穿，直流電壓表指示某一電壓值。這時在增加直流 電源電壓，而穩(wěn)壓兩端電壓不再變化，則電壓表所指示的電壓值就是該穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。R*R*可調(diào)限流電阻圖1.5測試穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的實驗電路 光電二極管光電二極管是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的半導(dǎo)體器件，其符號如圖1.6(a)所示。在光電二極管的管殼上備有一個玻璃口，以便于接受光。當有光照時，其反 向電流隨光照強度的增加而正比上升。光電二極管可用于光的測量。當制成大面積的光電二極管時，可作為一種能源，稱為光電池 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管在電路中能

7、起到可變電容的作用，其結(jié)電容隨反向電陽極、:彳陰極(a)光電二極管陽極陰極(b)變?nèi)荻O管圖1.6光電二極管和變?nèi)荻O管符號壓的增加而減小。變?nèi)荻O管的符號如圖1.6(b)所示。變?nèi)荻O管主要用于高頻電路中，如變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。二、三極管的識別與簡單測試三極管主要有NPN型和PNP型兩大類。通常我們可以根據(jù)命名法從三極管管殼上的符號識別出它的型號和類型。例如，三極管管殼上印的是3DG6，表明他是NPN型高頻小功率硅三極管。同時，我們還可以從國生三極管管殼上色點的顏色來判斷 出管子的電流放大系數(shù) B值的大致范圍。以3DG6為例，若色點為黃色，表示B在3060之間；綠色表示B值在50110之間;

8、藍色，便是B值在90160之間；白色，表示 B值在140200之間。但是也有的廠家并非按此規(guī)定，使用時要注意。當我們從管殼上知道它們的類型和型號以及B值后，還應(yīng)進一步辨別它們的三個電極。對于小功率三極管來說，有金屬外殼封裝和塑料封裝兩種。e、b、c。如果管e b、c，如圖 1.7金屬外殼封裝的，如果管殼上無定位銷，那么將管底朝上，從定位銷起，按順時針方向，三根電極一次為 殼上有定位銷，且三根電極在半圓內(nèi)，我們將有三根電極的半圓置于上方，按順時針方向，三根電極依次為所示。塑料外殼封裝的，我們面對平面，三根電極置于下方，從左到右，三根電極依次為e、b、c，如圖 1-7(b)所示。對于大功率三極管，

9、外形一般分為F型和G型兩種，如圖1.8所示。F型管，從外形上(a)金屬外殼封裝圖1.7半導(dǎo)體三極管電極的識別3DG6b c(b)塑料外殼封裝只能看到兩根電極。我們將管底朝上，兩根電極置于左側(cè)，則上為e,下為b，我們將管底朝下，三根電極置于左方，從最下面的電極開始，順時針方向，依次為底座為cb：；(a)底座為e，F(xiàn)型大功率管(b) G型大功率管圖1.8 F型和G型管腳識別co G型管的三個電極一般在管殼的頂部,b， Co三極管的管腳必須正確確認，否則，接入電路不但不能正常工作，還可能燒壞管子。NPN型還是PNP型)，以及辨別出e,當一個三極管沒有任何標記時，我們可以用萬用表來初步確定該三極管的好

10、壞及其類型( b，c三個電極。1、先判斷基極b和三極管類型將萬用表歐姆檔置于 “R100”或“RX1K處，先假設(shè)三極管的某極為 基極”并將黑筆接在假設(shè)的基極上，再將紅筆先后接在其余兩個電極上，如果兩次測得的電阻值都很大(或者很小)，約為幾千歐至幾十千歐(或約為幾百歐至幾千歐)，而對換表筆測得兩個電阻值都很小(或都很大)，則可確定假設(shè)的基極是正確的。如果兩次測得的電阻值是一大一小的測試。最多重復(fù)兩次就可找出真正的基極。NPN型管；反之,當基極確定以后，將黑筆接基極，紅筆分別接其他兩級。此時，若測得的電阻值都很小，則該三極管為則為PNP型管2、再判斷集電極c和發(fā)射極e。以NPN型管為例，把黑筆接到

11、假設(shè)的集電極 c上，紅筆接到假設(shè)的發(fā)射極 e上，并且用手捏住b和c極（不能使b、c直接 接觸），通過人體，相當于在 b、c之間接入偏置電阻。讀出表頭所示c、e間的電阻值，然后將紅、黑表筆反接重測。若第一次電阻值比第二次小，說明原假設(shè)成立，黑筆所接為三極管集電極c,紅表筆所接為三極管發(fā)射極 e。因為c、e間電阻值小，說明了通過萬用表的電流大，偏置正常。以上介紹的是比較簡單的測試，要想進一步精確測試可以借助與JT-1型晶體管圖示儀，它能十分清晰地顯示出三極管的輸入特性曲線以及電流放大系數(shù) B等。第二章、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源組成及穩(wěn)壓原理1、 直流穩(wěn)壓電源的基本組成1）直流穩(wěn)壓電源的基本組成直流穩(wěn)壓電

12、源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本電路如圖2.1所示。2）直流穩(wěn)壓電源各部分電路的作用 電源變壓器電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。 整流電路禾U用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟缍O管，將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動直流電的電路稱為整流電路。在圖2.1所示電路中，整流二極管d1 d4組成單相橋式整流電路。 電容濾波電路整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但脈動較大，在某些應(yīng)用中如電鍍、蓄電池充電等可直接使用脈動直流電源。但 許多電子設(shè)備需要平穩(wěn)的直流電源，這時在整流電路后面還需加濾波電路將交流成分濾除，以得到比較平滑的輸出電壓。濾波 通常是

13、利用電容或電感的能量存儲功能來實現(xiàn)的。 穩(wěn)壓電路調(diào)整管t1與負載電阻相串聯(lián)，組成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路，T2與穩(wěn)壓管Dz組成采樣比較放大電路，當穩(wěn)壓器的輸出負載變化時，輸出電壓 V?；颈３植蛔儭?ViVz 育 DzQrl Vo圖2.1單相橋式整流電路3）直流穩(wěn)壓電源各部分的工作原理 取樣環(huán)節(jié)：由&、Rp及R,組成的分壓電路構(gòu)成，它將輸出電壓 Vo的一部分作為取樣電壓Vf，送到比較放大環(huán)節(jié)。 基準電壓：由穩(wěn)壓二極管 Dz和電阻R3構(gòu)成基準電壓電路，為T2發(fā)射極提供一個穩(wěn)定的基準電壓 VZ，作為調(diào)整、比較 的標準。 比較放大環(huán)節(jié)：由T2和R4組成，其作用是將取樣電壓 VF與基準電壓Vz之差放大后控制調(diào)整

14、管Ti。 調(diào)整環(huán)節(jié)：由工作在線性放大區(qū)的功率管T1與負載電阻相串聯(lián)，組成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路，Ti的基極電流IB1受比較放大管T2集電極輸出電壓控制，改變 T2集電極輸出電壓，可使I B1和T1管的集、射電壓VCE1發(fā)生變化，從而達到自動穩(wěn)定輸出電 壓的目的。穩(wěn)壓過程如下：當輸入電壓Vi不變而輸出負載發(fā)生變化 （負載電阻變化）引起輸出電壓 V 減小時，取樣電壓VF相應(yīng)減小，使t2管的基 極電流IB2和集電極電流Ic2隨之減小，引起T2管的集電極電位VC2增加，于是T1管的基極電位增加，使得|C1增加，使V。 保持基本穩(wěn)定。電路的穩(wěn)壓過程為：V。Jt Vf Jt Vbe /t I B2 Jt Ic2

15、Jt Vc2Vo IC1 I B1 VB1E1 VB1*同理，當Vi或負載發(fā)生變化使 Vo增加時，調(diào)整過程相反，使 Vo保持基本不變。從上述調(diào)整過程可以看出，該電路是依靠電壓負反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。2、穩(wěn)壓電源的性能指標1）穩(wěn)壓系數(shù)指負載不變，穩(wěn)壓器輸出直流電壓 Vo的相對變化量LVo與輸入電網(wǎng)電壓Vi的相對變化量LVi之比。即Vo/VoS = 一Z/V2）電網(wǎng)調(diào)整率指輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化10% 時，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對變化量。一般穩(wěn)壓電源的網(wǎng)調(diào)整率小于或等于1%。3）負載調(diào)整率在額定電網(wǎng)電壓下，負載電流由零變到最大時，輸出電壓的最大相對變化量，常用百分數(shù)表示。4）輸出電阻Ro 二5）最

16、大紋波電壓在額定輸出電壓和負載電流下，輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對值大小，通常以峰-峰值或有效值表示。6）紋波系數(shù)穩(wěn)壓電源在額定負載電流下，輸出紋波電壓的有效值V與輸出直流電壓Vo之比。即孑亠100%Vo通常，將變壓器由負載電流的大小引起的變化比率稱為變動率，用-表示。VVl1.11Vl0.9變壓器副邊電流的有效值圖3-1整流電路1.11VLRl=1.11Il在如圖3-2所示的電容濾波整流電路中，變壓器除了供給負載外，還需要向電容器充電，由于其瞬間電流值很大，所以雖然通過負載電流圖3-2整流濾波電路第三章串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方法1確定變壓器容量電網(wǎng)上單相交流電的有效值為220V，而通常需

17、要的直流電壓值遠低于此值（通常直流電源為+5V、土6V、土9V、土 12V），因此，先用變壓器進行降壓，將 220V的交流電變成合適的交流電后再進行交、直流轉(zhuǎn)換， 故在穩(wěn)壓電源設(shè)計中，變壓器容量的選擇是十分重要的。1）確定變壓器次級線圈電流和次級電壓有效值整流電路如圖3-1所示，在設(shè)計整流電路時，為了合理的選用或繞制變壓器，需對其容量進行計算，在純電阻負載情況下，變壓器副邊 電壓的有效值平均值為|L，但通過次級線圈電流有效值|2比|L大，一般取|2=（1.11.5）| l，通常取| 2=1.5 |L，VL=1.2V2。2）變壓器容量的計算在考慮變壓器的容量時，是將其原邊和副邊的伏安值分別算出然

18、后取平均值，作為設(shè)計變壓器的依據(jù)，變壓器副邊輸出功率可以根據(jù)副邊繞組的電壓 v2和副邊電流12來計算，當變壓器有幾個副邊繞組時，副邊功率P2為各副邊繞組的功率之和,P2 Wh Ml2）2 Ml2）n變壓器的原邊輸出功率是由副邊負載功率來確定的，由于在傳遞功率的過程中，變壓器本身存在著損耗，因此副邊輸出的平均功率比原邊的輸入功率小，輸出功率與輸入功率之比稱為變壓器的效率，用表示上，Pi上Pi一般小型變壓器效率的選取如表3-1，變壓器的額定功率為P +F2Pt122表3-1小型變壓器的效率副邊功率P2小于10VA1030VA30 80VA80-200VA200400VA400VA以上效率”0.60

19、.70.80.850.90.952.選擇整流二極管在圖3-1所示電路中，由于沒有接濾波電容，負載電壓Vl =0.9V2（V2為副邊電壓有效值），圖3-1所示整流電路接濾波電容后得到的整流濾波電路如圖3-2所示，負載電壓Vl =1.2V2（在RlC _ （35）時，T為電網(wǎng)電壓周期），流過每2只二極管的平均電流丄Vl2 rL= 0.6V2瓦每只二極管承受的最大反向電壓 VRM -2 - 2V23. 濾波電容C的選擇1）電容c的容量在圖3-2所示電路中，濾波電容 C的容量由RLC放電時間常數(shù)RlC _ （35）計算，其中T為電網(wǎng)電壓周期，為233T0.02秒，Rl為負載電阻，取RlCT，則C22R

20、l2）電容C的耐壓值vC在整流電路中，最需要注意的是電解電容，電解電容的耐壓值必須超過脈動電壓的峰值，因此要選在變壓器次級電壓V2的2倍以上。除此之外，還應(yīng)明確，通常所說的變壓器次級電壓V2是指額定值時的電壓，若電流減小或空載時，V2將升高。設(shè)變壓器的次級額定電壓為V2，電網(wǎng)電壓變化范圍是二; % （電網(wǎng)電壓變化 二10%為正常范圍），則電容器的耐壓值必須滿足Vc_V2100亠空100式中VF為整流二極管的正向壓降，一般按1.4V考慮。變壓器變動率隨變壓器副邊容量而變的大致規(guī)律如表3-2所示表3-2變壓器副邊容量和變動率容量W1015305070100200300500變動率%35251715

21、129.5763.84. 穩(wěn)壓電路設(shè)計1）電路選擇電路選擇是一項很重要的工作，電路選擇得好，對于以后工作就打下了好的基礎(chǔ)，否則會給以后的工作帶來不便：不是指 標達不到，就是浪費太大。選擇電路主要從兩方面考慮：一是要保證能滿足設(shè)計任務(wù)下達的各項技術(shù)指標，并且應(yīng)留有一定的 裕量；二是要從經(jīng)濟方面考慮，在確保達到技術(shù)指標的前提下，電路越簡單越好，少一個元件，從經(jīng)濟上說就少花一份錢，從 可靠性角度上看，就少一個出故障的環(huán)節(jié)，相對來說就是提高了可靠性。從電路結(jié)構(gòu)上考慮，一般是從電源的質(zhì)量指標（如穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、紋波及溫漂等）和使用指標兩個方面來考慮：對1223于穩(wěn)壓系數(shù)為10 10 之間的，選用簡單

22、的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路便可以達到；穩(wěn)壓系數(shù)在1010 之間的，可選用帶放大器的串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路；如果在 10以下的（穩(wěn)壓性能更高），除了選用帶放大器的穩(wěn)壓電路外，還要從 基準電壓源、比較器等方面都加以考慮，比如采用差分式放大器作比較放大電路或采用兩級放大等等；對于10以下的高穩(wěn)定度的電源來說，還要考慮減少溫漂和進一步提高穩(wěn)定度的其它措施，如采用兩級調(diào)整穩(wěn)壓等。所謂使用指標是指輸出電壓、輸出電流及其調(diào)節(jié)范圍。對于輸出容量大的電源，要選取用大功率的晶體管或采用復(fù)合晶體管。輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬的穩(wěn)壓電源可以采用一組或兩組輔助電源，也可以使用分段調(diào)整或者采用輸入電壓跟蹤調(diào)整管壓降的 辦法來實現(xiàn)。另

23、外，對于輸出電阻這項技術(shù)指標要求較低的電源，可采用集電極輸出式電路，因為這種電路穩(wěn)壓特性好。2）確定對整流濾波電路的要求整流濾波電路緊緊地與穩(wěn)壓電路聯(lián)系在一起，整流濾波電路的輸出電壓就是穩(wěn)壓電路的輸入電壓，整流濾波電路的輸出電流也是穩(wěn)壓電路的輸入電流，確定了穩(wěn)壓電路的輸入電壓和電流，也就確定了對濾波電路的要求。在確定圖2-1所示濾波電路輸出電壓 Vi時，應(yīng)考慮兩點：第一，考慮調(diào)整管的工作狀態(tài)，確保調(diào)整管能工作在放大區(qū)；第，考慮交流電網(wǎng)波動的影響，交流電網(wǎng)的波動勢必會反映到整流濾波電路的輸出電壓上，即隨之升高而上升，隨之下降而降若采用如圖3-3所示由二只晶體管復(fù)合作為調(diào)整管組成穩(wěn)壓電源時，T1應(yīng)

24、滿足:Vimax 討（1 0.1）Vi min 二M (1 _ 0.1)也就是說，當電網(wǎng)電壓變化_10%時，調(diào)整管都處于線性放大區(qū)，從而使穩(wěn)壓電路能保持正常工作。另外，調(diào)整管的管壓降與紋波電壓、復(fù)合管的數(shù)量、電源的輸出功率等因素都有密切的關(guān)系，一般而言，根據(jù)穩(wěn)壓電路的 工作原理，調(diào)整管的管壓降一般取 3 8V，可保證調(diào)整管工作在線性區(qū)，即 Vi =Vo - (38)V，其中V。為穩(wěn)壓電路輸出電壓在確定整流濾波電路電路輸岀電流li時，一方面要保證輸岀負載電流 I。的要求，另外還要保證供給調(diào)整管、放大管的正常工作電流，故它應(yīng)大于穩(wěn)壓電路的最大輸出電流| om，即1 i - 1 om另外根據(jù)所要求的

25、穩(wěn)壓電路輸岀紋波電壓V。和穩(wěn)壓系數(shù)S，可以確定穩(wěn)壓電路的輸入紋波電壓Vj。即VS3) 選擇調(diào)整管選擇調(diào)整管，除了耐壓值和功率應(yīng)滿足要求外，還要滿足最大功耗的要求，當單個晶體管作調(diào)整管時，電路如圖2-1所示,選擇調(diào)整管可按下列條件進行：1 CM 1 1 omV(BR)CEO1(Vim Vo min )PCm 1(Vi max Vo min ) I om當負載電流較大時，為了減少比較放大管的負擔(dān)，多采用復(fù)合管作調(diào)整管。選擇復(fù)合管時應(yīng)保證工作時不會超過它的極限，其主要參數(shù)有3個：即擊穿電壓 V(br)CEO、最大集電極允許功耗 FCm和最大集電極電流ICM。圖3- 3具有復(fù)合管的串聯(lián)反饋型直流穩(wěn)壓電

26、源1 CM 1 1 omBR)CEO1(Vm -Vomin)pCM 1 (Vim _ Vomin )I omT2應(yīng)滿足:V(BR)CEO2 ：-V(BR)CEO11 CM 21 omPCM2Vom)ICM24）計算取樣電阻取樣電路實際上是一個電阻分壓器（電路如圖3-4所示），直接由取樣分壓比 n和基準電壓vz來決定，取樣電阻 r2上的電壓vR2近似為VR2二 VoR1 R2二 Vz Vbe2因此,Vo 二Vz(1Vz式中nR2RiR2稱為取樣分壓比。為了提高輸出圖3-4電阻分壓器R _R RpVR2zRlVo圖3- 5可調(diào)式電阻分壓器電壓的穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能把輸出電壓的變化量送到比較放大管的基極

27、，因此n應(yīng)取得大一些，通常選取 n =0.5 0.8為了調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，在取樣電阻R和R2中間串聯(lián)一個電位器 Rp，電路如圖3-5所示。在穩(wěn)壓電源輸出電壓變化范圍已給定時，假如為 V，則R、R,和Rp有如下關(guān)系:Ri + R2 + Rp乂Vo = VzI1要遠大于流過比較放大管的基從上式可知，取樣電路分壓的變化，會引起穩(wěn)壓電源輸出電壓的變動，因此對取樣電路不僅要有一定的分壓比，并且要求分壓 比穩(wěn)定。為了使比較放大管的基極電流的變化不影響取樣電路的分壓比，流過取樣電路的電流om的十分之一，即設(shè)計時應(yīng)保證極電流|b，流過取樣電路的電流11應(yīng)小于最大輸出電流|111 om10其中Vo11RiR2

28、Rp5）確定基準電壓在圖3-3所示電路中，晶體管穩(wěn)壓電路的基準電壓由硅穩(wěn)壓二極管提供，基準電壓的穩(wěn)定性對穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定特性和溫度漂移關(guān)系十分密切，硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓最好選在3 6V左右為宜，因為在此范圍內(nèi)，硅穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)和動態(tài)電阻都是最小的。3-3在討論取樣電阻計算方法時，已經(jīng)知道Vz = nV。，另外，從一般帶放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中可看出，在圖所示電路中，硅穩(wěn)壓管的工作電流I z含有比較放大管的發(fā)射極電流|E3，而I E3又在變化中，為減小lE3的變化時對基準電壓的影響，應(yīng)選取|乙 I E3，因此基準電路設(shè)計可按下式進行Vz 二 nVo，I z M I E3限流電阻Rg應(yīng)滿足

29、V -VV-Vim z . r I min zI氏I .zmz min6）設(shè)計比較放大器比較放大器是將取樣電路取出的電壓信號nVo與基準電壓V.進行比較，并把二者之差值電壓放大后去控制調(diào)整管，以穩(wěn)定輸出電壓。因為穩(wěn)壓電源是深度負反饋電路，所以對比較放大電路可不作嚴格的計算，一般是選用較大1值的小功率晶體管比較放大器，再根據(jù)調(diào)整管的基極電流大小確定其集電極電流和電阻民，流過 民的電流IR4 = IC3亠I B2，為了保證調(diào)整管T1能滿足提供最大負載電流I m的要求，I R4應(yīng)滿足I I JomI r4 I B1 -;其中卜是復(fù)合調(diào)整管各只三極管電流放大倍數(shù)的乘積，即: y，通常取|R =（23）

30、上巴Ic3=(12)鳥R Vi VC3 V M +VBE1 *VBE2）Ri :IR4iRi第四章串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源設(shè)計方法和步驟設(shè)計一個串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源，技術(shù)指標如下：輸出電壓：V。=5V12V ；輸出電流：|。= 300mA ；穩(wěn)壓系數(shù)：S = 2% ；輸出電阻：R。：1門；輸出電流達到500mA時，電路過流保護；輸入電網(wǎng)電壓低于180V時，電路欠壓保護；交流電壓：220V二10%。1. 選擇電路本電源對質(zhì)量指標要求一般，可選用帶放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路。由于要求|。= 300mA，因此調(diào)整管T1要采用中功率或大功率調(diào)整管，設(shè)其電流放大系數(shù)=30，則調(diào)整管最大基極電流

31、IB1 =上巴二300 =10mA，用小功率的比較放大管直接推動有困難，使用兩管復(fù)合做調(diào)整管，女口P130I B1 10取T2的電流放大系數(shù)：2 -30，則T2的最大基極電流I B2 l0.33mA，用小功率放大管就可以推動，因：230此確定用兩管復(fù)合作調(diào)整管，電路如圖 4-1所示。2. 確定對整流濾波電路的要求根據(jù)穩(wěn)壓電路的工作原理，為保證 T管工作于線性區(qū)，濾波電路輸出電壓V 二 Vo (38)VVi =V。 5V =125=17V因為交流電壓有10%的波動，所以Vi也有10%的波動，即Vimax =17(110%) =18.7VIoVimin =17(1-10%) = 15.3VBU40

32、6Ii3DG12+7kD2V iV21000UF/50V0.047uFR6780578122RC2IC3Rp470門T3 9013R2 400： JR31kC3 1470UF25IzDz2CW52IoVO圖4-1串聯(lián)反饋型直流穩(wěn)壓電源最大輸出電流| om =300mA，加上電路中其他支路如取樣電路、保護電路等的分流，估計為50mA，則整流濾波的輸出電 流I j應(yīng)大于300mA，現(xiàn)取I i =350mA， I i近似等于流過調(diào)整管 T,的最大集電極電流I CM 13. 確定變壓器副邊電壓及變壓器容量由于濾波電路采用電容器濾波，而濾波電路輸出電壓Vi =1.2V2，V?為變壓器副邊繞組交流電壓有效

33、值，則V2 = /1.215.31.2考慮到穩(wěn)壓電源長時間工作后濾波電容將逐漸失效，取V2 =15V變壓器副邊功率F2 二 V2I212 =1.51 j =1.5 0.35 =0.525A得到F2=V2I2 =15 0.525 =7.8W由表3-1,取 =0.6，則變壓器原邊功率這樣，變壓器的額定功率pi = PL =I：1=13WI0.6FTF2 =10.4W2取 FT =15W4. 電容器Ci、C2和C3的選定1）電容器容量的選擇整流濾波電路采用電容濾波，取RC1=：3T，其中，T是電網(wǎng)電壓周期，為0.02秒，R是穩(wěn)壓電路的等效輸入電阻,2當濾波電路輸出電壓為 Vimin =15.3V時=

34、3=686步2 43.7取標稱值G二1000（iFo為了消除穩(wěn)壓電源內(nèi)部產(chǎn)生的自激高頻振蕩，在T2基極與地之間跨接一小電容 C2，取C2 =0.047 口 F，穩(wěn)壓電源輸出端濾波電容 C3作為其負載時，可以認為是恒流放電，則它兩端的電壓變化為11IC3-VC3ic3dtIC3dttC3C3C以最不利的情況考慮，當電網(wǎng)電壓最低時（即電網(wǎng)電壓為198V時），輸出電壓仍能保證為12V，且調(diào)整管T1兩端有5V以上的壓降，濾波電容 C3兩端平均有7V的電壓波動。因此,1 1取二VC3 =7V。在橋式整流條件下，電容的放電時間不會大于秒，取t秒，則100100=350mA =0.35A可求得Ic3tVC3

35、0.357 100 =500 口 F取標稱值C3 = 470 口 F2）電容器C|、C3耐壓值的選擇由2.2.1，電容器的耐壓值必須滿足100 -:. Vci _ V22 V2 ; -Vf100其中，取。=10 （因為電網(wǎng)電壓變化率是土 0（% =10%）,由于變壓器副邊容量小于10W ,由表3-2,取總= 0.35 ,而 vf =1.4V，貝U100廠Vc1 = V22 V2； - Vf100100 10=15215 0.35 -1.410026.85V取標稱值Vc1 = 50V。對于電容C3，其耐壓值取標稱值 Vc3 = 25V。5. 選擇復(fù)合調(diào)整管對于T1，應(yīng)滿足要求：1 CM 1 1

36、om - 350mAV(BR)CEO1(Vimax -Vomin) =187 -5=13.5VRm 1Vim - Vomin ) CM 1 = 135 0.35 = 4725W由晶體管手冊查得三極管BU406的ICM =1.5A ，V(br)ceo =45V， PCM =12.5WIcbo 30的晶體管。對于T2，滿足要求：ICM 21 om35030=11.67mAV(BR)CEO2 ： V(BR)CEO1 12VPCM2(VmaxVomin)=(18.7 5) x 350/30 = 159.8mW _1由晶體管手冊查得3DG12 的 |CM _ 150mA，V（BR）CEO =30V，PC

37、M -500mW，可以滿足設(shè)計要求，選用30的晶體管。6.基準電壓電路的選定取分壓比n = 0.6，經(jīng)計算Vz = n V。= 0.8 ； 5 = 4 V選用2CW52硅穩(wěn)壓二極管，它的穩(wěn)定電壓 Vz =（3.94.5V） , lz =10mA , lzm =30mA ,限流電阻R3應(yīng)滿足Vi max - VzVi min - VzRs :I3 I .zmzmin(18.7-3.9)V30 mAg310mA0.49 k Q ： R3 ： 1.14k Q取R3 =1k Q，這樣，穩(wěn)壓二極管兩端的電壓 Vz =3.9V7. 取樣電路的計算取樣電路如圖3-5所示，由于流過取樣電路的電流應(yīng)為I1:：-心，即10I CM 110I1取 11 =12mA，故V。I1二總A=1k,11）當RP滑動端移動到最上端時，即RP = 0此時RPR2V。R1 Rp R2Vb3Vo為最小值5 V所以VR1=VoVB3=o(VzVBE3)： VoVz= 539=1.2則R晉Ii1.1V0.012A二 922 ）當Rp滑動端移動到最下端時，即RP = 0此時VB3 -Ri Rp R2VoV RlRpR2Vb3RpVo為最大值12VVR2 = Vo _ VB3 =