串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源方案與仿真

1、模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)內(nèi)容 :串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電壓在 615V 可調(diào)的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電 源，將市電 （220V/50HZ 的交流電 經(jīng)電源變壓器，整流電 路，濾波電路，穩(wěn)壓電路后轉(zhuǎn)變?yōu)?615V 的直流穩(wěn)定電 壓。目錄一：設(shè)計(jì)要求二：直流穩(wěn)壓電源原理描述三：設(shè)計(jì)步驟及電路元件選擇四：各模塊電路圖及其仿真結(jié)果五：總的電路圖及其仿真結(jié)果六：總結(jié)一：設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)最大負(fù)載電流100mA左右，輸出電壓在615V可調(diào)的 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，將市電 （220V/50HZ 的交流電 經(jīng)電源變壓 器，整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路后轉(zhuǎn)變?yōu)?615V的直流穩(wěn)定電 壓。二：直流穩(wěn)壓電源原理描述 電

2、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。甸化）單相橋式整流電路調(diào)整環(huán)節(jié)圖5）串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路圖直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖1）所示。電網(wǎng)供給的交流電壓 U（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(shí)間變化的脈動(dòng)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U。但這樣的直流輸出電壓，還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。在 對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電

3、路，以保證輸出直 流電壓更加穩(wěn)定。圖2）,3），4）串聯(lián)起來(lái)就組成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn) 壓電源電路圖，即圖5），其整流部分為單相橋式整流、電容濾波 電路。穩(wěn)壓部分為具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整元件晶體管Q1, Q2組成的復(fù)合管）；比較放大器 集成運(yùn)放A）;取樣 電路R2、R4 R3，基準(zhǔn)電壓DZ、R等組成。整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具 有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的 一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比較放大器放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降， 以補(bǔ)償輸出電壓的變化

4、，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 三：設(shè)計(jì)步驟及電路元件選擇設(shè)計(jì)過程采用模塊化進(jìn)行，先依次設(shè)計(jì)好各模塊電路及仿真無(wú)誤后，再將它們串聯(lián)起來(lái)組成總的電路圖；電路元件選擇：1： Ui 的確定Ui二Uo+Uce,因?yàn)?Uomax=15V,Uce>Uces=12V取 Uces=2V,所以Ui二Uomax+Uces=17。2: 調(diào)整管的選擇Ucemax二Ui-Uomin=17-6=11V,查表選擇 D42C3為擴(kuò)大輸出電流范圍，采用D42C8和D42C3構(gòu)成的復(fù)合管。3：穩(wěn)壓二極管 Dz 的選擇Uz 小于等于Uomin=6V,所在選用ZPD5.1穩(wěn)壓管，參數(shù)為Uz=5.18V,Iz=110mA；4：電

5、阻 R1 的選擇U R1=Ui-Uz=17-5=12V,I R1 取 10mA, R1= g / I R1=1.2k,R1 取 1k。5: 集成運(yùn)放的選擇因?yàn)楸倦娐穼?duì)集成運(yùn)放要求不高，所以選用通用型集成運(yùn)放；6:濾波電容C1的選擇為提高濾波效果，C1選用470uf的電解電容；7:取樣環(huán)節(jié)的電阻R2 R3, R4的確定Uomax=(R2+R3+R4>*Uz/R3Uomin=(R2+R3+R4>*Uz/(R3+R4>其 中 R4 為 最 大 阻 值 為 1Ko 的 滑 動(dòng) 變 阻 器 ， Uz=5.18V,Uomax=15V,Uomin=6V聯(lián)立方程，可求得 R2=264ohm,

6、R3=666oh。8 U2及變壓器的確定對(duì)于全波整流電路， Ui=1.2U2, 所以 U2=Ui/1.2=14V, 所發(fā)選用變比為10： 1的變壓器，再通過電阻分壓后得到 14V電壓；9:整流二極管的選擇U Rm>1.1*1.414*U2=1.1*1.414*14=22V, 查表選用 1B4B42四：各部分電路圖及其仿真結(jié)果1 電源變壓器電路圖及其仿真結(jié)果電源變壓器將交流市電V220V/50HZ)電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交 流電壓 u2=1電電路-s回岡 'O' *A BB311 ；13V SOHsODeg :2 urnTS AJDIOSOohm1-1TTo2單相橋式整流電

7、路圖及其仿真結(jié)果整流電路的任務(wù)是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓電路圖：即堪潦電路亠誣匚叵I區(qū)仿真結(jié)果:OscilloscopeXSC2的,9msT2T2 T1iOS729.CmV函723 JmVW-W100 V515CmVVB2SlS.DmVOjO VT1VAIGroundCtwni AChannel GTriggerScale |2C VJDiv$3k 1。WDiwEd滬|# 里 llT position D.D¥ pojrtion °血Lewi | DVAC| 0 J f0C (f | AC 0 DC | CSing 忖上TJW-Fe曲me$?al« 110

8、ms/OivX position D.DY/T AJdJ 6/A| A/B |3電容濾波電路圖及其仿真結(jié)果電路圖:3澹波電路.，二I回區(qū)|仿真結(jié)果：濾波電容C=22ufOscilloscopeXSC2濾波電容C=470uf時(shí)4具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖及其仿真結(jié)果穩(wěn)壓電路亠皿lyirEiix五：總的電路圖及其仿真結(jié)果通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R4的阻值可得到615V穩(wěn)定的直流電壓抵5焉圈w匚|亙|盤仿真結(jié)果:輸入電壓U2波形圖OscilloscopeXSC200 VT1VAIT2VP2 問533.6ms -15 V539.3ms-1.5 VGroundT2 T1 W-W1TirrbaCharne

9、l AChannel G$cal« 20 ms/DiuSt* 向 VJDivC3le |sc VTDivX position 0.D¥ position Q.Dv position |口血pTT AJd | B/Aj /VB |AC | D | DC CAC 0 DC- | CLevelTriggerEdge3v輸出電壓U0波形圖六：課程設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)1 通過這次穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) , 使我鞏固和加深了在模擬電子技術(shù)課程 中所學(xué)的理論知識(shí)，對(duì)整流電路 ,濾波電路 ,穩(wěn)壓電路等的認(rèn)識(shí)更加 深刻, 并學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)和資料，提高了分析問題，解決問題的能 力；2 采用分模塊的設(shè)計(jì)順序可以優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，使之更符合邏輯性。 但是需要注意的是，在其中每個(gè)環(huán)節(jié)必須認(rèn)真進(jìn)行，如果某模塊電 路沒有設(shè)計(jì)好，或者存在錯(cuò)誤，則總的電路必然會(huì)受到影響 , 所以在 設(shè)計(jì)過程中我們要保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度；3 這次課程設(shè)計(jì)是一次理論聯(lián)系實(shí)際的過程，在設(shè)計(jì)中遇到了許許 多多的實(shí)際問題，在理論上正確的結(jié)果在模擬時(shí)可能出現(xiàn)各種各樣 意料之外的結(jié)果，這就需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中從實(shí)際出發(fā)，盡可 能的考慮到實(shí)際情況。另外，在遇到問題時(shí)要學(xué)會(huì)用理論聯(lián)系實(shí)際 的方法分析問題，解決問題；4 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我基本掌握了設(shè)計(jì)軟件 Multisim2001 的使 用方法, 且初步