串聯(lián)穩(wěn)壓電源課程設計

1、串聯(lián)模擬穩(wěn)壓電源課程設計報告1、 實驗課題用分離元件設計一個串聯(lián)模擬穩(wěn)壓源2、 實驗目的（1）掌握串聯(lián)負反饋穩(wěn)壓源的工作原理；（2）了解直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源；（3）通過電路參數(shù)調整，加深理解直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理；（4）學會分析和排除故障的方法。3、 實驗儀器與元件直流穩(wěn)壓源1臺、數(shù)字式萬用表1塊、面包板1塊、滑動變阻器1塊、電阻5只、NPN三極管3只、電容3只、8V穩(wěn)壓管1只、導線若干。（型號下面再提）4、 實驗原理1、原理分析如圖42-8是串聯(lián)負反饋穩(wěn)壓電路電路圖，其中T1-T2是復合調整管，D1和R2組成基準電壓，T2為比較放大器，R3?R5組成取樣電路，R6是負載。其電路組成框圖見圖4

2、22。假設由于某種原因引起輸出電壓UO降低時，通過R3R5的取樣電路，引起T2基極電壓（52）。成比例下降，由于T2發(fā)射極電壓（52）e受穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值控制保持不變，所以T2發(fā)射結電壓（Ut2）be將減小，于是T2基極電流（IT2）B減小，T2發(fā)射極電流（IT2）E跟隨減小，T2管壓降（Ut2）CE增加，導致其發(fā)射極電壓(UT2)C上升，即調整管T1基極電壓(U)B將上升，T1管壓降(U)CE減小，使輸入電壓U更多的加到負載上，這樣輸出電壓Lb就上升。調整過程可以用下面的變化關系圖表示：LbUr2)OLdi恒定T(Ur2)BEjT(lT2)BjT(lT2)EjT(Ur2)CeTLb TT(

3、Ur2)cfi(LT)BTT(UTi)CE當輸出電壓升高時整個變化過程與上面完全相反，變化關系圖表示：UoTt(Ur?)oTtUbi恒定T(Ur?)bett(iT2)btt(|丁2)eaT(Ur?)ceJT(UT2)CjT(UTi)BJT(UTi)CETTUbJ調整管W4-2-2:串Wt員庶鍛穩(wěn)區(qū)電嘛框困在串聯(lián)負反饋穩(wěn)壓電源的整個穩(wěn)壓控制過程中,由于增加了比較放大苴路T3,輸出電壓U。的變化經過T3放大后再去控制調整管T1-T2的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強T3的B值越大，輸出的電壓穩(wěn)定性越好04-2-8：使用復合調整管的黑寐員反饋穩(wěn)反電商電面圖仿真圖滑動變阻器的滑片指到最上端時112N22

4、22R12NZ222”ATPntiQ'JPrMs"Vwov"p.?HnVV；d510DV11C1R4CJ=hlOniFI：IMnAI(pt)731*IIW-133ITA1曲：1琨皿r-ej.1W池<?1QI*I*滑動變阻器最下端時BE¥：T氛電V1STmV誠rry1人0Vwgi£GvtmA新pA：irenA?1At=47uF<<ieXKi皿CllOmFE:100Ms<IJ.c?=ionr5本日V仿真結果圖OscilloscopeXSC12、相關理論(1)電容能儲存電荷，可作為瞬時電源，同時能隔直通交，是獲得較穩(wěn)定的恒壓源不

5、可缺少的元件。(2)在串聯(lián)負反饋穩(wěn)壓電源的整個穩(wěn)壓控制過程中，由于增加了比較放大電路T2,輸出電壓Uo的變化經過T2放大后再去控制調整管T1的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強(3)當輸出電流不能達到要求時，可以通過采用復合調整管的方法來增加輸出電流。復合管都是由一個小功率三極管T2和一個大功率三極管T1連接而成。復合管就可以看作是一個放大倍數(shù)為(3T1pT2,極性和T2一致，功率為(Pti)PCM的大功率管，而其驅動電流只要求(IT2)B0五、設計實例(1)電路指標直流輸出電壓Uo：10V?15V;直流輸入電壓Ui：25V；最大輸出電流Io：200mA電壓調整率Si優(yōu)于7%(2)各元器件的作用及

6、參數(shù)計算圖42陽使用捱育調整營的？庶皿庶箭穩(wěn)壓電源電U各跖a濾波部分C1的作用：濾波須考慮濾波電容的電容量C1和其耐壓VC1值電容量為X0.5XT寧R,系數(shù)一般取5,T=0.02S,R為等效負載°當最不利的情況下，即輸出電壓為15V,負載電流為200mA時：C1=5X0.5XT-(Uo-Io)=5X0.5X0.02S-(15V-0.2A)?666PF、Vci=25V,實際上普通電容都是標準電容值，只能選取相近的容量。耐壓可選擇25V以上，一般為留有余量并保證長期使用中的安全，可將濾波電容的耐壓值選大一點。b、調整部分T1-T2的作用：增加輸出電流調整部分主要是計算調整管T1和T2的集

7、電極-發(fā)射極反向擊穿電壓(BVl)ce0,最大允許集電極電流(Iti)cm,最大允許集電極耗散功率(Pn)cMb在最不利的情況下，負載斷路，濾波后的出電壓全部加到調整管T1上，這時調整管T1的集電極發(fā)射極反向擊穿電壓(BW)CEo為：(BVi)CEo=25V當負載電流最大時最大允許集電極電流(ITI)CM為：(ITI)CM=200mA考慮到放大取樣電路需要消耗少量電流，同時留有一定余量，可取(ITI)CM為300mA這樣大允許集電極耗散功率(FTi)CM為：(FTi)CM=(UBi)oMAU0MIN)X(ITi)CM。以上均要考慮到留有一定余量最后查詢晶體管參數(shù)手冊后選擇調整管T1。同理：調整

8、管T2各項參數(shù)的計算原則與 程。T1類似，下面給出各項參數(shù) 的計算過(BV2)CEO=(BVTi)CEO=25V(IT2)CM=(IT1)CMI T2 ) CM(R)CM=(UBi)OMALUOMIN)X(同樣要考慮到留有一定余量。然后查詢晶體管參數(shù)手冊選擇調整管T2o則此時T2所需要的基極驅動電流為：(IT2)MA)=(IT2)CM般復合調整管有四種種連接方式C基準電源部分D1和R2的作用：提供一個基準電源，R2起限流作用。主要確定穩(wěn)壓管D5和限流電阻R2的參數(shù)。穩(wěn)壓管D5的穩(wěn)壓值應該小于最小輸出電壓Uomin,但是也不能過小，否則會影響穩(wěn)定度。這里選擇穩(wěn)壓值為8V。為保證穩(wěn)定度，穩(wěn)壓管的工

9、作電流心5應該盡量選擇大一些。而其工作電流lD5=(IT3)CE+IR2,由于(IT3)CE在工作中是變化值，為保證穩(wěn)定度取IR2>>(IT3)CE,則ID5IR2o這里初步確定IR2MIN=8mA貝SR2為：r2=(lOMINlD5)IR2MIN=(10v8v)?8ma=250Q實際選擇時要偏大點當輸出電壓口口最高時，IR2MAX為：IR2MA=UdmaAR2這時的電流IR2MA小于穩(wěn)壓管D5的最大工作電流，可見選擇的穩(wěn)壓管能夠安全工作。d、取樣部分R3?R5的作用：控制輸出電壓主要計算取樣電阻R3R4R5的阻值。由于取樣電路同時接入T3的基極，為避免T3基極電流It3b對取樣電

10、路分壓比產生影響，需要讓IT3B>>IR3o另外為了保證穩(wěn)壓電源空載時調整管能夠工作在放大區(qū)，需要讓IR3大于調整管T1的最小工作電流(IT1)CEMINo假設取IR3MIN=10mA則可得：R3+R4+R5=Lomin寧IR3MIN=10V10mA=1KQUo=10V時：U)5+(LT3)BE=(R4+R5)(R3AR4+R5)XUo(R4+R5)=(UDs+(Un)BE)X(R3+R4+R5)-Uo=(8V+0.7V)X1000Q-10V=870Q當輸出電壓UO=15V時：5+(Lh)BE=R5A(R3+R4+R5)XUoR5=(UDs+(5)BE)X(R3+R4+R5)-UO

11、=(8V+0.7V)X1000Q-15V=580Q理論值為：R5=580Q、R4=19(Q、R3=130Q。但實際選擇時可改變IR3MIN的大小取值。e、放大部分T3的作用:T3為比較放大器與R1構成負反饋網絡主要是計算限流電阻R1和比較放大管T3的參數(shù)。由于這部分電路的電流比較小，主要考慮T3的放大倍數(shù)B和集電極一發(fā)射極反向擊穿電壓(BW)CE6這里需要T3工作在放大區(qū)，可通過控制T3的集電極電流(山)C來達到。而(IT3)C是由限流電阻R1控制，并且有：IR1=(IT3)C+(IT2)B一方面，為保證T1能夠滿足負載電流的要求，要求滿足lR1>(IT2)B；另一方面，為保證T3穩(wěn)定工

12、作在放大區(qū)，以保證電源的穩(wěn)定度，其集電極電流(|T3)C不能太大。這里可以選Iri為1mA當輸出電壓最小時，則R1為：R1=(UB1)。Ub-(Uh)BE-(5)BE)-IR1=(25V10V0.7V0.7V)-1mA=13.6KQ實際選擇時課偏大當輸出電壓最大時，IR1為：IRI=(UBI)。UO-(UTi)BE(Ur2)BE)+R1=(25V6V0.7V0.7V)-13.6KQa1294mAf、其他元件C2的作用：此電容的作用是為防止發(fā)生自激振蕩影響電路工作的穩(wěn)定性。C3的作用：電容C3是為提高輸出電壓的穩(wěn)定度，特別對于瞬時大電流可以起到較好的抑制作用。六、測試數(shù)據分析A.數(shù)據測試方法(1

13、) 連接好電路后，輸入電壓調為25V，同時調節(jié)滑動變阻器使輸出電壓為10V(2) 在此情況下，滑動變阻器不變，使輸入電壓分別為以下數(shù)據，同時記錄輸出電壓(3) 再將輸入電壓調為25V,同時調節(jié)滑動變阻器使輸出電壓為13V(4) 重復步驟(2)(5) 最后將輸入電壓調為25V，同時調節(jié)滑動變阻器使輸出電壓為15V(6) 重復步驟(2)所得表格如下r r rF輸入電壓/V23. 0024. 0025. 5026. 8027. 00'25. 50'25. 80F 26. 00127. 00輸出電壓/V9, 9112- 89, 9612.929. 9812.9810. 9912,98L

14、0. 00 f 13.00 rL0? 03 IF 13. 08g 04 r 13. 10L0? OS f 13. 1111. 09 F 13. 1514. 8514. 9314. 9614. 9815. 0015. 0315. 0615. 1315.13B.數(shù)據分析從上面表格中隨機選擇幾組數(shù)據計算輸出電壓的變化量Uo以及輸入電壓的變化量Ui(2)然后根據公式尸，。*100%,計算出多組口值Ui(3)計算出口的平均值(4)最后將口值與7%:匕較，若小于7%則說明本次實驗較完美表格如下A'1. 0RCL 05"0.5CL 020.3"0. 010. 2了 0. 01“0

15、_忘'0- 030,3"a. oi0. 2'0. 01r 1. 0k CL 04A-Uor0.12r0.081尸0.06°0.03'0.00'0.0210.02"0.021°0-OS'Ci.03"0.02"0.03k0.01'0.07尸0.04°0.001計算結果為AUo百分辜）0. 20. 3 CL 5 1.00.14/6=2.30%0.09/6=0.40%CL25/6=4.17%cl33/6=5.0£從表格可以看出：電壓調整率Si優(yōu)于7%七、調試中所遇到的問題及解決方法A.所遇到的問題該電路不能穩(wěn)壓。輸出電壓達不到要求。輸出電壓不穩(wěn)定，上下波動較大。實驗室里找不到理論計算出的元器件。B.解決方案（對以上問題一一解答） 使用部分元件撤離法，一步一步的檢查，最后發(fā)現(xiàn)是三極管被擊穿。 這是我調節(jié)取樣電路部分，改變R3和R5的阻值，采用的方法是“逐步嘗試法”。 通過改變電容的大小最終得以解決。這一步最麻煩，必須得理論聯(lián)系實際，主要采用的方法是“逐步嘗試法”，多次試驗后，最終得出了滿意的答案。八、總結在假期的充分準備下，我對實驗原理以及相關參數(shù)的設定都掌握得非常透徹。同時我們