串聯(lián)穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、串聯(lián)模擬穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告1、 實(shí)驗(yàn)課題用分離元件設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)模擬穩(wěn)壓源2、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握串聯(lián)負(fù)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(diào)整，加深理解直流串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理；（4）學(xué)會(huì)分析和排除故障的方法。3、 實(shí)驗(yàn)儀器與元件直流穩(wěn)壓源1臺(tái)、數(shù)字式萬用表1塊、面包板1塊、滑動(dòng)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(dǎo)線若干。（型號(hào)下面再提）4、 實(shí)驗(yàn)原理1、原理分析如圖42-8是串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路電路圖，其中T1-T2是復(fù)合調(diào)整管，D1和R2組成基準(zhǔn)電壓，T2為比較放大器，R3?R5組成取樣電路，R6是負(fù)載。其電路組成框圖見圖4

2、22。假設(shè)由于某種原因引起輸出電壓UO降低時(shí)，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(jié)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(dǎo)致其發(fā)射極電壓(UT2)C上升，即調(diào)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(fù)載上，這樣輸出電壓Lb就上升。調(diào)整過程可以用下面的變化關(guān)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(dāng)輸出電壓升高時(shí)整個(gè)變化過程與上面完全相反，變化關(guān)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(diào)整管W4-2-2:串Wt員庶鍛穩(wěn)區(qū)電嘛框困在串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源的整個(gè)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(jīng)過T3放大后再去控制調(diào)整管T1-T2的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強(qiáng)T3的B值越大，輸出的電壓穩(wěn)定性越好04-2-8：使用復(fù)合調(diào)整管的黑寐員反饋穩(wěn)反電商電面圖仿真圖滑動(dòng)變阻器的滑片指到最上端時(shí)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(dòng)變阻器最下端時(shí)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(jié)果圖OscilloscopeXSC12、相關(guān)理論(1)電容能儲(chǔ)存電荷，可作為瞬時(shí)電源，同時(shí)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(fù)反饋穩(wěn)壓電源的整個(gè)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(jīng)過T2放大后再去控制調(diào)整管T1的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強(qiáng)(3)當(dāng)輸出電流不能達(dá)到要求時(shí)，可以通過采用復(fù)合調(diào)整管的方法來增加輸出電流。復(fù)合管都是由一個(gè)小功率三極管T2和一個(gè)大功率三極管T1連接而成。復(fù)合管就可以看作是一個(gè)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(qū)動(dòng)電流只要求(IT2)B0五、設(shè)計(jì)實(shí)例(1)電路指標(biāo)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(diào)整率Si優(yōu)于7%(2)各元器件的作用及

6、參數(shù)計(jì)算圖42陽使用捱育調(diào)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(fù)載°當(dāng)最不利的情況下，即輸出電壓為15V,負(fù)載電流為200mA時(shí)：C1=5X0.5XT-(Uo-Io)=5X0.5X0.02S-(15V-0.2A)?666PF、Vci=25V,實(shí)際上普通電容都是標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。b、調(diào)整部分T1-T2的作用：增加輸出電流調(diào)整部分主要是計(jì)算調(diào)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(fù)載斷路，濾波后的出電壓全部加到調(diào)整管T1上，這時(shí)調(diào)整管T1的集電極發(fā)射極反向擊穿電壓(BW)CEo為：(BVi)CEo=25V當(dāng)負(fù)載電流最大時(shí)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(shí)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(cè)后選擇調(diào)整管T1。同理：調(diào)整

8、管T2各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算原則與 程。T1類似，下面給出各項(xiàng)參數(shù) 的計(jì)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(cè)選擇調(diào)整管T2o則此時(shí)T2所需要的基極驅(qū)動(dòng)電流為：(IT2)MA)=(IT2)CM般復(fù)合調(diào)整管有四種種連接方式C基準(zhǔn)電源部分D1和R2的作用：提供一個(gè)基準(zhǔn)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(yīng)該小于最小輸出電壓Uomin,但是也不能過小，否則會(huì)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(yīng)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(shí)際選擇時(shí)要偏大點(diǎn)當(dāng)輸出電壓口口最高時(shí)，IR2MAX為：IR2MA=UdmaAR2這時(shí)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(jì)算取樣電阻R3R4R5的阻值。由于取樣電路同時(shí)接入T3的基極，為避免T3基極電流It3b對(duì)取樣電

10、路分壓比產(chǎn)生影響，需要讓IT3B>>IR3o另外為了保證穩(wěn)壓電源空載時(shí)調(diào)整管能夠工作在放大區(qū)，需要讓IR3大于調(diào)整管T1的最小工作電流(IT1)CEMINo假設(shè)取IR3MIN=10mA則可得：R3+R4+R5=Lomin寧IR3MIN=10V10mA=1KQUo=10V時(shí)：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(dāng)輸出電壓UO=15V時(shí)：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(shí)際選擇時(shí)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(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)主要是計(jì)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(dá)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(fù)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(dāng)輸出電壓最小時(shí)，則R1為：R1=(UB1)。Ub-(Uh)BE-(5)BE)-IR1=(25V10V0.7V0.7V)-1mA=13.6KQ實(shí)際選擇時(shí)課偏大當(dāng)輸出電壓最大時(shí)，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(duì)于瞬時(shí)大電流可以起到較好的抑制作用。六、測(cè)試數(shù)據(jù)分析A.數(shù)據(jù)測(cè)試方法(1

13、) 連接好電路后，輸入電壓調(diào)為25V，同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使輸出電壓為10V(2) 在此情況下，滑動(dòng)變阻器不變，使輸入電壓分別為以下數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄輸出電壓(3) 再將輸入電壓調(diào)為25V,同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使輸出電壓為13V(4) 重復(fù)步驟(2)(5) 最后將輸入電壓調(diào)為25V，同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使輸出電壓為15V(6) 重復(fù)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(jù)分析從上面表格中隨機(jī)選擇幾組數(shù)據(jù)計(jì)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(jù)公式尸，。*100%,計(jì)算出多組口值Ui(3)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)算結(jié)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(diào)整率Si優(yōu)于7%七、調(diào)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(dá)不到要求。輸出電壓不穩(wěn)定，上下波動(dòng)較大。實(shí)驗(yàn)室里找不到理論計(jì)算出的元器件。B.解決方案（對(duì)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(diào)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(shí)際，主要采用的方法是“逐步嘗試法”，多次試驗(yàn)后，最終得出了滿意的答案。八、總結(jié)在假期的充分準(zhǔn)備下，我對(duì)實(shí)驗(yàn)原理以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定都掌握得非常透徹。同時(shí)我們