1、一、設計任務和要求要求：設計并制作一個串聯型直流穩壓電源。指標：1、輸出電壓6V、9V兩檔，正負極性輸出；2、輸出電流：額定電流為150mA，最大電流為500mA；3、在最大輸出電流的時候紋波電壓峰值Vop-p5mv；二、原理電路設計（1）方案比較與確定1、方案比較方案一：先對輸入電壓進行降壓，然后用單相橋式二極管對其進行整流，整流后利用電容的充放電效應，用電解電容對其進行濾波，將脈動的直流電壓變為更加平滑的直流電壓，穩壓部分的單元電路由穩壓管和三極管組成（如圖1），以穩壓管D1電壓作為三極管Q1的基準電壓，電路引入電壓負反饋，當電網電壓波動引起R2兩端電壓的變化增大（減小）時，晶體管發射極電

2、位將隨著升高（降低），而穩壓管端的電壓基本不變，故基極電位不變，所以由可知將減小（升高）導致基極電流和發射極電流的減小（增大），使得R兩端的電壓降低（升高），從而達到穩壓的效果。負電源部分與正電源相對稱，原理一樣。圖1 方案一穩壓部分電路方案二：經有中間抽頭的變壓器輸出后，整流部分同方案一一樣擦用四個二極管組成的單相橋式整流電路，整流后的脈動直流接濾波電路，濾波電路由兩個電容組成，先用一個較大阻值的點解電容對其進行低頻濾波，再用一個較低阻值的陶瓷電容對其進行高頻濾波，從而使得濾波后的電壓更平滑，波動更小。濾波后的電路接接穩壓電路，穩壓部分的電路如圖2所示，方案二的穩壓部分由調整管，比較放大電路

3、，基準電壓電路，采樣電路組成。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（升高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。圖2 方案二穩壓部分單元電路對以上兩個方案進行比較，可以發現第一個方案為線性穩壓電源，具備基本的穩壓效果，但是只是基本的調整管電路，輸出電壓不可調，而且輸出電流不大，而第二個方案使用 了運放和調整管作為穩壓電路，輸出電壓可調，功率也較高，可以輸出較大的電流。穩定效果也比第一個方案要好，所以選擇第二個方案作為本次課程設計的方案。2、

4、整體電路框圖的確定整體電路的框架如下圖所示，先有22V-15V的變壓器對其進行變壓，變壓后再對其進行整流，整流后是高低頻的濾波電路，最后是由采樣電路、比較放大電路和基準電路三個小的單元電路組成的穩壓電路，穩壓后為了進一步得到更加穩定的電壓，在穩壓電路后再對其進行小小的濾波，最后用一個自鎖開關實現正負極輸出。整體電路框圖變壓電路整流電路濾波電路穩壓電路比較放大采樣電路基準電壓輸出濾波電路正極輸出端負極輸出端共地端3、電路設計及元器件選擇；（1）、變壓器的設計和選擇本次課程設計的要求是輸出正負9伏和正負6負的雙電壓電源，輸出電壓較低，而一般的調整管的飽和管壓降在2-3伏左右，由，為飽和管壓降，而=

5、9V為輸出最大電壓，為最小的輸入電壓，以飽和管壓降=3伏計算，為了使調整管工作在放大區，輸入電壓最小不能小于12V，為保險起見，可以選擇220V-15V的變壓器，再由P=UI可知，變壓器的功率應該為×，所以變壓器的功率絕對不能低于，并且串聯穩壓電源工作時產生的熱量較大，效率不高，所以變壓器功率需要選擇相對大些的變壓器。結合市場上常見的變壓器的型號，可以選擇常見的變壓范圍為220V-15V，額定功率12W，額定電流1A的變壓器。（2）、整流電路的設計及整流二極管的選擇由于輸出電流最大只要求500mA，電流比較低，所以整流電路的設計可以選擇常見的單相橋式整流電路，由4個串并聯的二極管組成

6、，具體電路如圖3所示。圖3單相橋式整流電路實際選用 KBP206 整流橋二極管的選擇：當忽略二極管的開啟電壓與導通壓降，且當負載為純阻性負載時，我們可以得到二極管的平均電壓為：=其中為變壓器次級交流電壓的有效值。我們可以求得。對于全波整流來說，如果兩個次級線圈輸出電壓有效值為，則處于截止狀態的二極管承受的最大反向電壓將是，即為考慮電網波動（通常波動為10%，為保險起見取30%的波動）我們可以得到應該大于，最大反向電壓應該大于。在輸出電流最大為500mA的情況下我們仿真時選擇具有四個二極管組成的整流管1B4B42，實際焊接電路時我們選用了KBP206整流橋。（3）、濾波電容的選擇當濾波電容偏小時

7、，濾波器輸出電壓脈動系數大；而偏大時，整流二極管導通角偏小，整流管峰值電流增大。不僅對整流二極管參數要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴重，功率因數低。所以電容的取值應當有一個范圍，由前面的計算我們已經得出變壓器的次級線圈電壓為15V，當輸出電流為0.5A時，我們可以求得電路的負載為18歐，我們可以根據濾波電容的計算公式：C=(35)來求濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下， T為20ms則電容的取值范圍為1667-2750uF，保險起見我們可以取標準值為2200uF額定電壓為25V的電容。濾波電路如上圖 （4）、穩壓電路的設計 穩壓電路組要由四部分構

8、成：調整管，基準穩壓電路，比較放大電路，采樣電路。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。由于輸出電流較大，達到500mA，為防止電流過大燒壞調整管，需要選擇功率中等或者較大的三極管，調整管的擊穿電流必須大于500mA，又由于三極管CE間的承受的最大管壓降應該大于15-6=9V，考慮到30%的電網波動，我們的調整管所能承受的最大管壓降應該大于13V，最小功率應該達到=6.5W。我們可以選擇適合這些參數

9、，并且在市場上容易買到的中功率三極管TIP41，它的最大功率為60W,最大電流超過6A，所能承受的最大管壓降為100V，遠遠滿足調整管的條件。采樣電路由三個電阻組成，如圖參數選擇：實際選用的穩壓管為1N4731，理論穩壓值為4.224V。選=1K，令U=6V（和9V），根據公式：可算出R1約等于430歐，R2約等于歐。其中為運放正反相輸入端的電阻，為輸出端正極（負極）與共地端之間的電阻，為穩壓管的穩壓值保護電路部分：用一個自鎖開關實現正負極輸出，自鎖開關接線如下圖。輸入輸入輸出輸出三、仿真結果仿真電路圖6V檔：9V檔：紋波：遠小于5mv四、電路調試過程與結果（1）實物圖片（2）實測數據實測電壓

10、分別為6.05V和9.09V，在誤差允許的范圍內（3）誤差分析原件參數不準確，存在誤差。元件清單名稱及標號型號及大小數量變壓器220V-15V1個整流橋KBP2061個電容2200uF1個1041個電阻3K1個21個31個4301個1k2個1001個運放LM3241個穩壓管1N47311個調整管TIP412個自鎖開關1個單刀雙擲開關1個五總結本課程設計運用了模擬電路的基本知識，通過變壓，整流，濾波、穩壓等步驟，理論輸出電壓分別為和，實際輸出電壓為和。該電路設計簡單。輸出電壓穩定，紋波值小，而且使用的元件較少，經濟實惠，輸出功率大，調整管可承受的范圍也很大，。心得體會：這次模電課程設計從國慶之前就已經聽說要做了，而且開了動員大會，聽老師解釋了各個題目，但是那時完全聽不懂，原來自己上學期剛學習過的內容這學期基本上時間忘記了，而且當時不知從那里動手，所以一拖再拖，國慶過去了，亞運停課又忙于各種事，一直到11月底才開始想著怎樣去動手。于是開始跑圖書館，開始在網上查資料，開始請教同學，接著跑去買元件，晚上焊接電路直到二三點，最后還要跑去理學館調試，沒有想到和舍友忙活了一個星期最后是什么波形也沒有出來，第一次我們做的是波形發生電路，聽說是最難的，但是我們還是做出了實物，但是調試了三四次都沒有波形出現，當時就想砸了它，老師也沒有檢查出什么問題，那可是花了我們一個星期的心血啊！最后，